技术领域
本发明涉及一种供热管网的管线密封剂及其密封方法。
背景技术：
中国长江以北的城镇房屋在冬天需要取暖，并且大多都是采用集中供热的方式。城镇供热系统一般由三个部分组成：热源、热网和热用户。供热热源一般指的是区域锅炉房。热网是用水管联系热源和热用户的具有给水和回水的管网系统。一般地，在热源把热源水加热到一定温度后，热源水通过热交换器把热网中的冷水加热成热水，热水就在循环水泵的作用下通过热网的给水管线被送向热用户，热能就由水携带着通过热网的管线传到热用户了。在热用户那里释放了热量后温度已经降下来的水又通过回水管线回流到热交换器，再次被加热，再被送到热用户那里。热源水也可以被加热成蒸汽来加热热网水，有的也会直接把蒸汽通过管道送到热用户。这个循环在热网管线中一直进行，以保证即使在寒冷的冬天里热用户的室内温度也不低于一个设定值。
这个热网管网系统的管线通常很长，在一个系统中的管线总长度可以达到千米以上。这个系统也很复杂，有众多的分支线通向众多热用户。这个系统的部分很长的管线是埋在地下或墙里等难以触及的地方。这个管线系统通常带有许多接头，从而形成很多接缝。对于这样长而复杂的系统，常常会有些管线接头因密封剂老化、管线锈蚀等导致接缝在热水循环的过程中漏水。另外，管线也可能因为管线破裂等其它原因导致漏水。
如果系统漏水，就需要不断地给系统补水，水资源浪费在所难免。更重要的是，漏掉的水很多都是热水，所补的水一开始却是冷水，需要被加热到系统中热水的温度后才能被送到热用户，这就势必要耗费额外的热能。并且，在我国北方供热基本上靠烧煤，这就会有额外的因燃煤而带来的污染量。相反，如果漏水问题可以解决，所浪费的煤和水就可以节约下来，污染量也相应减小了。可见，能够有效地密封热网系统漏水管线是很有意义的。
可是，因为大部分的管网水管线是埋在地下，难以触及，对漏水管线的密封有很大的难度。现在都是用挖开漏点再密封的方法。这个方法首先要判断漏点在哪里，再挖开判断出的漏点处地面，确认漏点及漏水原因，然后再更换接头或该段管线进行修补，或者对接头再拧紧，或者对接头处先涂抹密封剂再重新接好等办法进行维修。因为难以精确判断漏点位置，常常会在埋管线的地面挖开之后反而找不到漏点，只好又埋上，换个地方再挖开，直到找到漏点为止。而且一套系统往往漏点有很多个，单个漏点的漏水量可能不大，即使找到几个漏点，密封后也不见总漏水量有明显减少。总之，这种方法，效率很低。因此在实践中往往只是针对严重的漏水挖开修补，而对那些漏水量小的漏点，不做处理，任由漏水持续进行。然而，在中国寒冷的北方一年的供热期可能有五、六个月长，总的漏水量加起来还是十分可观的。据报道，在长春市的供热系统一年可漏水高达1700万吨，因漏水而浪费的燃煤每年可达一亿元人民币。
本发明就是根据这种市场需求而形成的一个高效的管线密封剂和密封方法，专门用于密封城镇供热系统的水管线来控制漏水。该方法不必找到漏点位置，也不用挖开掩埋漏点的地面，而是从管线内部可以对系统中众多漏点进行一次性密封的方法，并且还可以在正常供热的情况下进行密封施工。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明的目的是提供一种供热管网的管线密封剂及其密封方法，不必找漏点位置，密封方便。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种供热管网的管线密封剂，所述密封剂包括一或多种固体颗粒，全部或部分的所述固体颗粒的粒径小于等于10微米，所述固体颗粒包括刚性颗粒。
优选地，所述固体颗粒还包括弹性颗粒。
更优选地，所述弹性颗粒包括橡胶颗粒。
优选地，所述固体颗粒还包括柔性颗粒。
更优选地，所述柔性颗粒包括橡胶颗粒、淀粉颗粒、纤维素、锯末、木粉、溶胀性聚合物颗粒中的一种或几种。
优选地，所述固体颗粒还包括凝胶材料颗粒。
更优选地，所述凝胶材料颗粒包括水泥颗粒和/或熟石灰颗粒。
优选地，所述固体颗粒还包括可交联的聚合物颗粒。
优选地，所述管线密封剂还包括悬浮剂。
优选地，所述管线密封剂还包括纤维。
优选地，所述管线密封剂还包括海绵。
优选地，所述固体颗粒的长径比小于等于3。
优选地，所述固体颗粒包括微米级颗粒和/或纳米级颗粒。
优选地，所述固体颗粒按照粒径大小自小至大依次分为N个等级，n级的颗粒平均粒径与n-1级的颗粒平均粒径之比为5：1~1.2：1，其中n=2，3，…，N。
更优选地，n级的固体颗粒总体积与n-1级的颗粒总体积之比为0.3~5。
优选地，粒径小于等于10微米的固体颗粒包括下列颗粒的一种或几种：粘土颗粒、膨润土颗粒、高岭石颗粒、伊利石颗粒、凹凸棒土颗粒、石棉、海泡石颗粒、皂石、蒙托石颗粒和累托石颗粒，也包含这些颗粒的改性产品。
优选地，所述刚性颗粒包括塑料颗粒、工程塑料、果壳、煤粉、木粉、煤渣、炭颗粒、矿物质颗粒、碳酸钙颗粒、大理石颗粒、伊利石颗粒、云母颗粒、白云石颗粒、粘土颗粒、高岭石颗粒、膨润土颗粒、石棉、皂石、蒙托石颗粒、累托石颗粒、凹凸棒土颗粒、海泡石颗粒、蛭石颗粒、硅灰石颗粒、贝壳颗粒、云母颗粒、石英砂颗粒中的一种或几种。
一种如上所述的管线密封剂的密封方法，将所述管线密封剂分散于液体中形成密封流体，将所述密封流体注入漏水管线中使密封流体流经各漏点。
优选地，所述密封流体与任一漏点的接触时间大于等于5秒。
优选地，所述密封流体通过泵注入漏水管线中，且所述密封流体的压力大于0.01MPa且小于等于3MPa。
本发明采用以上方案，具有如下优点：利用漏点处若有水压就会漏水的特点，将密封颗粒分散于液体中形成密封流体，再将密封流体注入管线中使其与漏点接触，在流体压力的作用下，漏水引起的流动就会把密封颗粒带到漏点处以形成密封。固体颗粒不能通过漏点，就会被留在管内的漏点处富集而形成了一层堆积，对接缝等的漏水点的密封就形成了。当在一个漏点的密封已经完成，在此漏点的漏水就停止，也就不会再有更多的固体颗粒在此处富集了，这就会避免固体颗粒富集过多，堵塞管线。同样地，在没有漏点的其它管线部分，因为没有漏水，密封流体中的密封剂就不会富集，密封流体的浓度就可以保持不变地继续向前循环。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。
本发明的一种管线密封剂包括如下固体颗粒：塑料颗粒（包含工程塑料颗粒）、橡胶颗粒、果壳、锯末、砂子、煤粉、木粉、煤渣、炭颗粒、矿物质颗粒、碳酸钙颗粒、大理石颗粒、伊利石颗粒、云母颗粒、白云石颗粒、粘土颗粒、高岭石颗粒、膨润土颗粒、石棉、皂石、蒙托石颗粒、累托石颗粒、凹凸棒土颗粒、海泡石颗粒、蛭石颗粒、硅灰石颗粒、贝壳颗粒、云母颗粒、石英砂颗粒、淀粉颗粒、溶胀性聚合物颗粒、海绵纤维、水泥颗粒、熟石灰颗粒、可交联聚丙烯酰胺颗粒。至少一种上述固体颗粒的粒径分布在纳米级以上。至少一种上述固体颗粒包括微米级颗粒。
上述各种固体颗粒划分为以下几类：
刚性颗粒：管线密封剂中须包含一定数量的刚性颗粒，刚性颗粒可选自塑料颗粒、果壳、煤粉、炭颗粒、煤渣、矿物质颗粒、碳酸钙颗粒、大理石颗粒、伊利石颗粒、云母颗粒、白云石颗粒、粘土颗粒、高岭石颗粒、膨润土颗粒、石棉、皂石、蒙托石颗粒、累托石颗粒、凹凸棒土颗粒、海泡石颗粒、蛭石颗粒、硅灰石颗粒、贝壳颗粒、云母颗粒、石英砂颗粒中的一种或几种。
弹性颗粒：管线密封剂中进一步添加有橡胶颗粒等弹性颗粒，利用弹性颗粒本身的弹性，可以更好地适应刚性颗粒堆积形成的孔隙，进一步形成更致密的密封。
柔性颗粒：密封剂中还可以进一步添加柔性颗粒，利用柔性颗粒自身的柔软性，可以更好地适应刚性颗粒和弹性颗粒堆积形成的孔隙，进一步形成更致密的密封。柔性颗粒选自橡胶颗粒、淀粉颗粒、纤维素颗粒、木粉、锯末、溶胀性聚合物颗粒中的一种或几种。
胶凝材料颗粒：管线密封剂中还可以进一步包含胶凝材料颗粒，如水泥颗粒、熟石灰颗粒等，胶凝材料颗粒可通过自身的物理化学作用，在由可塑性浆体变为坚硬石状体的过程中，能将其它颗粒粘结成为整体，用来提高密封形成的强度。
可交联的聚合物颗粒：管线密封剂中还可以进一步包含具有交联作用的聚合物颗粒，比如树脂颗粒、可交联聚丙烯酰胺颗粒等，在其化学交联的作用下，形成凝胶，提高密封的致密性。
上述各种固体颗粒的形状为任意形状，但需满足如下条件：长径比一般不超过3，最好在1到2之间。
管线密封剂中还进一步包含纤维，如丝、毛等。
管线密封剂中还进一步包含海绵，如开口海绵等。
在另外一个实施例中，管线密封剂仅由一种粒径基本均一的固体颗粒构成，该固体颗粒包括下列颗粒的一种或几种：粘土颗粒、膨润土颗粒、高岭石颗粒、伊利石颗粒、凹凸棒土颗粒、海泡石颗粒、石棉、皂石、蒙托石颗粒和累托石颗粒，且粒径小于等于10微米。该实施例还可以进一步包括一种或几种这些颗粒的改性产品，如有机化的膨润土颗粒等。
除上述各种其封堵作用的固体颗粒外，密封剂还进一步包括悬浮剂。管线密封剂配方中所含的固体颗粒的密度可能与用于悬浮颗粒的液体（水、油）的密度不同，悬浮剂可使固体颗粒在液体中分散稳定，不漂浮也不沉淀。悬浮剂颗粒可选用悬浮剂生物聚合物。粘土颗粒、膨润土颗粒、凹凸棒土颗粒、海泡石颗粒、石棉、皂石、蒙托石颗粒和累托石颗粒等本身就具有悬浮作用。因而如果一种或多种这些具有悬浮作用的颗粒被选用，额外的悬浮剂不是必要的。
管线密封剂包括不同大小的多种固体颗粒。如：管线密封剂中的最大固体颗粒的粒径是1厘米，为了能实现致密的密封，管线密封剂中的最小颗粒应越小越好。一般地，管线密封剂中应含有一定数量的微米级和/或纳米级颗粒。但是，因为无法预知漏点的大小和形状，好的管线密封剂需要能够同时适合密封不同大小的漏点。含有大大小小多种固体颗粒的密封流体需要具有密封管路不同大小漏点的功能。这样，密封颗粒可以在压力作用下，在漏点处富集后相互镶嵌形成密封。对大于一定尺寸（如10微米）的固体颗粒按粒径大小自小至大依次划分为N个等级，n级的颗粒平均粒径与n-1级的颗粒平均粒径之比为5：1~1.2：1，n级的颗粒总体积与n-1级的颗粒总体积之比为0.3~5倍以提高颗粒镶嵌效率，其中n=2，3，…，N。
采用上述管线密封剂对供热管网的管线进行密封的方法包括如下步骤：将所述密封剂分散于液体中形成密封流体，将所述密封流体注入漏水管线中使密封流体流经各漏点，密封流体与任一漏点的接触时间大于等于5秒。
所述密封流体通过泵注入漏水管线中，且所述密封流体的压力大于0.01MPa且小于等于3MPa。
一般地，管线密封剂加入淡水中形成所述密封流体。在混料罐中，先加入适量的淡水，加入管线密封剂，搅拌均匀后就配成了密封流体。密封剂也可以加在其它液体（柴油，盐水，海水等）中配成密封流体。
密封流体一般是泵入到漏水管网中，并且在密封的施工中要保持一定的泵压，以使密封流体带压。泵可以是循环流体泵，也可以是其它类型的泵。泵压一般在0.01MPa到3MPa之间，但最好在0.1MPa到1MPa之间。即，控制密封流体所带的压力大于等于0.01MPa且小于等于3MPa，优选大于等于0.1MPa且小于等于1MPa。
一般泵入的密封流体的体积可以大到使整个管网都充满密封流体。但是，也可以泵入一个较小体积的密封流体，接着再泵入水或其它流体来推动密封流体，使密封流体流过所有可能的漏点并被驱替推进向前，最后形成一个循环。循环可以进行一次或多次，并且在这个过程中，要用泵来维持管线中的压力。被泵驱替的密封流体需缓慢地循环以形成坚固的密封，并有足够的量保证密封流体在任一漏点的流过都达到一定的时间。密封流体的量和流速一般要使其与某漏点接触的时间在5秒到6小时，这个时间最好在30分钟到1.5小时，总之，必须使密封流体与漏点的接触时间是不小于5秒。最后密封流体可以一直留在管网中或从管网中排出。
本发明的密封原理如下：先将含有不同粒径大小颗粒的密封剂分散于液体（一般是淡水）中配成密封流体，再将密封流体泵入漏水管网中，然后再用泵来推进密封流体沿管线在漏水管网中循环至少一周，以与管网中众多漏点有机会相接触。当密封流体接触到漏水点时，密封流体中的液体就会开始漏出，从而使在液体中的密封剂被携带到管内的漏点处正上方富集，并且立即对漏点形成密封。当密封形成后，颗粒富集也即停止，不会继续富集乃至堵塞管道。在没有漏点的其它管线部分，因为没有漏液，密封流体中的密封剂也不会富集，密封流体的浓度就保持不变地继续向前循环，最后剩余的密封流体会被循环回来。循环回来的密封流体可以排放掉。该方法的密封剂可以一次从管内对所经过所有漏点形成密封，从而可以避免传统的密封方法中必须先确定漏点再挖开地面来密封的麻烦，因而效率更高。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的精神实质所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。