一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及原油輸送設(shè)備制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]多年凍土區(qū)輸油管道主要病害是由管道附近多年凍土融化引起的地表沉陷、管溝積水、管溝土體裂陷等。研究表明，目前中俄輸油管道油溫較高(2011和2012監(jiān)測的油溫在0.42°C至16.2°C)，埋設(shè)通過多年凍土?xí)r，熱流不斷由管道向周圍土體擴(kuò)散，打破了原有的熱平衡，促進(jìn)了多年凍土的融化，使多年凍土上限不斷下降，導(dǎo)致管道周圍土體沉降，使管道結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定性。為保證輸油管道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，必須保證管道周圍的多年凍土的熱穩(wěn)定性，即采取一系列工程措施使管道周圍多年凍土不退化。傳統(tǒng)的方法是采取管道保溫層對管道進(jìn)行保溫隔熱處理，減小熱量傳遞向多年凍土層中傳遞速度。現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，與無措施的輸油管道相比，隔熱措施下同期土體溫度較低，但多年凍土上限仍有顯著降低。隔熱措施降低了熱流密度，減緩了輸油管道中的熱量向周圍土體擴(kuò)散的速度，這種被動(dòng)的隔熱措施并不能有效的保證多年凍土長期不退化，必須采用其他措施保證輸油管道的底部凍土長期熱穩(wěn)定性。
[0004]橫向通風(fēng)管作為一種廉價(jià)且降溫效果顯著的措施，廣泛應(yīng)用在公路、鐵路路基中，形成主動(dòng)冷卻路基，保證路基下部多年凍土的熱穩(wěn)定性。在一個(gè)凍融周期內(nèi)，進(jìn)入路基下部多年凍土層中的冷能大于吸收的熱能，冷能剩余，使凍土“冷卻”、不退化，保證了多年凍土的熱穩(wěn)定性。輸油管道工程與道路工程均是線性工程，但管道深埋地下，采用橫向通風(fēng)管需進(jìn)行大開挖，對凍土環(huán)境的破壞較嚴(yán)重，且無法利用強(qiáng)迫對流換熱對凍土的進(jìn)行冷卻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，能夠有效的使輸油管道中的熱量通過通風(fēng)管散失到大氣中，阻隔和減少進(jìn)入周圍凍土的熱量，避免凍土退化，保證輸油管道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案:
一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)管結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)包括縱向通風(fēng)管和倒置L形通風(fēng)管，所述倒置L形通風(fēng)管底端與所述縱向通風(fēng)管垂直連接、頂端伸出地面，沿所述縱向通風(fēng)管長度方向分布有若干所述倒置L形通風(fēng)管，
兩個(gè)所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)設(shè)置于輸油管道兩側(cè)，所述縱向通風(fēng)管與所述輸油管道平行。
[0007]進(jìn)一步地，所述倒置L形通風(fēng)管頂端彎折方向與縱向通風(fēng)管的延伸方向垂直。
[0008]進(jìn)一步地，同一根所述縱向通風(fēng)管上相鄰的兩個(gè)所述倒置L形通風(fēng)管的彎折方向相反。
[0009]進(jìn)一步地，所述倒置L形通風(fēng)管的頂部彎折部為弧形，且所述彎折部端口向下。
[0010]進(jìn)一步地，在所述輸油管道下方設(shè)置有底部保溫板，
所述底部保溫板水平設(shè)置，長度與所述輸油管道長度對應(yīng)，寬度與兩個(gè)所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)之間的距離對應(yīng)。
[0011]進(jìn)一步地，在所述輸油管道外部包裹有保溫層。
[0012]本發(fā)明一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，能夠有效的使輸油管道中的熱量通過通風(fēng)管散失到大氣中，阻隔和減少進(jìn)入周圍凍土的熱量，避免凍土退化，保證輸油管道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)的主視示意圖；
圖2為本發(fā)明所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，本部分的描述僅是示范性和解釋性，不應(yīng)對本發(fā)明的保護(hù)范圍有任何的限制作用。
[0015]如圖1和2所示的一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)管結(jié)構(gòu)，風(fēng)管結(jié)構(gòu)包括縱向通風(fēng)管3和倒置L形通風(fēng)管6，倒置L形通風(fēng)管6底端與縱向通風(fēng)管3垂直連接且連通、頂端從土壤5伸出地面，沿縱向通風(fēng)管3長度方向分布有若干倒置L形通風(fēng)管6，
兩個(gè)風(fēng)管結(jié)構(gòu)設(shè)置于輸油管道I兩側(cè)，縱向通風(fēng)管3與輸油管道I平行。
[0016]倒置L形通風(fēng)管6頂端彎折方向與縱向通風(fēng)管3的延伸方向垂直。
[0017]同一根縱向通風(fēng)管3上相鄰的兩個(gè)倒置L形通風(fēng)管6的彎折方向相反。
[0018]倒置L形通風(fēng)管6的頂部彎折部6為弧形，且彎折部6端口向下。
[0019]在輸油管道I下方設(shè)置有底部保溫板2，
底部保溫板2水平設(shè)置，長度與輸油管道I長度對應(yīng)，寬度與兩個(gè)風(fēng)管結(jié)構(gòu)之間的距離對應(yīng)。
[0020]在所述輸油管道I外部包裹有保溫層7。
[0021]各部件制作材料和相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)為:
保溫層7，其材料為塑料保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03ff.m'.K \厚度為5cm至10cm。
[0022]底部保溫板2，其材料為塑料保溫材料，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.03ff.mU1,厚度為8cm至15cm，距離管道保溫層7外徑1cm至30cm。
[0023]縱向通風(fēng)管3材料為混凝土或鋼材，外徑為20cm至60cm，若為混凝土，則其管壁厚為5cm至10cm，若為鋼材，則其壁厚為5mm至10mm，縱向通風(fēng)管3與保溫層7的外徑間距為1cm 至 40cm。
[0024]倒置L形通風(fēng)管6的材料與縱向通風(fēng)管3的一致，外徑為20cm至40cm，若為混凝土，則其管壁厚為3cm至6cm，若為鋼材，則其壁厚為5mm至1mm ;相鄰兩個(gè)倒置L形通風(fēng)管6間距為5m至20m，頂端高出天然地表高度為0.5m至1.5m。
[0025]具體設(shè)置方法如下:
在天然地表開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在坑底鋪設(shè)30cm厚中、粗砂進(jìn)行換填，再沿縱向鋪設(shè)厚度為8cm、寬為3m的底部保溫板2，并在其上鋪設(shè)1cm厚細(xì)砂，底部保溫板2底部埋深2.65m0
[0026]輸油管道I外徑813mm、壁厚16mm，在其外壁包裹厚為8cm的保溫層7，之后將其放置在細(xì)砂層之上，其中保溫層7頂部埋深1.5m。
[0027]縱向通風(fēng)管3在現(xiàn)場制作，外徑40cm、壁厚5cm、每節(jié)長5至10m，與輸油管道I平行，兩節(jié)縱向通風(fēng)管3對稱放置，分別與保溫層7外徑的水平間距為1cm ;縱向通風(fēng)管3與保溫層7之間的空隙用細(xì)砂填充。
[0028]倒置L形通風(fēng)管6在現(xiàn)場制作，外徑20cm，壁厚3cm，與縱向通風(fēng)管3連接，相鄰連個(gè)倒置L形通風(fēng)管6之間的間距為5m，頂端高出天然地表0.5m。
[0029]本發(fā)明一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，能夠有效的使輸油管道中的熱量通過通風(fēng)管散失到大氣中，阻隔和減少進(jìn)入周圍凍土的熱量，避免凍土退化，保證輸油管道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性。
[0030]其優(yōu)點(diǎn)在于:第一，在縱向，縱向通風(fēng)管冬季即使很小的溫差下也可形成的強(qiáng)烈對流換熱即“煙囪效應(yīng)”;第二，在橫向，倒置L形通風(fēng)管管口交錯(cuò)布置有利于不同風(fēng)向作用下的強(qiáng)迫對流換熱；第三，向下的管口可以避免風(fēng)吹雪或土沙等進(jìn)入堵塞通風(fēng)管。
[0031]本發(fā)明所涉及到的部件材料均為普通土工材料，造價(jià)低，且施工工序少，后期維護(hù)簡單。整個(gè)結(jié)構(gòu)施工時(shí)，與輸油管道開挖施工同時(shí)進(jìn)行；保溫層與管溝底部保溫板材質(zhì)均為塑料保溫材料，可在工廠制作后直接在現(xiàn)場安裝、鋪設(shè)；縱向通風(fēng)管與倒L型煙囪材質(zhì)可為混凝土或者鋼材，可在施工現(xiàn)場預(yù)制，然后進(jìn)行拼裝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括風(fēng)管結(jié)構(gòu)，所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)包括縱向通風(fēng)管和倒置L形通風(fēng)管，所述倒置L形通風(fēng)管底端與所述縱向通風(fēng)管垂直連接、頂端伸出地面，沿所述縱向通風(fēng)管長度方向分布有若干所述倒置L形通風(fēng)管， 兩個(gè)所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)設(shè)置于輸油管道兩側(cè)，所述縱向通風(fēng)管與所述輸油管道平行。2.如權(quán)利要求1所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述倒置L形通風(fēng)管頂端彎折方向與縱向通風(fēng)管的延伸方向垂直。3.如權(quán)利要求2所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，同一根所述縱向通風(fēng)管上相鄰的兩個(gè)所述倒置L形通風(fēng)管的彎折方向相反。4.如權(quán)利要求1至3任一所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述倒置L形通風(fēng)管的頂部彎折部為弧形，且所述彎折部端口向下。5.如權(quán)利要求1所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述輸油管道下方設(shè)置有底部保溫板， 所述底部保溫板水平設(shè)置，長度與所述輸油管道長度對應(yīng)，寬度與兩個(gè)所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)之間的距離對應(yīng)。6.如權(quán)利要求1所述一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，其特征在于，在所述輸油管道外部包裹有保溫層。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高溫輸油管道的放熱結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)管結(jié)構(gòu)和保溫結(jié)構(gòu)。所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)包括縱向通風(fēng)管和倒置L形通風(fēng)管，所述倒置L形通風(fēng)管底端與所述縱向通風(fēng)管垂直連接、頂端伸出地面，沿所述縱向通風(fēng)管長度方向分布有若干所述倒置L形通風(fēng)管，兩個(gè)所述風(fēng)管結(jié)構(gòu)設(shè)置于輸油管道兩側(cè)，所述縱向通風(fēng)管與所述輸油管道平行；所述保溫結(jié)構(gòu)包括保溫層和管底保溫板，保溫層包裹在輸油管道外部，管底保溫板置于輸油管道下部，沿輸油管道通鋪。本發(fā)明能夠有效的使輸油管道中的熱量通過風(fēng)管結(jié)構(gòu)散失到大氣中，并通過保溫結(jié)構(gòu)阻隔和減少熱量的進(jìn)入，保證多年凍土區(qū)輸油管道結(jié)構(gòu)的長期穩(wěn)定性。
【IPC分類】F17D5/00, F16L53/00
【公開號】CN105065916
【申請?zhí)枴緾N201510509460
【發(fā)明人】李國玉, 馬巍, 金會(huì)軍, 穆彥虎, 王飛, 范善智, 吳亞虎
【申請人】中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年8月19日