福建天利|高溫管道保溫材料調查，如何優化保溫結構設計

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福建天利高新材料 福建天利酚醛泡沫與建筑節能 今天

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市場丨揪出隱蔽的耗能者——管道保溫材料調查

節能降耗是化工企業關注的焦點之一，高溫管道上散失的熱量也一直是企業隱蔽的節能黑洞，如何為高溫管道提供合適的“保暖服”是企業乃至科研院所探索的管道節能方向。

據介紹，高溫管道是化工企業和油田里最常見的設備之一。一般規模以上的化工企業其高溫管道長度從幾千米到幾十千米不等；而在油田，地面輸汽管線一般都長達幾十千米。為了提高熱經濟性和安全性，企業一般都會對高溫管道進行保溫。可以說，在大型裝置云集的化工廠里，管道保溫這項常規操作只能算是很不起眼的存在。然而，專家卻透露，高溫管道散失的熱量品質很高，具有一定的隱蔽性，很容易被忽略。這類管道保溫整改技術要求低、投資少，有很高的經濟效益，現在越來越多的企業開始關注如何通過管道保溫來減少熱量損失。

從事保溫材料研發20余年的沈陽理工大學材料科學與工程學院教授魏莉介紹說，國內傳統高溫管道保溫材料主要分兩類，一類是纖維類，包括巖棉及其制品、玻璃棉及其制品、硅酸鋁棉及其制品等；另一類是硬質類，包括硅酸鈣絕熱制品、珍珠巖及其制品、膨脹蛭石及其制品等。

在煉化企業，蒸汽系統是全廠能耗大戶，如果蒸汽管道的保溫效果很差，不僅會造成巨大的散熱損失，還無法滿足生產的工藝要求，影響企業經濟效益。中石化洛陽技術研發中心對中石化蒸汽管道保溫效果調研測試結果表明，約40%的中壓蒸汽管道散熱量超過標準**允許值。

以山東一家石化企業烯烴廠為例，該廠高溫熱力蒸汽管網系統主要由超高壓蒸汽管網系統和高壓蒸汽管網系統組成，管網溫度高于300℃。隨著裝置的長周期運行，一些管道保溫層年久失修，蒸汽管網系統保溫效果不好，致使管道保溫層表面溫度升高，一方面增加了散熱損失和蒸汽耗量，導致能耗上升；另一方面，眾多局部高溫點的存在也增加了發生燙傷事故的可能性，產生安全隱患。

煤化工企業也面臨同樣的問題。一位河南煤化工企業的技術人員表示，煤化工系統流程長，高低溫介質多，管道保溫效果對生產成本的影響很大。部分管道由于年久失修、保溫層破損、保溫材料下沉、保溫厚度選取不合理、恢復保溫不及時、異形件未保溫等原因，增加了散熱損失。因此，對現有保溫不合理的地方進行整改是企業節能減排工作的一項重要內容。

油田企業也有類似情況發生。在遼河油田稠油開采的熱注系統中，輸送油氣過程中的熱量損失是能量無法得到有效利用的一個重要因素。調研數據表明，遼河油田48條總長23千米的地面輸汽管線平均散熱損失為298瓦/平方米，折算成本600余萬元/年，嚴重影響熱采的經濟效益。

此外，據石油和化學工業聯合會節能與低碳發展處處長李永亮介紹，目前國內高溫管道保溫存在如下問題：保溫材料種類和保溫結構單一，普遍存在軟質保溫結構松垮下沉、硬質保溫結構“熱通道”和局部過熱的現象；管道保溫選材時保溫層厚度計算方法和參數取值范圍模糊，導致保溫層厚度不達標。此外，保溫材料性能下降、保護層開裂以及保溫材料防水性能差等不利因素也是管道散熱超標的原因。

李永亮表示，隨著企業對安全生產、節能降耗工作的重視，迫切需要對高溫管道進行外保溫節能改造。企業應重視保溫材料的更換和選擇，對于保溫不良處進行保溫修復，并根據實際情況進行論證。同時，由于保溫設備屬于易損部件，對保溫進行有效防護能夠提高保溫效果，企業應重視保溫管理，建立針對性的專項管理制度。

高溫管道的保溫作業對企業來說雖然是一項常規操作，但是可挖掘的節能潛力巨大。隨著我國化工產業的快速發展，為節約能源，起來越多的企業對保溫材料性能提出了更高要求。那么，目前國內高溫管道保溫主要有哪些技術?有哪些更環保節能的保溫材料能夠助力企業節能減排？

據魏莉介紹，目前國內主流的保溫技術主要有兩類，一類是巖棉/硅酸鋁棉+鐵皮包覆的方法，另一類是硅酸鈣板+鐵皮包覆的方法。

具體來看，巖棉/硅酸鋁棉+鐵皮包覆方法的主要問題是：管道震動和熱脹冷縮導致保溫棉與管道分離，影響保溫效果；鐵皮外殼縫隙雨雪浸入造成保溫材料導熱增大，雨雪浸泡使硅酸鋁纖維下沉，與管道縫隙加大，產生熱橋；異型部位無法保溫；彎頭、閥門處無法嚴密包裹；廢棄的保溫棉只能填埋，無法回收利用。

而硅酸鈣板+鐵皮包覆方法的主要問題是：管道震動和熱脹冷縮引起應力變化以及材料本身強度原因，導致硅酸鈣板破碎；硅酸鈣板錯縫搭接形成熱橋，保溫層破碎形成更多熱橋；材料與管線之間不能無縫貼合造成空氣對流;管線彎頭處應力大，長期使用造成開裂；板材類保溫材料不適合異型部件，異型部位多為簡單包裹或不包裹，造成管線整體熱損失高；鐵皮外殼縫隙會導致雨雪浸入造成保溫材料導熱增大，雨雪浸泡使硅酸鈣板破裂。

除了保溫材料自身絕熱效果好，保溫結構的設計也至關重要，這關系到保溫效果、投資費用、使用年限等問題。據業內專家介紹，保溫結構通常要滿足以下條件：保證管線熱損失不超過標準熱損失，在標準熱損失允許范圍內，保溫層越薄越好；需有足夠的機械強度，較好的防水保護層，可避免管線受到腐蝕且所產生的應力不能傳遞到管線上;結構簡單，盡量減少材料消耗量，所需材料應就地取材；施工操作簡單，維護檢修方便。

“我們研發的新材料可以和目前常用的保溫材料進行搭配，不同導熱系數材料通過復合結構進行優化，能獲得比使用單一材料更佳的保溫效果和經濟性。”魏莉說。

高溫管道保溫材料一般都是選擇巖棉、玻璃棉、硅酸鈣等無機材料，主要是因為這些無機類材料能耐高溫。但這些材料的保溫隔熱性能普遍都一般。

如上文所說，能否通過利用不同導熱系數材料對保溫結構進行優化，獲得比單一材料更佳的保溫效果和經濟效益呢。

其實，我們福建天利公司在這方面已經有了一些嘗試和經驗。

酚醛泡沫材料屬于硬質泡沫材料，長期高溫使用溫度120℃，導熱系數0.025w/（m.k）。

雖然酚醛泡沫耐高溫性能不及巖棉、玻璃棉、硅酸鈣等無機材料，不能直接應用于高溫管道，但保溫隔熱性能明顯優于這些材料。

如果將巖棉、玻璃棉、硅酸鈣等無機材料的耐高溫性能和酚醛泡沫的保溫隔熱效果結合在一起，將會大大提高高溫管道的保溫效果和經濟效益。

酚醛泡沫與玻璃棉結合在一起的保溫管殼：

酚醛泡沫與硅酸鈣結合在一起的保溫管托：

歡迎大家與我們進一步交流。

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