長輸蒸汽管道保溫工程中氣凝膠的應用

長輸蒸汽管道保溫工程中氣凝膠的應用，隨著當前經濟形勢的發展，工業生產中，對于蒸汽的需求量也在逐日攀升，長距離的蒸汽供熱管道應用范圍較廣，如何滿足用戶用汽參數的同時提高供熱距離，讓蒸汽介質的壓損和溫降控制在合理范圍內，在這是目前電廠比較關心和急待解決的問題，供熱管道的保溫也就顯得特別重要。不斷探索新的保溫材料與結構是工業發達國家保溫技術的一大特點。

氣凝膠絕熱氈介紹

氣凝膠絕熱氈是通過特殊的復合工藝，將具有極低導熱系數的二氧化硅氣凝膠與碳纖維或玻璃纖維等復合而成的柔性氈狀新型保溫材料，具有以下優點：

1、卓絕的隔熱性能。納米級的孔洞結構能夠有效阻止熱量傳遞，是目前世界上導熱系數最低的固體材料，僅為傳統保溫材料的1/3～1/5。保溫厚度僅為傳統材料的1/4~1/5即可達到相同的表面溫度，因此可大幅減少管道散熱面積，從而減少熱損耗。對于長距離輸送管線，散熱損失的減小可使管道終端蒸汽溫度提高，含水率下降，從而使終端用戶的生產效率和產品質量得到有效提高。如鋼套鋼埋地管中，合理使用本材料可使外套鋼管降低2-3個規格，從而有效節省空間，減少施工成本和難度，提高施工安全性，對地下管廊建設意義巨大。

2、氣凝膠優異的防水抗壓特性使其壽命可以長達20年以上，遠高于傳統材料。

3、獨有的納米三維網絡結構提供了超凡的高溫穩定性，隔熱性能恒定持久。

4、具備優異的整體防水性能，同時又允許水蒸汽通過，不會受潮、吸水腐蝕管道，確保隔熱性能長期有效，是蒸汽管道保溫材料的理想選擇。

5、有較好的柔性與抗拉、抗壓強度，可抵抗野蠻施工，長期使用不沉降、變形。避免了其他保溫材料在長期高溫或受到振動而產生變形堆積和保溫性能急劇下降的現象。

6、綠色環保，保證員工健康、環境質量及設備安全。

氣凝膠復合保溫結構

以350℃，4.5MPa，流量80t/h，外徑為?325蒸汽管道為例，進行對比，可以明顯看出氣凝膠絕熱氈的優勢。

氣凝膠復合保溫方案

為提高保溫結構的節能效果，減小輻射傳熱，采用氣凝膠絕熱氈與復合硅酸鹽氈、鋁箔相結合的復合反射式保溫結構，保溫層外用0.6mm彩鋼板進行防護。具體保溫示意圖如下：

同時對彎頭、閥門、三通等異型件保溫的薄弱環節，采用氣凝膠絕熱氈，也有較好的適應性。

在管道支架、管托保溫方面，采用氣凝膠絕熱氈固定在卡箍式管托內部，與管道進行熱隔絕，再對支架進行保溫，即可有效地減少支架部分的散熱損失。

氣凝膠絕熱氈特殊的生產工藝決定了其價格高于市場上常規的保溫材料，因此采用氣凝膠復合保溫結構的一次性投入也相對較大，但從長遠角度上分析，氣凝膠復合保溫結構可帶來較大的經濟效益。

采用氣凝膠復合保溫結構可明顯減少長輸蒸汽管線的散熱損失，降低管線溫降，產生較大的經濟效益，值得采用與推廣。

目前國內外工業管道保溫技術的發展趨勢為：

1、加大力度研究開發低導熱系數的保溫材料及防水型保溫材料；

2、根據具體工況條件，研究新型保溫結構，達到較高的經濟效益；

3、加強對管道支架和閥門的保溫；

4、加強保溫施工質量。

長輸蒸汽管道保溫現狀

長輸蒸汽管道較為常見的保溫材料是硬質成型微孔硅酸鈣，由于機組啟停時管道產生的熱位移、運行時管道的輕微震動、長期高溫使用等原因，容易造成硅酸鈣碎裂粉化，形成很多裂縫（特別是彎頭、三通處），成為熱橋導致散熱損失明顯增加。

另外，應用較多的軟質保溫材料如巖棉、硅酸鋁、復合硅酸鹽等由于結構松散、抗拉抗壓性能差，纖維短導致附著力不高等原因，容易由于蒸汽管道的震動、自重等引起材料沉降，特別是在進水的情況下，這類非完全防水型的保溫材料沉降現象更為明顯，導致保溫材料塌陷，上方出現空洞，特別是在水平管與垂直管段交接的彎頭處出現脫節，保溫效果逐年下降，實際投入使用幾年后，表面溫度大都會超過50℃，局部甚至將達到100℃以上。因此，采用新的保溫材料，達到節能降耗、提高終端溫度的目的，對于長輸蒸汽管線十分有意義。

保溫層厚度及外護管規格的計算方法執行CJJ/T 104—2014《城鎮供熱直埋蒸汽管道技術規程》（以下簡稱CJJ/T 104—2014）。根據CJJ/T 104—2014第6.1.5條的規定，在計算保溫層厚度的過程中，應控制外護管外表面溫度不大于50 ℃。同時根據GB/T 8174—2008《設備及管道絕熱效果的測試與評價》（以下簡稱GB/T 8174—2008）第9.1.4條，常年運行的直埋蒸汽管道外表面溫度≤50 ℃時，允許最大單位面積散熱損失為52 W/m2。

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