蒸汽热力和低温设备管道的绝热措施(全文)

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摘要：蒸汽作为企业在各个生产环节中最重要的能源之一，它具有了复杂而庞大的系统。优化和发展蒸汽的热力系统，不仅可以让企业降低加工成本，提高企业运行的经济效益，而且还能让能源利用效率得到提高，使得企业的竞争力得到很大的提升。本文主要探讨蒸汽热力设备及管道的绝热措施。

关键词：蒸汽；热力设备；管道；绝热

高温蒸汽管道能质较高，如果绝热效果不佳，就会造成较大的散热损失。另外，由于管道内部水击及压力波动等影响，管道振动频繁，致使高温蒸汽管道原绝热结构的平均使用寿命只有2 a.以岩棉、玻璃棉、矿渣棉及复合硅酸盐绝热型材等软质材料做成的绝热结构，绝热材料下沉严重，高温蒸汽管道上部热损失较大，超过国家标准；微孔硅酸钙是国内常用的硬质绝热材料，但其缝隙部分很难处理，振动后缝隙增大，缝隙部分漏热严重，致使绝热结构的导热系数增大，绝热效果并不十分理想。工程常见的热力设备的保温隔热方法是在管道和设备上覆盖保温隔热材料，使其导热热阻成千上万倍地增加，进而使总热阻大大增加，从而削弱传热[1]。

1低温绝热的危害

为了保证低温绝热压力容器、低温绝热气瓶及低温绝热管道的制造质量和安全运行，根据压力容器、气瓶及压力管道的安全技术规范、标准的规定，低温绝热压力容器、低温绝热气瓶及低温绝热管道为需要进行型式试验的产品许可，同时必须进行定期检验，容积测量、真空度测量、漏率测量、漏放气率测量、静态蒸发率测量，这是低温绝热压力容器、低温绝热气瓶及低温绝热管道型式试验和定期检验的关键。随着低温绝热产品的不断发展，发生了产品结构大型化、低温绝热支撑结构多样化的重大变化。目前，多数使用单位对低温绝热钢瓶的结构和危险性不了解，缺乏钢瓶验收、检验、维护、使用和管理方面的知识和经验，很多企业将液氧低温绝热钢瓶作为普通氧气瓶使用，液氧低温绝热钢瓶使用中存在随意放置、搬运和操作钢瓶时不采取防护措施，供氧管路不采用低温元件和控温措施等问题，造成隐患突出。

2蒸汽势力设备保温绝热的目的

2.1减少热损失

工业上热力设备的热损失是相当可观的。1个1000MW（100万千瓦）的电厂即使按国家标准设计进行保温隔热，一天的散热损失也相当于多损耗120吨标准煤（发热值为29300KJ/Kg），如不保温隔热，其热损失将增加数倍。

2.2保证流体温度，满足工业要求

工程上，由于工艺需要，要求热流体（或冷流体）有一定的温度。如不采用保温隔热措施，将由于输送过程中的热损失（或冷损失），使流体温度降低（或升高），而不能满足工艺要求。

2.3保证设备的正常运行

例如，汽轮机保温不好，将因外壳、轴、叶片等温度不均匀引起金属局部热应力，产生部件热变形，降低汽轮机的热效率，甚至损坏机器而无法运行。

2.4减少环境热污染，维持正常的工作环境

车间设备和管道散热量大，不仅带来了热损失，而且使环境温度升高，使工作人员无法正常工作。

2.5保证工作人员的安全

为防止工作人员被烫伤，我国规定设备和管道的外表面温度不得超过50℃（环境温度为25℃）[2]。

3蒸汽热力及管道的绝热要求

（1）设备和管道的隔热主要包括保温，保冷和人身防护三方面。隔热的主要作用是减少供热介质或冷介质在输送过程中的热量损失，节约能源，保证供热介质或冷介质的质量，以满足用户的需要，同时防止设备和管道及其组成件表面结露避免造成损失；隔热的另一个主要作用就是设备和管道表面增加防护层使管道外表面温度不致过高或低（不超过 60 ℃或不低于 0 ℃），避免烫伤或冻伤运行检修人员。

（2）在设备和管道设计中除希望有热损失的场合以外，温度大于 50 ℃时应采用热保温，当有散热需求时，防护罩可代替人身防护的保温。按流体介质的操作温度计算保温厚度及人身防护保温厚度。按流体介质的最低操作温度计算保冷厚度。人身防护的保温材料应用在管道温度高于 60 ℃的不保温的设备和管道上，并且对于这些设备和管道，操作人员在工作和维修时是有可能不经意地接触到。为了防冻和结露，管道温度小 10 ℃时应采用保冷。还有工艺要求需要保温或保冷的设备和管道应按要求进行保温和保冷[3]。

（3）保温保冷材料应耐工况温度热导率小，在平均温度等于或低于350 ℃时，其导热系数不得大于0.12 W/m·C，保冷材料在平均温度低于27 ℃时其导热系数不应大于0.064 W/m·C。硬质保温材料的密度不应大于300 kg/m3，保冷材料制品的密度不大于200 kg/m3。

（4）材料不能因变形而受潮，机械强度高，硬质保温材料抗压强度不应小于0.4MPa，硬质保冷材料抗压强度不应小于0.15 MPa。（3）材料不能对设备和管道表面有腐蚀，pH 不应小于 8。（4）材料应易于安装和操作，保冷材料应能阻火，氧指数必须大于 30 等。如与奥氏体保温材料不锈钢接触，氯离子含量应低于 GBJ126 的规定（工业设备及管道绝热工程施工及验收规范）当有蒸汽或电伴热时，保温的厚度也应不变（除非在图纸上有标明），但所采用的保温管壳的尺寸也应相应大一号来包住管道和伴热管。不允许使保温材料强行变形增大尺寸来包住管道及伴热管。

4蒸汽热力设备及管道的绝热措施

4.1改善热力管网的保温性能

通过数据采集和模拟监控系统运行结果可以发现，经过对蒸汽热力管网的节能性能的更新，可以改善热力管网中管线的保温效果，使得热力管网实现了节能降耗的优化效果。实践证明，当管网外表面积存在比例为 1% 的管线面积时，其热损失量就会增加 10%左右，实际散热损失要比理论散热损失大7.5t/h 左右，也就意味着蒸汽管网的节能潜力为 7.6左右。通过对热力管网保温的改进，每年可有效节约蒸汽为60000t 左右。

4.2有效利用低压蒸汽

凝结水回收时所产生的低压蒸汽具有很大的利用价值。可以把回收过来的低压蒸汽作为凝结水泵中的一个驱动力，不仅使凝结水泵中出现的汽蚀现象得到有效解决，而且还能实现对凝结水和蒸汽的梯级回收。通过凝结水的回收，可以对排凝管线中的低点排空以及蒸汽直通的冒汽现象进行消除，从而让蒸汽排空的损失量出现很大幅度的降低，而凝结水的回收量也得到加大，大大提高了整个蒸汽管网运行的经济效益。

4.3数据自动采集和监控系统取得了很好的成效

通过实践证明，在计算损失的减少、供气方案的调整与优化、散热损失的减少等各方面蒸汽系统中的数据自动采集和监控系统都取得了很好的成效，其中散热损失的平均减少量可达 3.5t/h 左右。此外，通过对蒸汽方案的不断调整，使得调整后的蒸汽消耗量比调整前的蒸汽消耗量出现大幅度下降[4]。

4.4采用压力补偿式隔热型伸缩管

该伸缩管主要由保温型内管、隔热型外管、密封装置、补偿机构、除垢装置等5大部分组成。（1）在结构上增加了除垢装置，在伸缩过程中除垢装置能够在内外管滑动的过程中白动清除内管外壁的垢质和其它杂质，以减少密封件的磨损。（2）改变原来弹性密封补偿方式为压力密封补偿方式，引入了高压蒸汽作为密封件补偿的原动力，能够通过作用补偿体对密封件产生相应的随压力变化的压紧力，由此变化补偿密封件的损耗，来保证伸缩管的活动密封效果。（3）隔热型外管设计可确保长期注汽过程中伸缩管部分的热损失最小，从而保障注汽管柱的整体

4.5设备和管道常用保冷和防结露保冷的材料的应用

（1）保冷材料最常采用的保冷应用于操作温度低于 10 ℃的设备和管道上，需要吸热的设备和管道除外。设计温度在-60 ℃以上聚氨酯泡沫是比较好的选择，聚氨酯泡沫以其质轻密度小、强度高、导热系数低等多种性能在国内建筑市场得以广泛应用并迅速推广与发展。（2）最近几年液化天然气 LNG 发展迅速，液化天然气 LNG 储运温度普遍在-170 ℃以下，保冷技术也需要进一步的提高，所以低温储存保冷材料需要更高的要求，在实际工程当中可以选择合适的单体材料或者两种甚至两种以上的材料组合。（3）当隔热层厚度≥80 mm 时，应分层，当内外层采用同种材料时，内外层厚度应相同。当内外层采用不同材料时，内外层厚度的比例应保证内外层界面处温度绝对值不超过外层材料安全使用温度的 0.9 倍（摄氏温度）。（4）与奥氏体不锈钢表面接触的隔热材料应符合 GBJ126《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》要求，且其氯离子浓度不应超过 25 ppm。

5结论

总之，在工业生产中，设备和管道的隔热工作占据着举足轻重的作用，隔热效果的好坏直接影响到生产的安全，产品的质量和节能环保的要求。当今隔热材料的发展也是十分迅速各种材料品种层出不重，隔热的方法也是多种多样，要想选择合适于蒸汽热力工程的设备与管道，各专业工程技术人员包括生产厂家必须要付出更多的努力和汗水。

参考文献：

蒸汽热力和低温设备管道的绝热措施

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