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我国热力管道行业现状及前景分析与建议
[ 编辑:admin | 时间:2013-09-23 10:16:25 | 浏览:2964次 | 来源:慧聪家居采暖网 | 作者: ]
    本文对国内的预制保温管行业进行了现状分析和展望,从目前保温管的分类、材质和应用等方面进行了比较,并对国内的主要保温管厂家进行比较,通过分析当今保温管行业的现状指出了保温管行业的巨大潜力和市场,本文最后对保温管行业给出了一些建议。

    前言

    保温管是绝热管道的简称,保温管用于液体、气体及其他介质的输送,在石油、化工、航天、军事、集中供热、中央空调、市政等管道的绝热保温工程。保温管可以按照用途和构造的不同而种类多样。

    1预制保温管的分类

    按照输送介质,保温管可分为热水管道、蒸汽管道、冷水管道、石化保温管、煤矿井保温管等类型。按照外护管的材料,保温管可分为钢外护管保温管和高密度聚乙烯外护管保温管。现介绍几种主要保温管:

    1.1钢外护管真空复合保温预制直埋管

    主要用于输送介质工作压力不高于2.5MPa、温度不高于350℃的蒸汽或温度不高于200℃的热水。其基本结构是由钢外护管、真空层(空气层)、保温材料层、工作管和各类支架等组成。钢套钢复合保温管保温结构依据滑动方式不同可分为两大类:

    内滑动式:保温结构由工作钢管、硅酸铝、减阻层、微孔硅酸钙、隔热层、不锈钢紧固钢带、铝箔反射层、聚氨酯保温层、外套钢管、外防腐层组成。内滑动型保温钢管是由输送介质的钢管+复合硅酸盐或微孔硅酸钙+硬质聚氨酯泡沫塑料+外套钢管+玻璃钢壳防腐保护层结构构成。各种管件节点保温处理技术成熟,质量可靠。

    外滑动式:保温结构由工作钢管、玻璃棉保温隔热层、铝箔反射层、不锈钢紧固钢带、滑动导向支架、空气保温层、外护钢管、外防腐层组成。

    1.2城镇供热预制直埋蒸汽保温管

    适用于输送介质温度小于或等于350℃、工作压力不大于1.6MPa的蒸汽。其基本结构为:工作管—保温层—外护管。根据不同的设计,蒸汽保温管的结构组成还可包括保护垫层、绝热辐射层和滑动支座等。保温层结构可采用单一绝热材料层或多种绝热材料的复合层(复合层中可含空气层、绝热辐射层等)。外护管可采用钢制外护管或玻璃纤维增强塑料外护管。

    1.3高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管

    适用于输送介质连续工作温度不高于120℃,偶然峰值温度不高于140℃的场合,工作压力不大于2.5MPa,主要用于热水保温管道。聚氨酯保温管从里到外分三层结构:

    第一层:工作钢管层。根据设计和客户的要求一般选用无缝钢管、螺旋钢管和直缝钢管。钢管表面经过先进的抛丸除锈工艺处理后,钢管除锈等级可达GB8923-1988标准中的Sa2级,表面粗糙度可达GB6060.5-88标准中R=12.5微米。

    第二层:聚氨酯保温层。用高压发泡机在钢管与外护层之间形成的空腔中一次性注入硬质聚氨酯泡沫塑料原液而成,即俗称的“管中管发泡”。

    第三层:高密度聚乙烯保护层。预制成一定壁厚的黑色或黄色聚乙烯塑料管材。其作用一是保护聚氨酯保温层免遭机械硬物破坏,二是防腐、防水。

    另外可根据需要设置渗漏报警线:在靠近钢管的保温层中,埋设有报警线,一旦管道某处发生渗漏,通过警报线的传导,便可在专用检测仪表上报警并显示出漏水的准确位置和渗漏程度的大小,以便通知检修人员迅速处理漏水的管段,保证热网安全运行。

    2保温管在集中供热系统中的应用及发展简介

    集中供热系统由热源、管网和热力站、热用户三部分构成。热源分为热电厂和集中锅炉房,管网分为一次网和二次网,其系统示意图如图1所示。

    热源产生蒸汽或热水送入到一次网,然后经过热力站的换热器把一次网的蒸汽或热水的热量传给二次网,最后由二次网把热量送到热用户,热用户再通过室内散热器把热量散发到室内,保证在冬季室内保持一定的温度,以满足人们的生活要求和生产要求。

    常见的集中供热系统热源有热电厂、区域锅炉房、集中锅炉房,其中设置蒸汽锅炉或热水锅炉,也有设置蒸汽-热水两用锅炉的,分别供应蒸汽或热水。一次网管道内输送的介质绝大多数为热水,只有少数特殊情况下才输送蒸汽,因为输送热水在经济技术上更合理;二次网管道内输送的介质均为热水。

    一次网的供水设计温度一般在130℃,散热器采暖的二次网供/回水设计温度为75℃/50℃或85℃/60℃。由此可看到,一次网对管道的要求更高,一方面输送介质温度高,因此要求保温材料要有很好的保温性能,同时还要求保温材料要有较高的耐温性能,以避免高温条件下保温材料碳化而导致预制保温管失去其原有的性能;另一方面由于输送介质温度高、输送距离长,因此管道要承受较大的压力;第三,由于管道直埋,管道热胀冷缩时,预制保温管的高密度聚乙烯外壳要承受很大的摩擦力,因此要求外壳与保温层、保温层与钢管都要有很强的接合力,以保证其“三位一体”;同时土壤的压力也要求外壳具有一定的承压能力。与二次网相比,供热系统对一次网的保温管有着更高的要求。

    集中供热系统热介质的选择主要取决于各用户热负荷的特点和参数要求,也取决于热源的种类。采用热水或水蒸气作为热媒各自有不同的特点。

    水作为热介质,与蒸汽比较有下列优点:

    (1)系统热能利用率高,可节约燃料(质量分数)20%~40%。

    (2)能够远距离输送,作用半径大。

    (3)在热电厂供热负荷大,可充分利用低压抽汽,提高热电厂的经济效果。

    目前我国集中供热行业发展的热点是一些大、中型城市,如北京、沈阳、长春、太原、哈尔滨、济南等城市已经建成了大规模的集中供热设施,具有一定规模的热源、热网和较完善的自动控制装置,同时具有一定规模的、稳定的热用户。由于我国能源消费煤炭占70%以上,尤其是供热,除北京等极少数城市有燃气供热外,其他城市的供热均是煤炭。煤炭供热时必须采用大型集中供热系统,而不能采用分散供热,否则将对城市产生严重的大气污染。因此发展大型集中供热系统,为提高城市人民的生活水平、改善城市大气环境、提高能源的利用率等方面发挥了重要作用,城市集中供热设施成了城市重要的基础设施。据不完全统计,目前集中供热中,热电厂供热占总集中供热的60%以上,区域锅炉房供热方式约占35%,其他供热方式共占不足2%。全国集中供热面积中,公共建筑约占34%,民用建筑约占60%,其他约占6%。

    与国外集中供热相比,我国集中供热虽然发展较晚,但近年发展极其迅速,且有与国外不同的特色。我国城市人口多,建筑密度高,建筑总面积大(人均居住面积近30m2),供热负荷特别大,从而导致使我国的供热区域半径大、一次网供热管道直径大、管网总长度长。如我国最大的供热管道直径已达1.4米,而欧洲等国家最大仅0.6米;截止到2010年12月31日,北京热力集团供热区域半径约20km,总供热面积达到1.84亿m2,热力站总数为2768座,管网总长1205km。由于这些原因,对于预制保温管的生产提出了新的要求。

    近十多年预制保温管的直埋敷设在我国得到迅速发展,已经成为供热管网的主要敷设方式。所谓预制保温管的直埋敷设,就是把预制保温管直接埋设于土壤中,而不需要建筑地沟敷设管道。与地沟敷设相比较,预制保温管直埋敷设具有下述优点:

    2.1不需砌筑地沟,土方量及土建工程量小;管道预制,现场安装工作量少,施工进度快,因此可节省供热管网的投资费用。

    2.2占地小,易于与其它地下管道和设施协调。此优点在老城区、街道窄小,地下管线密集的地段敷设供热管网时更为明显。

    2.3预制保温管严密性好,水难以从保温材料与钢管之间渗入,管道不易腐蚀。根据国外资料,认为可保证其使用寿命达50年以上,远高于地沟敷设。

    2.4聚氨酯作为保温材料,导热系数小,供热管道散热损失小于地沟敷设,输送热效率高。

    2.5预制保温管结构简单,采用工厂预制,易于保证工程质量。

    正是因为以上各种原因,预制保温管制造业在我国得到迅速发展,而且在今后会有更大的发展空间。

    在集中供热系统的保温管中,由于热媒的不同,常见的为直埋热水管道和蒸汽保温管道,由于热水直埋管道技术安全可靠和施工方便等优点在近几十年得到了迅速的发展。目前世界上集中供热比较发达的地区集中在北欧,如:丹麦、瑞典、芬兰、冰岛等国家。早在20世纪30年代就开始研究和应用直埋敷设代替地沟敷设的供热方式。在丹麦、芬兰,全国90%以上的供热管道采用直埋方式。冰岛仅有十几万人口的首都雷克雅未克,采用直埋管道的总长度达591km。丹麦、瑞典、芬兰、德国、意大利等国家都有专门生产预制保温管的工厂,理论研究和产品开发进展很快。

    我国科技人员早在20世纪50年代就开始了供热管道直埋敷设的探讨,早期的保温材料采用填充矿渣棉,预制泡沫混凝土瓦块等施工,但因防水性差、管道外腐蚀严重、使用寿命短等问题,直埋技术一直进展缓慢。

    20世纪80年代,我国供热技术人员通过考察学习,引进吸收,首次在哈尔滨、牡丹江、天津等城市的热网工程中采用从丹麦、瑞典等国家引进的数千米预制保温管进行直埋敷设。同时利用从北欧国家引进的生产设备,先后在哈尔滨和天津建立了预制保温管生产厂。进入20世纪90年代,国外一些公司又先后在我国的北京和大连建立了生产预制保温管的合资厂。

    引进型的直埋保温管,采用聚氨酯泡沫塑料保温、高密度聚乙烯外壳。聚氨酯泡沫塑料的导热系数和吸水率都很低,高密度聚乙烯又具有良好的防水、防腐性。采用这种保温管进行直埋敷设时,节约投资、占地小、施工周期短、热损失小、使用寿命长和维修量小等优点十分突出,使预制保温管很快在城市集中供热直埋管网上大量使用。结合我国国情又开发了玻璃钢外护管。

    经历了二十年的发展,无论是在预制保温管的生产和安装技术上,还是在直埋供热管网的设计理论和方法上,我国的供热管道直埋技术都得到了飞速发展,直埋敷设已成为我国城市热网的主要敷设方式。

    为了规范预制保温管的生产和安装,参照当时的欧洲预制保温管标准,我国编制了行业标准《硬质聚氨酯泡沫塑料预制保温管》(CJ/T3002-92),并于1992颁布执行。其中合资厂在执行我国行业标准的同时,还参照欧洲的集中供热标准EN253(管道)、EN448(管件)、EN488(阀门)、EN489(接头)。

    目前我国的预制保温管道厂商已可以生产达到国际先进水平的产品,这为我国预制直埋保温管道技术的发展奠定了坚实的基础。

    除此以外,蒸汽保温管道在工业场合等仍然广泛应用。美国早在1882年就创造了世界上第一个集中供热的纽约蒸汽公司,输配压力1.05MPa,温度212℃的蒸汽。但随后发展缓慢,直至20世纪80年代才开发了耐温200℃的直埋蒸汽管道。德国是集中供热比较发达的国家,1922年建立了汉堡市集中供热。20世纪80年代初亚密绝热公司制造了耐温140℃~160℃的复合保温直埋管。发展到20世纪90年代BRUGGRohrsystemeGmbh公司制造了PN6.4MPa、耐温400℃、DN20~DN1000高温直埋管。据悉已向韩国等国技术输出。意大利也于20世纪90年代开发了高中温直埋蒸汽保温管。

    我国20世纪50年代虽曾在富拉尔基对高温蒸汽管道采用过直埋敷设方式,对蒸汽管道直埋技术研究始于20世纪80年代。国家在“七五”规划中正式立项的“新疆克拉玛依油田九区蒸汽驱动开采技术研究”(稠油热采高温蒸汽管道保温技术研究),与此同时,城市集中供热直埋蒸汽管道研究也相继开展。http://www.china-heating.com/1994年中国城镇供热协会在编制行业“九五科技发展规划”时,将高温蒸汽管道直埋技术的开发与研究列为了重点研究课题之一,并确定由中石化上海金山工程公司和上海美亚金桥能源有限公司在上海金桥开发区进行蒸汽管道钢套管埋设技术研究。1997年10月该项技术在上海通过了技术鉴定。

    1993年,上海电力设计院采用哈尔滨东光建塑厂生产的“塑套钢”保温管,为上海星火开发区热网工程设计。1994年,上海金山石化设计院为上海金桥热力总公司外网设计实施蒸汽直埋管“钢套钢”供热工程设计。1995年,沈阳市热力设计院采用中石化天然气总公司工程研究院(勃星)和中科院大连化物所(凯华)专利技术,为大连市春海热电有限公司进行大口径塑(玻)套钢直埋管道工程设计;1996年又为大连热电有限公司进行大口径Φ630/Φ946“钢套钢”高温蒸汽直埋供热工程设计。

    据不完全统计,国内东起大连、上海,西至新疆乌鲁木齐、克拉玛依油田,北起牡丹江、哈尔滨,南至四川绵阳、广东广州约50余个工程近千米DN50~DN700直埋蒸汽管道在国内广泛进行工程实践,取得了十分宝贵的经验和教训,为制定我国行业标准打下了良好的基础。

    我国于2005年发布了《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》(CJJ104-2005);2006年发布了《钢外护管真空复合保温预制直埋管道技术规程》(CECS206:2006)。

    3现有预制保温管的比较

    常见的预制热水保温管主要由工作钢管、保温层、保护壳和渗漏报警线组成。其中保护壳常采用高密度聚乙烯或者玻璃钢。蒸汽保温管的结构与热水保温管的结构基本相似,由于蒸汽温度较高,如上世纪90年代德国BRUGG和意大利SOCOTHERM生产的耐温到达400℃的蒸汽管道,保温层采用矿物石棉和硅酸钙等,并在最外侧设有防腐层。而国内早期的直埋管道往往采用“塑套钢”和“钢套钢”结构。国内的蒸汽管道直埋是仿效热水管道直埋发展起来的。蒸汽直埋管更需要考虑工作温度高、管道热伸长量大等问题,补偿器的设计尤其需要特殊考虑。直埋蒸汽管道的设计原理,实质是按地沟敷设方式设计,又加上一些局部直埋所带来相关问题的特殊处理。现对不同结构的保温管进行比较:

    3.1根据玻璃钢套钢、内滑动、硬质保温材料和排潮管方式

    3.1.1由于玻璃钢的强度低,必须全线采用外固定(固定墩),增加施工工期及费用。

    3.1.2玻璃钢与钢质部件管接头不好处理(如:固定支架、补偿器、端封等),由于施工现场条件差,技术难点多,质量不易保证,且玻璃钢的线膨胀系数比钢材大,接口容易开裂。

    3.1.3硬质保温材料透气性差,浸水后不易烘干(只能干燥靠管道表面以上的20%)。且运输吊装极易损坏。

    3.1.4必须设排潮管,增加外护管的破损率。

    3.2钢套钢、外滑动、软质保温材料和抽真空方式(或排潮管)

    3.2.1可利用钢套管强度高的条件,全线采用内固定代替固定墩。

    3.2.2外滑动采用滚轮式内置导向支座,由于其摩擦系数小,轴向推力小。

    3.2.3钢部件与外护管可直接焊接,在地下形成一个连续完整的密封体,防水性能高。

    3.2.4软质保温材料透气性好,浸水后易于烘干,通常采用逐步升温的办法,一周左右即可恢复原状。

    3.2.5当以抽真空代替排潮管时,可防止外护管内壁热湿腐蚀,减少对流传热损失,使外套管表面温度降低,有利于保护外防腐层。

    3.2.6外护管的壁厚要比内滑动型厚(因真空层没有保温结构支撑),要求D外/δ≯100,以防止发生椭园化变形,并由此而导致内置导向支架变形,阻碍管道的位移,破坏保温结构。

    3.2.7当钢套钢、外滑动使用排潮管方式时,存在外护管内壁热湿腐蚀问题。

    从上述的比较可以看出,对于不同的热水和蒸汽预制保温管需要采用不同的设计理论。我国的设计理论最初采用北欧的设计理论,由于该设计理论弹性分析过于保守,所以该理论也不断被改进。经过十几年的发展,我国的热水和蒸汽保温管的标准也逐步成型。热水预制保温管目前实施的标准有《高密度聚乙烯外护管聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管》CJ114-2000;《玻璃纤维增强塑料外护层聚氨醋泡沫塑料预制直埋保温管》CJ129-2000;《高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管件》CJ/T155-2001;

    另外,河北昊天管业股份有限公司、北京豪特耐管道设备有限公司、天津市管道工程集团有限公司保温管厂、唐山兴邦管道工程设备有限公司、北京建设工程质量第四检测所等单位正在编著国家标准《高密度聚乙烯外护管聚氨酯硬质泡沫塑料预制直埋保温管及管路附件》。

    根据上述蒸汽与热水管道的区别,蒸汽保温管国内标准也不断得到细化和明确。我国《城镇供热预制直埋蒸汽保温管技术条件》(CJ/T200-2004)对蒸汽保温管的基本结构只提技术要求,并没有具体肯定结构型式,这是为今后开发留有空间、是实事求是的科学态度。现举例说明,该规定中条款原文如下:

    3.3蒸汽保温管的基本结构(指设排潮管方式)

    3.3.1蒸汽保温管基本结构为工作管-保温层-外护管,其工作管(含包敷着绝热材料的工作管)相对外护管应能沿轴向自由移动。

    3.3.2根据不同的设计,蒸汽保温管的结构组成还可包括保护垫层、绝热辐射层和滑动支座等。

    3.3.3工作管两端应留有250mm的非保温区,蒸汽保温管两端的保温层而应采取临时性密封。

    3.3.4蒸汽保温管的各种材料与结构在正常使用条件下,其使用寿命应不低于25年。

    另外,在《钢外护管真空复合保温预制直埋管道技术规程》(CECS206:2006)中,规定条款如下:

    3.4基本结构

    3.4.1钢外护管真空复合保温预制直埋管道应由钢外护管、真空层(空气层)、保温材料层、工作管和各类支座等组成。

    3.4.2保温材料应绑扎在工作管上,工作管和钢外护管之间应设置内置导向支座、内置滑动支座,形成脱开式的预制直埋管结构。

    3.5真空系统设计

    3.5.1钢外护管真空复合保温预制直埋管道应采用真空隔断装置进行分段,分段长度不宜大于300m。抽真空设备应根据设计真空度、真空段的分段长度和管径选取。

    3.5.2在每个真空分段的两端,应设置真空阀门和真空表接口。

    目前与蒸汽保温管有关的标准还有《城镇供热预制直埋蒸汽保温管管路附件技术条件》(CJ/T246-2007)和《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》CJJ104-2005。

    4保温管技术各种应用及需求分析

    前面分别介绍了热水和蒸汽保温管在供热系统中的应用和比较。由于保温管适合输送在-50℃~150℃范围内的各种介质,它还广泛应用于供冷和热油的输送及冷库、煤矿、石油、化工等行业的保温保冷工程。

    保温管是影响节能效果的重要因素,保温管的研制与应用越来越受到世界各国的普遍重视。20世纪70年代后,国外普遍重视保温管的生产和应用,力求大幅度减少能源的消耗量,从而减少环境污染和温室效应。国外保温工业已经有很长的历史,而新型保温材料也正在不断地涌现。1980年以前,我国保温管的发展十分缓慢,为数不多的保温厂只能生产少量地下直埋保温管,但中国保温工业经过30多年的努力,特别是经过近10年的高速发展,不少产品从无到有,从单一到多样化,质量从低到高,应用越来越普遍。聚氨酯材料是目前国际上最常用的保温材料。硬质聚氨酯具有很多优异性能,在欧美国家广泛用于保温隔热领域。欧美等发达国家的保温材料中约有49%为聚氨酯材料,而在中国这一比例尚不足20%。因此,聚氨酯材料保温管在中国的发展还有很大的空间。

    以保温管广泛应用的集中供热行业为例,集中供热发展到今天已有一百多年的历史,它具有节约能源、减少城市污染、改善环境等优点。在当今世界能源紧张、污染日趋严重的状况下,集中供热的优越性愈加明显。但在集中供热中,热网建设是一项规模巨大的工程,一般占集中供热投资的40%以上,并且由于建设速度慢,往往使热源建成后不能及时带上足够的热负荷,发挥不了应有的工程效益。

    由于能源的紧缺,节能减排在国民经济建设中越来越受到重视。因此,我国的集中供热事业无论在供热规模还是技术方面,都进入了一个飞速发展的时期。在东北、西北、华北地区,许多民用建筑和工业企业设置了集中供热系统,很多城镇、乡村也都实现了集中供热,集中供热面积急剧扩大。经过将近六十年的发展,我国的集中供热建设和技术取得了显著的成就。但供热状况还是原始供暖与现代化的集中供热并存,小型分散的供热形式还普遍存在。从整体的供热技术看,我国与西方发达国家相比,城市住宅和公共建筑集中供热率较低,供热系统的热能利用率、供热产品的品种、质量以及供热系统的运行管理和自动化控制水平等方面还有不小差距。2000年我国北方城镇采暖能耗占建筑总能耗的23%,从1996~2008年,该类能耗从7200万tce增加到15300万tce,翻了一番。1996~2008年,我国北方建筑面积从不到30亿平方米增长到超过88亿平方米,目前北方城镇有采暖的建筑占当地建筑总面积的比例已经将近100%,到2008年,集中供热系统的比例已占到北方城镇采暖总面积的近80%[1]。

    随着我国改革开放的深入发展和城市化进程的加快,作为城市基础设施的热力网建设迅猛加速,在我国气候严寒和寒冷的采暖地区,132个地级以上的大、中城市全部都有了城市集中供热热力网设施,热力网主干线的长度由1983年的300多千米,增加到2009年的110490千米。热水管网的供热半径从10千米发展到20千米,最大供热管径从DN500开发到DN1400[2]。城市热力网从单热源供热发展到多热源联网运行;管网形式从枝状管网发展到环状管网;与热用户的连接方式从直接连接发展到间接连接,从而提高了供热的安全性、经济性和供热效率。热网管道敷设方式从地沟发展到直埋,保温材料从早期采用预制泡沫混凝土瓦块或沥青膨胀珍珠岩发展到聚氨酯泡沫塑料保温管,在学习引进国外直埋先进技术的基础上,从直埋热水管道发展到直埋蒸汽管道,取得了良好的社会效益和经济效益,减少了热损失、节约了能源、降低了工程造价、延长了使用寿命、加快了施工进度。

    集中供热系统中城镇集中系统占据了绝大比例,针对城镇集中供热行业而言,预制保温管发展趋势呈现以下特点:

    4.1新建城镇集中供热面积快速发展

    根据中国统计年鉴对全国各地区城市大型集中供热统计资料[2],截至2009年城市集中供热发展较快的地区包括:北京44239.6万平方米,天津20614.0万平方米,河北30554.3万平方米,山西25512.5万平方米,内蒙古20769.4万平方米,辽宁68464.3万平方米,吉林28570.7万平方米,黑龙江34941.7万平方米,山东46770.6万平方米,新疆17072.5万平方米等。

    北京市是全国集中供热发展最好的城市,到2009年底北京市总供热面积为44239.6万平方米,供热管网总长12156千米。2010年全市供热面积达6.5亿平方米,到2020年供热面积将达到10亿平方米。其中城八区6亿平方米,远郊新城4亿平方米。由于北京城市建设速度飞快,集中供热的发展赶不上住房建设的速度。北京每年开复工建筑面积达1.3亿平方米。热源供热能力满足不了城市建设发展的需要,再加上北京市环境容量的限制,不允许在北京市建设燃煤热电厂,所以跨市由河北省三河电厂长距离向北京通州区供热。一期工程热水管网主干线DN1400供热距离30千米。二期工程将达40千米以上,中间设中继加压泵站。另外在河北省廊坊万庄镇建4×300MW大型热电厂,同时向北京亦庄经济开发区及廊坊市万庄新城供热,供热半径16千米。

    山东省全省十一个大中城市,二十多个县城均有集中供热,其集中供热面积仅次严寒地区的辽宁省和黑龙江省。牡丹江市集中供热面积1400万平方米,占全市供热建筑面积的40%。唐山市热力公司是地震后建设新唐山时期成立的,其集中供热面积已达2000万平方米,占全市供热建筑面积的70%。赤峰热力公司是20世纪80年代初成立的,其集中供热普及率达60%。

    进入21世纪以来,集中供热面积每年以2亿平方米的速度增加,2008~2009年北方采暖地区新增供热面积3.1亿平方米。天津市是城市集中供热快速发展的典范。20世纪末,天津市城市集中供热面积仅为300万平方米,绝大部分民用住宅建筑采用分散的小锅炉供热,有的甚至使用蜂窝煤的小火炉采暖。进入21世纪,天津市乘改革的春风,加快城市集中供热发展的步伐。在天津市政府的重视和支持下,http://www.china-heating.com/他们最早制定了城市集中供热改革的经济政策,把“热”作为商品推向市场,制定了“暗补”变“明补”的标准。把供热费直接发给职工,由用热个人和供热企业直接进行交易,与此同时开展了不同供热计量方式的试验,取得了很好的效果。天津市供热改革深受广大群众欢迎,争相购买具有集中供热设施的居民住宅,分享改革成果,有力推动了天津市房屋建筑快速发展。

    城市集中供热是国家节能减排战略的主要组成部分之一,也是提高人民生活水平,改善居民住宅条件和舒适度的重要手段。我国北方严寒和寒冷地区气候寒冷,冬季长达4~6个月,有的地方在7个月以上;这些地区的室外温度冬季都在零度以下,吉林、辽宁、甘肃和河北北部、山西北部、陕西北部等,冬季室外最低温度都在零下15度左右,黑龙江、内蒙古、新疆等冬季室外温度最低零下30度以下。综上所述,在寒冷地区城市集中供热是人们生活的必要条件;在严寒地区城市集中供热是人们生存的必要条件。

    4.2既有供热管网改造

    以上是北方城市发展新增建筑采暖的需求。此外,在北方城市还有已建成的管网需要逐年改造。按统计至2009年底已建成的热水管网110490千米,蒸汽管网14317千米。改造内容包括:由汽暖改为水暖;由单热源供热改为多热源联网运行;由枝状管网改为环状管网;由直接连接改为间接连接;由架空地沟敷设改为直埋敷设;消除现有管网水力失调;由按面积收费改为计量收费,以达到节能减排的目标。

    4.3采暖范围由北向南发展

    随着经济建设的发展和社会的繁荣,人民群众居住条件不断改善和提高,开始追求舒适的居住环境,对室内温度要求提高。国家规定冬季采暖温度为16℃,据悉北京市将此标准提高了2℃为18℃。其他城市有的也提高了标准。过去,我国城市集中供热限于北方地区城市,随着人民生活水平的提高,原来不采暖的地区例如长江沿线也要求提供采暖,如安徽合肥、湖北武汉、四川、江苏、南京、上海等地相继建立了热力公司,实施集中供热。因而要求采暖范围由北方向南方发展。对于有天然气供应的城市如:上海、杭州等可采用天然气热电冷联供技术,同时满足冬季供暖及夏季供冷。

    城镇化水平是一个国家工业化、现代化的重要标志,我国城镇化率虽然从2005年的43%提高到2009年的46.6%,仍远低于发达国家,也低于世界平均水平。目前发达国家城镇化率一般接近80%,人均收入与我国接近的周边国家已达到60%以上,相比之下,我国的城镇化发展还有很大潜力。

    4.4集中供热向县、镇、乡延伸

    按“十二五”规划,我国城镇化率将超过50%,这就意味着有一半以上的人口将工作和生活在城镇。城镇化快速推进,由大中小城市和小城镇构成的城市体系已初步形成,城市群迅速崛起,要应对城市人口快速增加的需要,相应需提高市政公用设施的覆盖面和保证率。与此同时,要根据城市拓展需要,有序地推进工业危险源的搬迁,消除城市安全隐患,增加中心城区公共活动空间。预计未来15~20年,每年仍将有1500万左右的农民进城,从发展角度供热行业的前景看好。

    根据住房和城乡建设部统计[2],到2009年底我国城市集中供热面积379574万平方米。2009年末,蒸汽供热能力9.3万吨/小时,热水供热能力28.6万兆瓦。

    此外,根据“十二五”期间的城镇建筑面积和供热面积发展预测,预制保温管行业存在着巨大的发展潜力。

    根据第六次全国人口普查,2010年全国城乡总人口数为13.4亿人,2015年城乡人口预测为13.74亿人(13.4亿×1.0055),其中城市人口7.56亿人(13.74亿×0.55)。“十二五”较“十一五”城市人口净增值1.53亿人(7.56-6.03)。按照城乡统计年鉴[2],2010年住房建筑标准为30m2/人,以此估算2015年按为36m2/人(1.2×30)。

    “十二五”期间全国城市新增建筑面积如下计算(按住宅占70%,公建占25%计):住宅55.08亿平方米(1.53亿人×36m2/人),公建19.67亿平方米(55.08×0.25/0.7),合计74.75亿平方米。

    根据中国城乡统计年鉴[2-3],在新增的建筑面积中,采暖的建筑占69%,其中北方占34%,南方占35%;不采暖的南方建筑占31%。在南北方城市中,采用集中供热方式采暖的比例,北方占95%,南方占5%。“十二五”期间北方城市预测新增集中供热面积为24.14亿平方米(74.75×0.34×0.95)。南方采暖城市新增集中供热面积应为1.31亿平方米(74.75×0.35×0.05)。

    因此,“十二五”期间我国新建建筑面积中集中供热面积共计25.45亿平方米(24.14+1.31)。

    中国社科院发布《2010年城市蓝皮书》指出我国城镇化率达46.6%,我国城镇化将提高约4%。按照2010年全国城乡总人口数13.4亿人、建筑面积30m2/人计算,则共有402亿平方米(13.4×30)。如城镇化提高4%,即城镇面积增加16.08亿平方米,仍按照建筑面积中采暖占69%,其中北方占34%,南方占35%,集中供热方式采暖的比例,北方占95%,南方占5%,城镇化后北方新增集中供热面积5.19亿平方米(16.08×0.34×0.95),南方新增集中供热面积0.28亿平方米(16.08×0.35×0.05),因此城镇化后集中供热面积增加5.47亿平方米(5.19+0.28)。

    “十二五”期间我国新建建筑面积中集中供热面积25.45亿平方米,城镇化提高后增加的集中供热面积5.47亿平方米,因此“十二五”期间新增集中供热面积总共为30.92亿平方米。

    此外,对“十二五”期间城镇集中供热管网的发展潜力进行了预测。

    根据现有统计资料,每万平方米供热面积的供热管网长度约200米,因此可得知我国北方城市管网发展预测如下:

    新增供热管网总长度61840千米(0.2km/万m2×30.92×10000万m2)。据北方集中供热城市统计,供热管网总长度中,一次网约占35%,二次网约占65%,由此知“十二五”期间新增一次网长度约为21644千米(61840×35%),二次网长度约为40196千米。

    在建设新管网的同时也需要旧网改造。根据建设部《北方地区城市集中供热管网改造规划》,旧网改造包括两部分:一是更换超期服役、存在严重安全隐患的旧管道,二是扩径,小口径管道换成大口径管道。

    4.5更换管道

    对于年久失修,已超期运行的供热管网,由于存在严重的安全隐患,必须进行更换。规划城市中需更换的供热管道总长度约14683千米,其中15年以上管道9087千米,占更换管道长度的61.7%。更换的管网长度占改造管网的总长度约55.9%。

    4.6扩径管道

    扩径管道是指用户发展引起管网流通能力不够,规划设计不当造成的水力工况不能满足使用要求时,需要增大管径的管道。

    规划期间需要扩径改造的管道长度共4833千米,其中15年以上管道2197千米,占扩径管道长度的45.4%。扩径的管网长度占改造管网的总长度约18.4%。

    综合上述两项,旧网改造管道共计19516千米(14683+4833)。

    另外,我们还对“十二五”期间城镇集中供热管网的投资前景进行了预测。

    4.7新增管网投资预测

    由上,“十二五”期间新增集中供热面积总共为30.92亿平方米,年均新增6.184亿平方米。

    根据北京、天津、沈阳、长春等地的相关供热公司供热网建设的投资情况,一级网投资约为15~20元/m2,二次网投资约为10~13元/m2,则一次网年均总投资为:15~20×6.184=93~124亿元/年,二次网年均总投资为:10~13×6.184=62~80亿元/年,一、二次网合计的年均总投资为:155~204亿元/年。

    4.8旧网改造投资预测

    根据建设部《北方地区城市集中供热管网改造规划》,未来的旧网改造投资可分为两部分:

    首先是更换管道的投资。规划城市中需更换的供热管道总长度约14683公里,总投资241.5亿元。如5年内更换完毕,则年均投资为48亿元/年。

    其次是扩径管道的投资。规划期间需要扩径改造的管道长度共4833公里,总投资94.1亿元。如5年内扩径改造完毕,则年均投资为19亿元/年。

    综合上述两项,“十二五”期间旧网改造的年均投资约为67亿元/年。

    4.9集中供热管网总投资预测

    综合新增集中供热面积的投资和旧网改造投资,“十二五”期间城镇集中供热管网的年均总投资约为:222~271亿元/年。

    除了上述在集中供热行业里的巨大发展潜力外,预制保温管在油气运输中的需求也是迅速增加。截至2008年年底,我国已建油气管道的总长度约为6.4万千米,其中天然气管道3.2万千米,原油管道1.9万千米,成品油管道1.3万千米,形成了跨区域的油气管网输送格局。根据统计资料显示[4],21世纪以来,我国的天然气消费量迅速增长,2008年达到8.070×1011m3,同比增长15.8%,比2000年增加了2.3倍;同时,天然气产量也迅速上升,2008年达到7.608×1010m3,同比增长9.6%,比2000年增加了1.8倍,1995到2008间,我国油气管道总里程平均每年增加4000千米。我国油气运输管道市场已经进入了大规模发展时期。

    保温被称为第五能源,它是节能的重要措施。提高保温技术水平,是企业节能、降耗、增效的重要环节。管道输油行业是高能耗行业之一,国内外都十分重视借助技术进步节能降耗。我国已经逐渐形成了跨区域输油气管网的供应和输送格局,国家对管道的建设和运营管理全面实行国内外开发政策,随着管道建设和运营管理模式的发展,我国的管道运输产业将面临更大的机遇和挑战。

    近年来,随着中国经济的持续发展,成品油供应和需求也呈现快速增长态势。铁路运力紧张,运输的不均衡、不及时,突显了成品油管道建设的必要性。目前,中国石化、中国石油都在积极构筑成品油管网。预计,2009-2015年全国将新建油气管道约4.5万千米,到2015年全国油气管道的总里程将达到11万千米。

    目前,陆上原油运输已基本实现管道化。由于油气管道总里程较少,总体运力不足。以天然气管道为例,2008年我国天然气干线管道总里程仅为3.2万千米,管输能力约800亿m3/年;http://www.china-heating.com/而美国天然气管道干线里程达50万千米,输气能力为4545亿m3/年。除资源不足外,局部管输瓶颈也是造成我国天然气供需紧张的原因之一。美国有约15万千米的成品油管道,成品油管道运输比例达到47%(水运23%,公路29%),管道运输是成品油输送的主要方式。我国成品油管道的发展明显滞后于欧美地区,2008年底全国成品油管道里程约为1.3万千米,不到美国的1/10,成品油一次运输的管输比例只有20%,成品油运输仍以铁路运输为主。

    海洋管线将在海洋冷水环境中,承受一定水深的静压力,对原油(气)进行输送。对一些较高稠度的原油(如含蜡、含胶质等高凝点原油),在管输过程中,若不采取特殊措施,当油温降低到一定值时,会陆续析出高分子量及低分子量的蜡组分,原油黏度增大,流动性变差,或在高压长距离输送天然气条件下,使得天然气水合物以似松散冰的固态形状析出,严重时导致管道堵塞等,造成生产事故发生。因此,需对海底管线进行有效的保温处理,以保证管线的正常运行。海底管道保温所使用的聚丙烯材料可分为实心、发泡和复合三大类。

    实心聚丙烯保温材料主要由聚丙烯合成材料组成,没有经过任何的物理加强和改性。应用于海底管道保温的聚丙烯泡沫塑料密度一般为650~750kg/m3,一般应用于600m水深或者采用管中管结构的保温形式,而改性的闭孔聚丙烯泡沫塑料则因其良好的机械性能而应用到1500米水深。

    海底石油储量极为丰富,在海洋矿产资源中居首位。海底石油输送是海底油田开采的重要一环,其中管道输送是最经济的方式。利用海底管道输送油气,虽然一次性投入较大,但铺设后,海底管道本身不受天气影响,其经济效益较好。因此,许多国家都投入巨额资金,开发海底输油管道的技术和材料,建设海底输油管道。海上恶劣海况与海底复杂地质情况对保温材料和防护层提出了很高的要求。中国海底油田所产原油密度高、气温低、黏度大,海底输油管道所处环境复杂、压力大、海水腐蚀性强等,这些因素对中国海底石油输送提出了苛刻的要求。海底管道一旦出现问题,维修难度大、费用高、时间长,且易造成海洋污染,损失巨大。因此,管道保温是保证海底输油管道长距离输送原油的关键环节。而采用高密度聚乙烯保温管则可以有效地解决这些问题。聚乙烯是一种超高分子聚合物,用聚乙烯作为保温材料的防水保护层,可有效阻止水向保温层的渗透,同时这种材料具有很好的电绝缘性能,且易于加工成型。用这种材料制成的防水保护夹克具有一定的抗磨、抗冲击、抗撕裂和抗拉性能,可满足施工载荷的要求。目前,对于聚氨酯泡沫保温材料,国内外均有采用聚乙烯作为防水保护层。

    聚乙烯分为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯,它们均可用作防水保护夹克材料。高密度聚乙烯的拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性能优于低密度聚乙烯,而低密度聚乙烯的耐环境应力性能优于高密度聚乙烯。基于二者的特点,目前国外已将高、低密度聚乙烯共混制成新的材料,共混材料性能优于高密度聚乙烯和低密度聚乙烯,其密度介于二者之间。聚乙烯外护管式结构的优点是节省了钢护管,造价低。据有关资料介绍采用聚乙烯外护管式管体结构比钢管外护管式管体结构可节省约1/4费用。

    我国海上油气目前发展迅速,在南海早年投产并顺利送往香港的阿科气田,有13个油气田陆续开采,还有东方1-1气田、乐东气田和涠西南油田群都显示出好兆头。在东海继平湖油气田投产以来,又在上海东南450km的西湖凹陷春晓三井发现大油气田。在渤海从秦皇岛32-6、南堡35-2、绥中36-1油气重大发现以来,又在大港附近海域和蓬莱1-93等都发现了亿吨级整装大油田,特别是蓬莱1-93可称目前发现仅次于大庆的我国第二个大油田,储量超过6亿吨。目前我国海上油气年产已超过1500万吨,近期可达3000万吨。按照惯例,海上油气田开采生产出的油气除少数在海上直接装船外运外,多数将通过管道转输至陆上加工并分别输送到用户。

    因而,我国近期将有大批海底管道要建设。至2010年,我国海底管道总共将达到1万公里左右。在我国海洋石油开发的近20年中,已建成近2500公里的海底管道。其中包括平台间油、气、水混输管道,注水管道,长距离海底天然气外输管道以及长距离海底输油管道等。其中,双层管结构约350公里,单层管结构约2100公里,软管约20公里。目前国内最长的海底天然气管道长度近800公里。

    5保温管行业主要厂家简介

    目前中国保温管行业中生产规模较大的生产厂家主要包括北京豪特耐管道设备有限公司、河北昊天管业股份有限公司、天津市管道工程集团有限公司保温管厂、唐山兴邦管道工程设备有限公司、大连科华热力管道有限公司。从市场占有率、生产能力、产值、知名度和科研发展能力等方面看,北京豪特耐、昊天管业和天津市管道工程集团这三家公司在行业内处于龙头地位。

    5.1北京豪特耐管道设备有限公司

    北京豪特耐管道设备有限公司。1996年底建于北京经济技术开发区,现有三个主要生产基地,占地面积约为十余万m2,总投资额近两亿元;凭借先进的设备及管理模式、尖端的技术和完善的质量保证体系,为国内外60多个城市300多个项目提供了高质量预制直埋保温管及附件。

    5.2河北昊天管业股份有限公司

    河北昊天管业股份有限公司是生产保温管道、管件、聚乙烯管材及管道安装施工的专业型集团企业。注册资金壹亿贰仟万元,占地25万平方米,公司位于河北省沧州市盐山城南工业园区。

    公司现有16条保温管生产线。有各种齐全的管件生产、检测设备185台。拥有先进的聚乙烯管材生产线15条,采用国际最先进的螺旋模具挤出、真空定径、喷淋冷却、自动切割等工艺。产品覆盖华北、东北、西北等13个省市。产品率先应用于中国国电集团公司、中国华能电力集团公司、中国大唐电力集团公司、中国电力投资集团公司、中国华电集团公司、华润电力控股有限公司、国华电力等国内大型电力公司投资建设的热电联产项目,并建立了良好的合作关系。本公司生产规模、技术力量、工程业绩均位于全国同行业前列。

    河北昊天管业股份有限公司属于规模化、专业化生产的公司,既生产保温管、外套管,又生产管件。由于河北昊天管业股份有限公司的前身是管件厂,工艺加工能力比较强,具有开创能力,所以有能力独立开发DN1400~1600大口径保温管。

    河北昊天管业股份有限公司成立了市级“管道绝热节能工程研究所”。正在申报省级“河北昊天绝热节能工程研究院”,与哈尔滨工业大学成立了“节能技术研发基地”。企业注重技术开发能力,具有自主知识产权十余项,参编多项国家、行业标准。

    5.3天津市管道工程集团有限公司

    天津市管道工程集团有限公司保温管厂于1986年开始投入生产,公司注册资本8225.9万元,有德国巴登费尔德公司及意大利鲍赞诺公司挤出生产线各一条。2000年获得了“企业质量检测合格证书”,可进行直埋式预制保温管和高温蒸汽管各项性能指标的试验与检测。

    该厂主导产品为公称直径DN20~DN1200的直埋式预制保温管及配套的各种管件。产品行销天津、北京、新疆、青海、西藏等二十多个省市,并于2000年出口至蒙古国乌兰巴托市,直埋式预制保温管首次实现走出国门。2001年在该项目投标中再次名列榜首。

    另外,拥有3000余平方米的高温蒸汽管生产车间,10000平方米的防腐及产成品基地。车间内有抛丸除锈生产线一条,可对DN150-DN1000的钢管进行表面处理。装备10吨吊车两部、机械化管道组装设备一台、机械平口机两台、半自动二氧化碳气体保护焊接设备一套、气动打包装置两套、聚氨酯自动喷涂设备一套、自动切管机一台、管件半自动对口设备一套。防腐区配有跨度分别为21米和60米的两台龙门吊,并具有玻璃钢和环氧煤沥青防腐设备各一套,组成了一条从钢管表面处理到保温、防腐的完整的机械化高温蒸汽管生产线,年生产能力30公里。

    5.4唐山兴邦管道工程设备有限公司

    唐山兴邦管道工程设备有限公司位于河北省玉田县林南仓东六村,公司注册资本3000万元,现有职工69人,其中各类专业技术人员10人。公司拥有德国进口大型塑套钢直埋保温管全自动化生产线2条、意大利进口生产线1条、国产中型塑套钢直埋保温管生产线4条、“一步法”生产线2条。公司拥有内外防腐生产线2条,对Φ32~Φ1220的各型钢管进行内外防腐,同时对钢管进行环氧粉末内喷涂和PE外防腐。公司拥有高密度聚乙烯挤出机组4套,分别为德国进口Uf-ex-180型、意大利进口TR2/146M型和两条国产SJ-120/30型,可生产Φ75~Φ1800高密度聚乙烯外护管。挤出机组配有电晕设备,可对聚乙烯外护管进行电晕处理,使钢管、聚氨酯保温层、聚乙烯外护管叁者紧密结合,大大提高了管道的质量和使用寿命。相继承接了一系列管网,如山西左权集中供热等一系列工程,产品遍及十几个省市自治区。

    5.5大连科华热力管道有限公司

    公司成立于1996年,是我国较早研发、生产、制造、工程实施的热力管道高新技术企业。公司产品有蒸汽直埋保温管系列,热水直埋保温管系列和石油、燃气防腐管道系列等三大系列各种规格成套产品。公司可为用户提供DN50~DN1200,耐热温度80℃~350℃多种系列产品。

    6保温管行业的展望

    按照中国统计年鉴资料,截止到2009年我国城镇集中供热面积只达到37.96亿平方米,而到2010年我国北方城市集中供热普及率才达到40%,仅仅按北方考虑,还有60%的空间。

    随着现代文明城镇建设的加速和对节能、环保的高要求、人民生活质量水平的提高,供热范围正在由严寒的“三北”地区(即:华北、东北、西北)向广阔的夏热冬寒的南方地区扩展,向县、镇、乡延伸。伴随集中供热事业的繁荣、必然拉动保温管行业的大发展。

    为贯彻落实国家节能中长期规划和《中华人民共和国节约能源法》、《国务院关于加强节能工作的决定》(国发[2006]28号)、《国务院关于印发节能减排综合性工作方案的通知》(国发[2007]15号)、建设部、国家发改委、财政部等八部委联合印发的《关于进一步推进城镇供热体制改革的意见》(建城[2005]220号)等精神,推动城市集中供热管网改造工作,保障集中供热安全和供热节能,促进节能减排工作,根据建设部办公厅《关于开展城市集中供热管网改造“十一五”规划编制工作的通知》(建办综函[2006]84号)的要求,编制了《集中供热管网改造规划》。

    在《集中供热管网改造规划》中明确指出了供热系统的能源浪费主要体现在热源热效率低、建筑能耗高、输送管网的漏损、失调热损失等方面。其中在管网方面的损失就占了20%以上,节能潜力巨大。供热管网改造的范围包括:

    运行使用年限超过15年和存在严重事故隐患或泄漏的供热管网管线改造;

    热力站节能改造;

    二次管网系统节能改造。

    据规划范围内16个省区140个城市的统计,集中供热面积17.2亿管线改造,共有集中供热管道总长为6.6万公里。按敷设方式分类,架空敷设的管网6009公里,占9.1%;地沟敷设管网22639公里,占34.3%;直埋敷设管网37406公里,占56.6%。

 

    管网改造包括更换管道、管道扩径和维修等。为使改造后的管网达到行业先进水平,不再走以前低水平发展的老路,规划中推荐采用无补偿直埋敷设等先进方式,尽量减少补偿器等管道附件,延长管网使用寿命。重新敷设的新管网,需加装水力平衡设备。

    规划范围内16个省区140个重点城市中,管网改造的总长度26271千米,约占规划范围内集中供热管网总长的40%;改造管网中使用15年以上管网13911千米,约占改造管网长度的53%。计划总投资374.2亿元。

    2010年2月23日颁布的《住房和城乡建设部城市建设司2010年工作要点》中明确要求继续加强供气、供热安全监管和供应保障工作,继续督促各地按照《北方地区城市集中供热管网改造规划》做好改造工作,确保集中供热管网正常运行。

    此外根据2010年初公布的节能专项检查结果(关于2009年全国建设领域节能减排专项监督检查的通报,建科[2010]45号,2010年4月7日),截至2009年采暖季前,北方15省市区已经完成节能改造面积10949万平方米,完成“十一五”改造1.5亿平方米改造任务的三分之二。在节能减排的基本国策的大力扶持下,并有以上的具体制度和政府资金的保障,保温管事业在未来具有广阔的应用前景和发展潜力。

    参考文献:

    [1]中国建筑节能年度发展研究报告(2011).清华大学建筑节能研究中心

    [2]中国城乡建设统计年鉴(2009),中华人民共和国住房和城乡建设部,中国计划出版社

    [3]中国城乡建设统计年鉴(2008),中华人民共和国住房和城乡建设部,中国计划出版社

    [4]BP世界能源统计(2009)

中国市政工程华北设计研究总院第六设计研究院 王淮 吕国良
 

http://www.zgszjs.com/news/bencandy.php?fid=31&id=8985

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