新型隔热管托在蒸汽管道工程中的应用

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1、新型隔热管托在蒸汽管道工程中的应用新型隔热管托在蒸汽管道工程中的应用张由素1，2，刘丰1，2，沈建锋1，2，吴然1，2(1.中圣科技(江苏)有限公司，江苏南京211112；2.江苏省(中圣)工业节能技术研究院，江苏南京211100)摘要：石化热力蒸汽管线系统使用的普通隔热管托经常会出现保温层破损、管托移位等现象，导致隔热效果不佳，造成极大的热损失，影响企业的能耗效益。本文通过实验与工程应用相结合，开发出了新型隔热管托，并与BR系列隔热管托的隔热性能及热损失情况进行对比分析和评估，可为企业选择隔热管托提供参考。关键词：高效；节能；隔热管托；热损失0引言

2、随着新型高效隔热材料的不断推出，隔热材料已经渗入到长输蒸汽管线的各个环节，包括几十km的管线保温和阀门、疏水装置、管支架等特殊部位的保温。其中任意一个环节出现问题都会影响整条管线的节能效果。以管支架为例进行说明，通常管支架通过支撑板、肋板导热和底板散热，把介质热量传递到大气中。经计算和实测可知，管道支架的热损失约占管道总热损的20%～30%[1]，这就需要在施工过程中对此部位进行重点保温。国内常见的保温方法是用浇注料做硬质隔热材料，用陶瓷纤维毯做软质隔热材料，并与钢制管夹进行组合，加工成隔热型管支架(简称BR系列隔热管托)。但是这类隔热管托在运行过程

3、中，特别是运行数年后节能效果逐渐丧失，造成这一现象的主要原因是：(1)隔热、抗压、抗折性能不理想。大多隔热管托厂家所采用的成品混合料的性能和质量提升受到约束，产品的导热系数大于0.2W/(m·K)，抗压强度小于8MPa，抗折强度约为2MPa。(2)防松设计失效。虽然大多管托采用弹垫等防松设计，但耳板在长期载荷作用及较高温度工况下产生的蠕变导致其防松失效，管托与管道发生相对位移，破坏了蒸汽管道的整体保温。(3)硬质隔热块易碎。在运行过程中受直接应力与二次应力(载荷)交变作用的影响，再加上停开车期间温度骤变产生的温差应力，以及产品性能达不到设计指标，隔热

4、瓦块抗拉、韧性不够，承受剪切载荷(管托长度较长时)；运输、装卸、安装就位过程中的外在冲击、振动等原因都会造成所使用的硬质隔热块开裂，致使其保温功能下降。上述原因表明，BR系列隔热管托因受钢制结构及浇注料硬质隔热材料等影响，在使用过程中不能满足蒸汽管线长期安全、节能的需求。因此，从节能的角度考虑，需研制新的隔热材料和管托结构，以解决上述问题，保证新型隔热管托满足蒸汽管线长期安全、节能的运行。1隔热材料的选择一种好的管道隔热材料必须同时具备较低的密度及导热系数和较高的力学性能、较强的疏水性及化学稳定性[2]。目前国内外蒸汽管线隔热管托所用软质隔热材料常有

5、玻璃棉、陶瓷纤维毯、杜热S毯、气凝胶毡4种，所用硬质隔热材料主要有浇注料、微孔硅酸钙和Firetemp?隔热材料3种。软质材料在其中起隔热、缓冲作用，硬质材料起到隔热、支撑作用，只有合理选择软质材料与硬质材料组合，才能从根本上解决BR系列隔热管托在运行中出现的各种问题，从而开发出安全、经济、节能的新型隔热管托。1.14种软质隔热材料性能对比玻璃棉、陶瓷纤维毯、杜热S毯、气凝胶毡4种软质隔热材料的综合性能比较见表1。表14种软质隔热材料的综合性能对比玻璃棉陶瓷纤维毯杜热S毯气凝胶毡最高使用温度/℃500100012601260导热系数(常温)/(W·m

6、-1·K-1)0．0640．0560．0340．018抗拉强度/kPa≥35≥40≥55．2≥60密度/(kg·m-3)4896～128128128费用/(元·m-2)1825283001.23种硬质隔热材料性能对比3种硬质隔热材料综合性能对比见表2。表23种硬质隔热材料综合性能对比浇注料微孔硅酸钙Firetemp?最高使用温度/℃10001050982导热系数(常温)/(W·m-1·K-1)0．0210．0580．085密度/(kg·m-3)1200600449抗压强度/MPa≥10≥17≥11抗折强度/MPa≥4≥6≥5．5单价/(元·m-3)≥

7、2700≥5000≥60001.3隔热材料的选择通过上述4种软质隔热材料及3种硬质隔热材料之间的综合性能对比发现，玻璃棉的最高使用温度500℃，其实际适用的工况仅有450℃(根据规范要求，材料要取0.9倍的安全系数[3])；气凝胶毡的费用为300元/m2，远远高于其他3种软质材料。Firetemp?材料在国内很少涉及到。因此，在兼顾有效性能、经济性及使用可行性的前提下，选择软质材料杜热S毯与硬质微孔硅酸钙材料组合加工成新型隔热管托。对新型隔热管托与传统BR系列隔热管托的隔热性能及热损失率进行实验研究，验证新型隔热管托的节能效果。2试验研究2.1隔热性

8、能测试试验用2种隔热管托结构如图1、图2所示。2种隔热管托所用软质隔热材料厚度均为10mm，硬质隔热材料厚度