长输蒸汽管道保温工程中气凝胶的应用

长输蒸汽管道保温工程中气凝胶的应用，随着当前经济形势的发展，工业生产中，对于蒸汽的需求量也在逐日攀升，长距离的蒸汽供热管道应用范围较广，如何满足用户用汽参数的同时提高供热距离，让蒸汽介质的压损和温降控制在合理范围内，在这是目前电厂比较关心和急待解决的问题，供热管道的保温也就显得特别重要。不断探索新的保温材料与结构是工业发达国家保温技术的一大特点。

气凝胶绝热毡介绍

气凝胶绝热毡是通过特殊的复合工艺，将具有极低导热系数的二氧化硅气凝胶与碳纤维或玻璃纤维等复合而成的柔性毡状新型保温材料，具有以下优点：

1、卓绝的隔热性能。纳米级的孔洞结构能够有效阻止热量传递，是目前世界上导热系数最低的固体材料，仅为传统保温材料的1/3～1/5。保温厚度仅为传统材料的1/4~1/5即可达到相同的表面温度，因此可大幅减少管道散热面积，从而减少热损耗。对于长距离输送管线，散热损失的减小可使管道终端蒸汽温度提高，含水率下降，从而使终端用户的生产效率和产品质量得到有效提高。如钢套钢埋地管中，合理使用本材料可使外套钢管降低2-3个规格，从而有效节省空间，减少施工成本和难度，提高施工安全性，对地下管廊建设意义巨大。

2、气凝胶优异的防水抗压特性使其寿命可以长达20年以上，远高于传统材料。

3、独有的纳米三维网络结构提供了超凡的高温稳定性，隔热性能恒定持久。

4、具备优异的整体防水性能，同时又允许水蒸汽通过，不会受潮、吸水腐蚀管道，确保隔热性能长期有效，是蒸汽管道保温材料的理想选择。

5、有较好的柔性与抗拉、抗压强度，可抵抗野蛮施工，长期使用不沉降、变形。避免了其他保温材料在长期高温或受到振动而产生变形堆积和保温性能急剧下降的现象。

6、绿色环保，保证员工健康、环境质量及设备安全。

气凝胶复合保温结构

以350℃，4.5MPa，流量80t/h，外径为Ø325蒸汽管道为例，进行对比，可以明显看出气凝胶绝热毡的优势。

气凝胶复合保温方案

为提高保温结构的节能效果，减小辐射传热，采用气凝胶绝热毡与复合硅酸盐毡、铝箔相结合的复合反射式保温结构，保温层外用0.6mm彩钢板进行防护。具体保温示意图如下：

同时对弯头、阀门、三通等异型件保温的薄弱环节，采用气凝胶绝热毡，也有较好的适应性。

在管道支架、管托保温方面，采用气凝胶绝热毡固定在卡箍式管托内部，与管道进行热隔绝，再对支架进行保温，即可有效地减少支架部分的散热损失。

气凝胶绝热毡特殊的生产工艺决定了其价格高于市场上常规的保温材料，因此采用气凝胶复合保温结构的一次性投入也相对较大，但从长远角度上分析，气凝胶复合保温结构可带来较大的经济效益。

采用气凝胶复合保温结构可明显减少长输蒸汽管线的散热损失，降低管线温降，产生较大的经济效益，值得采用与推广。

目前国内外工业管道保温技术的发展趋势为：

1、加大力度研究开发低导热系数的保温材料及防水型保温材料；

2、根据具体工况条件，研究新型保温结构，达到较高的经济效益；

3、加强对管道支架和阀门的保温；

4、加强保温施工质量。

长输蒸汽管道保温现状

长输蒸汽管道较为常见的保温材料是硬质成型微孔硅酸钙，由于机组启停时管道产生的热位移、运行时管道的轻微震动、长期高温使用等原因，容易造成硅酸钙碎裂粉化，形成很多裂缝（特别是弯头、三通处），成为热桥导致散热损失明显增加。

另外，应用较多的软质保温材料如岩棉、硅酸铝、复合硅酸盐等由于结构松散、抗拉抗压性能差，纤维短导致附着力不高等原因，容易由于蒸汽管道的震动、自重等引起材料沉降，特别是在进水的情况下，这类非完全防水型的保温材料沉降现象更为明显，导致保温材料塌陷，上方出现空洞，特别是在水平管与垂直管段交接的弯头处出现脱节，保温效果逐年下降，实际投入使用几年后，表面温度大都会超过50℃，局部甚至将达到100℃以上。因此，采用新的保温材料，达到节能降耗、提高终端温度的目的，对于长输蒸汽管线十分有意义。

保温层厚度及外护管规格的计算方法执行CJJ/T 104—2014《城镇供热直埋蒸汽管道技术规程》（以下简称CJJ/T 104—2014）。根据CJJ/T 104—2014第6.1.5条的规定，在计算保温层厚度的过程中，应控制外护管外表面温度不大于50 ℃。同时根据GB/T 8174—2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》（以下简称GB/T 8174—2008）第9.1.4条，常年运行的直埋蒸汽管道外表面温度≤50 ℃时，允许最大单位面积散热损失为52 W/m2。

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