CN112901906A - 近零热桥架空管道支架保温结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种近零热桥架空管道支架保温结构及方法，其包括工作管、保温层、基座、节能保温固定支架、零热桥滑动支架、外护钢板。本发明一方面利用节能保温固定支架通过减小热桥的同时实现对工作管的支撑固定的效果，另一方面利用零热桥滑动支架固定保温层和外护钢板的同时消除热桥。最终实现并保证对工作管和保温层固定的同时，最大限度减小热桥，降低散热损失的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种近零热桥架空管道支架保温结构及方法，属于供热蒸汽管道保温技术领域。
背景技术
在热力系统中，热力保温管道是保障热能介质输运的关键基础设备。管道保温性能直接决定了热力管道的输送半径和输送效率，对热网的运行安全和经济性有着重要的作用。如何在保证经济性的同时，通过保温结构改善，提升热力管道的保温性能，减少散热损失，对于提升热网管线的安全性和经济性具有重要的意义。
热网管线的保温，主要包括管道保温和支架保温两部分。管道保温按照保温材料结构分类包括以玻璃纤维为代表的软质保温结构和以硅酸钙为代表的硬质保温材料。管道保温性能一方面取决于保温材料的导热系数和厚度，另一方面还取决于保温机构。其中，对于架空管到而言，由于管道悬空后重力作用，尤其是软质保温管道，会出现保温层下沉的现象，从而恶化管道保温性能。因此，如何解决管道保温中结构变形对保温的影响，是提升管道保温性能需要解决的问题之一。
另一方面，支架作为管道的支撑结构，往往与热力管道直接接触，以起到固定和支撑作用。由于支架直接与管道接触，形成了明显的热桥。如何在保证支架支撑强度的基础上，尽量减小热桥，以减小支架的散热是支架优化需要解决的关键问题之一。
与此同时，如何将管道保温与支架保温同时兼顾，从全局角度优化管线的保温性能，充分发挥支架与保温的特点，提升管线的综合保温性能，是架空热力保温管道优化面临的挑战。
发明内容
针对上述不足，本发明提出了一种近零热桥架空管道支架保温结构及方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种近零热桥架空管道支架保温结构，其包括工作管、保温层、基座、节能保温固定支架、零热桥滑动支架和外护钢板；工作管外依次敷设保温层和外护钢板构成保温管，外护钢板环绕包围于保温层外侧；若干个节能保温固定支架连接安装于工作管上，对工作管进行支撑，相邻节能保温固定支架之间安装有若干个支撑于基座上的零热桥滑动支架，零热桥滑动支架安装在工作管的保温层和外护钢板外；
所述节能保温固定支架包括固定套管、固定钢板、绝热层和固定座；固定套管嵌套于工作管外部且两者之间通过固定钢板固定，固定套管和工作管之间保持间隔，形成绝热层；固定套管通过固定座固定支撑于基座上；
所述零热桥滑动支架包括抱箍、紧固件、支撑板、滑动板和附着层；抱箍通过紧固件环绕固定在外护钢板外表面，抱箍通过支撑板固定于滑动板上，滑动板置于附着层上且两者之间能够相对滑动，附着层平铺于基座上。
作为优选，所述的绝热层为中空层、真空层或保温材料填充层。
作为优选，所述的绝热层优选为固体硬质保温结构或真空层。
作为优选，所述的固定钢板与固定座在固定套管上的焊接点之间的弧度θ优选为相同结构强度下的最大值。
作为优选，所述的外护钢板为一体化结构，包括整体钢套管或一体化卷钢板，强度比保温层强度高0.4Mpa以上。
作为优选，所述保温层采用气凝胶、岩棉、硅酸铝和玻璃纤维中的一种或多种组合的软质保温材料，或者采用由内到外依次为保温垫层、无机硬质保温层、聚氨酯保温层、保护层的组合材料。
作为优选，所述紧固件为螺栓紧固件。
作为优选，所述固定套管和工作管之间通过多个固定钢板进行固定，且多个固定钢板沿环向等角度均布。
进一步的，所述固定套管和工作管之间优选设置3个固定钢板。
另外，本发明还提供了一种根据上述任一方案所述近零热桥架空管道支架保温结构的保温方法，其具体做法为：工作管通过敷设保温层形成保温管道，节能保温固定支架通过固定套管、固定钢板与工作管固定形成对工作管的支撑的同时，通过形成绝热层减小由于工作管固定带来的热桥损失；节能保温固定支架固定工支架之间安装若干零热桥滑动支架，零热桥滑动支架通过抱箍安装在外护钢板外侧，从而与工作管之间不形成热桥的前提下对保温层进行了固定和定位，一方面利用节能保温固定支架通过减小热桥的同时实现对工作管的支撑固定的效果，另一方面利用零热桥滑动支架固定保温层和外护钢板的同时消除热桥；最终实现并保证对工作管和保温层固定的同时，最大限度减小热桥，降低散热损失。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
(1)本发明提出固定支架和滑动支架的组合形式，一方面保证了管道的支撑，另一方面最大的减小散热的效果。
(2)本发明提出固定支架以支撑管道为主要目标，保证强度的同时减小热桥。而滑动支架以辅助支撑防止保温变形，采用零热桥的方式，最大的实现了减小散热的目的。
(3)本发明结构简单，易于安装和维护。
附图说明
图1是一种近零热桥架空管道支架保温结构示意图；
图2是一种节能保温固定支架的截面图；
图3是一种零热桥滑动支架的截面图。
图中：工作管1、保温层2、基座3、节能保温固定支架4、零热桥滑动支架5、外护钢板6、固定套管41、固定钢板42、绝热层43、固定座44、抱箍51、紧固件52、支撑板53、滑动板54、附着层55。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。
如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种近零热桥架空管道支架保温结构，其包括工作管1、保温层2、基座3、节能保温固定支架4、零热桥滑动支架5和外护钢板6。其中工作管1外依次敷设保温层2和外护钢板6构成保温管，保温层2环绕包裹于工作管1的外周，阻隔工作管1与外界环境的热交换；外护钢板6环绕包围于保温层2外侧，其作用是为零热桥滑动支架5提供固定位点。若干个节能保温固定支架4连接安装于工作管1上，其作用是对工作管1进行支撑，具体的节能保温固定支架4设置位置和数量需要根据实际情况进行调节。另外，相邻节能保温固定支架4之间还需要安装有若干个零热桥滑动支架5，零热桥滑动支架5安装在工作管1的保温层2和外护钢板6外，能够对保温管外部的保温层进行加强支撑，零热桥滑动支架5底部也需要支撑在基座3上，但是其相对于基座3是可以滑动的，以便于改变对保温管的支撑位置。
如图2所示，每个节能保温固定支架4包括固定套管41、固定钢板42、绝热层43和固定座44，其中固定套管41嵌套于工作管1外部且两者之间通过固定钢板42固定。固定套管41和工作管1之间需要保持间隔，由此构成的环形间隙就形成了绝热层43。为了保持固定套管41和工作管1之间固定的稳定性，固定套管41和工作管1之间的环形间隙中需要设置多个固定钢板42，且多个固定钢板42沿环向等角度均布。在本实施例中，设置3个固定钢板42，按120°圆心角均布。另外，固定套管41的底部是通过固定座44固定支撑于基座3上的，固定座44的一端与固定套管41焊接连接，另一端与基座3焊接连接。由于固定钢板42与固定座44都会在固定套管41上形成焊接点，这些焊接点会影响固定套管41自身的结构强度，因此焊接点的位置需要进行合理优化，固定钢板42与固定座44在固定套管41上形成的焊接点之间的弧度θ优选为相同结构强度下的最大值。
另外，需要说明的是，固定套管41和工作管1之间的绝热层43可以是中空层、真空层或保温材料填充层，在以保温性能为优选条件下，采用固体硬质保温结构或真空层结构效果更好。
如图3所示，零热桥滑动支架5包括抱箍51、紧固件52、支撑板53、滑动板54和附着层55。抱箍51分为两个半环形的箍体，两个箍体通过在对接部位设置紧固件52，从而环绕固定在外护钢板6外表面。紧固件52可采用螺栓紧固件，以便于安装拆卸，当然也可以采用其他的紧固件，对此不做限制。抱箍51的底部通过支撑板53固定于滑动板54上，支撑板53可通过焊接的方式将抱箍51与滑动板54相对固定。滑动板54置于附着层55上，附着层55平铺于基座3上。附着层55采用摩擦系数相对较小的材料或者在表面设置与滑动板54配合的滑轨，滑动板54能够相对于附着层55滑动，进而灵活改变零热桥滑动支架5对工作管1的支撑位点。
本发明中的外护钢板6为一体化结构，既可以采用整体钢套管，也可以采用一体化卷钢板，其强度应当比保温层2强度高0.4Mpa以上，以保证整体强度满足要求。
本发明中包裹在工作管1外部的保温层2可以采用气凝胶、岩棉、硅酸铝和玻璃纤维中的一种或多种组合的软质保温材料，或者采用由内到外依次为保温垫层、无机硬质保温层、聚氨酯保温层、保护层的多层组合材料。
基于上述近零热桥架空管道支架保温结构的保温方法如下：工作管1通过敷设保温层2形成保温管道，节能保温固定支架4通过固定套管41、固定钢板42与工作管1固定形成对工作管的支撑的同时，通过形成绝热层43减小由于工作管固定带来的热桥损失；节能保温固定支架4固定工支架之间安装若干零热桥滑动支架5，零热桥滑动支架5通过抱箍51安装在外护钢板6外侧，从而与工作管之间不形成热桥的前提下对保温层2进行了固定和定位，一方面利用节能保温固定支架4通过减小热桥的同时实现对工作管的支撑固定的效果，另一方面利用零热桥滑动支架5固定保温层2和外护钢板6的同时消除热桥；最终实现并保证对工作管1和保温层2固定的同时，最大限度减小热桥，降低散热损失。
在本发明的一个实施例中，将上述方案应用于某3.75km长的DN820管线上，在管内蒸汽流量为266.93t/h的工况下，测得该供热管线的每公里温降为2.20℃/km。应用焓降法测得了该管线的全程散热热流为60.28W/m2，同时，应用热流计法和表面温度法测得了管道的平均表面散热热流为51.54W/m2，占全程散热热流的85.49％，因此，以本发明提出的新型支架为主的其他散热占总散热的14.51％。可以发现，相比于普通支架，本发明所提出的新型支架，能够有效降低供热管线的每公里温降，并且，在管道表面散热损失接近的情况下，本发明提出的新型支架能够有效降低支架散热，进而降低管线全程散热损失，提高热力管道整体保温效果。
本发明通过滑动支架零热桥和节能性固定支架的组合，满足了对工作管支撑强度同时，提高热力管道的保温性能，达到了节能效果。本发明结构简单，原理清晰，可提高热力系统的经济性。
Claims (10)
1.一种近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，包括工作管(1)、保温层(2)、基座(3)、节能保温固定支架(4)、零热桥滑动支架(5)和外护钢板(6)；工作管(1)外依次敷设保温层(2)和外护钢板(6)构成保温管，外护钢板(6)环绕包围于保温层(2)外侧；若干个节能保温固定支架(4)连接安装于工作管(1)上，对工作管(1)进行支撑，相邻节能保温固定支架(4)之间安装有若干个支撑于基座(3)上的零热桥滑动支架(5)，零热桥滑动支架(5)安装在工作管(1)的保温层(2)和外护钢板(6)外；
所述节能保温固定支架(4)包括固定套管(41)、固定钢板(42)、绝热层(43)和固定座(44)；固定套管(41)嵌套于工作管(1)外部且两者之间通过固定钢板(42)固定，固定套管(41)和工作管(1)之间保持间隔，形成绝热层(43)；固定套管(41)通过固定座(44)固定支撑于基座(3)上；
所述零热桥滑动支架(5)包括抱箍(51)、紧固件(52)、支撑板(53)、滑动板(54)和附着层(55)；抱箍(51)通过紧固件(52)环绕固定在外护钢板(6)外表面，抱箍(51)通过支撑板(53)固定于滑动板(54)上，滑动板(54)置于附着层(55)上且两者之间能够相对滑动，附着层(55)平铺于基座(3)上。
2.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述的绝热层(43)为中空层、真空层或保温材料填充层。
3.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述的绝热层(43)优选为固体硬质保温结构或真空层。
4.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述的固定钢板(42)与固定座(44)在固定套管(41)上的焊接点之间的弧度θ优选为相同结构强度下的最大值。
5.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述的外护钢板(6)为一体化结构，包括整体钢套管或一体化卷钢板，强度比保温层(2)强度高0.4Mpa以上。
6.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述保温层(2)采用气凝胶、岩棉、硅酸铝和玻璃纤维中的一种或多种组合的软质保温材料，或者采用由内到外依次为保温垫层、无机硬质保温层、聚氨酯保温层、保护层的组合材料。
7.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述紧固件(52)为螺栓紧固件。
8.根据权利要求1所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述固定套管(41)和工作管(1)之间通过多个固定钢板(42)进行固定，且多个固定钢板(42)沿环向等角度均布。
9.根据权利要求8所述的近零热桥架空管道支架保温结构，其特征在于，所述固定套管(41)和工作管(1)之间优选设置3个固定钢板(42)。
10.一种根据权利要求1～9任一所述近零热桥架空管道支架保温结构的保温方法，其特征在于：工作管(1)通过敷设保温层(2)形成保温管道，节能保温固定支架(4)通过固定套管(41)、固定钢板(42)与工作管(1)固定形成对工作管的支撑的同时，通过形成绝热层(43)减小由于工作管固定带来的热桥损失；节能保温固定支架(4)固定工支架之间安装若干零热桥滑动支架(5)，零热桥滑动支架(5)通过抱箍(51)安装在外护钢板(6)外侧，从而与工作管之间不形成热桥的前提下对保温层(2)进行了固定和定位，一方面利用节能保温固定支架(4)通过减小热桥的同时实现对工作管的支撑固定的效果，另一方面利用零热桥滑动支架(5)固定保温层(2)和外护钢板(6)的同时消除热桥；最终实现并保证对工作管(1)和保温层(2)固定的同时，最大限度减小热桥，降低散热损失。
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