熱媒管道常用保溫材料的性能及價(jià)格

高溫是石化裝置的特點(diǎn)之一。選擇合適的建筑材料，合理選擇熱敏電阻管道的保溫層厚度，以減少熱量損失。這是公司節(jié)約能源、降低工程成本的重要措施。在當(dāng)前大力提倡“節(jié)能減排”的形勢(shì)下,已越來(lái)越受到企業(yè)的高度重視。1熱交換器材料的選擇1.1溫材料及可選材料的開發(fā)目前市場(chǎng)上各種各樣的保溫材料品種繁多,性能及價(jià)格也存在著很大的差異。熱媒管道常用的保溫材料有:硅酸鋁制品、巖棉制品、超細(xì)玻璃棉等,其性能及價(jià)格見(jiàn)表1。保溫材料的選用是否經(jīng)濟(jì)合理,保溫層厚度是否恰當(dāng),可以從保溫結(jié)構(gòu)外表面散熱損失的數(shù)據(jù)得到驗(yàn)證。根據(jù)GB50264-1997《工業(yè)設(shè)備及管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范》,散熱損失應(yīng)控制在表2允許的范圍內(nèi)。1.2管道外保溫層保溫結(jié)構(gòu)熱性能測(cè)定(1)管道保溫結(jié)構(gòu)外表面放熱系數(shù)α與保溫材料的輻射傳熱系數(shù)αn、對(duì)流傳熱系數(shù)αc有關(guān)。即α與風(fēng)速、保溫材料及材料黑度等因數(shù)有關(guān)。管道保溫結(jié)構(gòu)外表面放熱系數(shù)α可按下式計(jì)算:式中:ts——保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度,℃;tα——常年平均環(huán)境溫度,℃;ε——保護(hù)層材料黑度,采用水泥砂漿網(wǎng)粉,按表3取0.93。把數(shù)據(jù)代入:α=16.936W/(m2·K)(2)計(jì)算導(dǎo)熱系數(shù)λ,從表1中硅酸鋁的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.0656W/(m·K)。(3)計(jì)算保溫層厚度δ,先進(jìn)行管道外保溫層表面散熱損失q計(jì)算,直至散熱損失滿足表2要求:式中:D0——管道外徑,mm;D1——管道保溫層外徑,mm;t——管道外表面溫度,℃。試算結(jié)果:當(dāng)保溫層厚度δ為80mm時(shí),q=174W/m2,滿足要求。(4)保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度ts可按下式計(jì)算:采用上述方法,可對(duì)每種保溫材料的散熱損失進(jìn)行計(jì)算,如散熱損失大于表2所示時(shí),則可適當(dāng)降低管道外表面溫度,或采用導(dǎo)熱系數(shù)更小的材料,直至散熱損失控制在表2的范圍內(nèi)。表4是處于裝置平均風(fēng)速、平均氣溫狀況下,對(duì)Φ273mm熱媒管道使用常用保溫材料的計(jì)算數(shù)值比較。2熱交換器管道建筑材料的分析2.1巖棉材料的性能以2#聚酯聯(lián)合裝置為例。根據(jù)表4可以看出,超細(xì)玻璃棉的最高使用溫度為400℃,與裝置的熱媒溫度較為接近,所以暫不考慮。在散熱損失基本相等的情況下,采用巖棉保溫材料要比硅酸鋁保溫材料保溫厚度少10mm,況且?guī)r棉的導(dǎo)熱系數(shù)相比硅酸鋁也比較低。而參照表1,巖棉的價(jià)格只是硅酸鋁的40%左右。一般來(lái)說(shuō),高溫管道采用性能較好的保溫材料,低溫管道則采用性能合格,價(jià)格較低的保溫材料,做到經(jīng)濟(jì)且節(jié)能。對(duì)于裝置300℃左右的熱媒溫度,巖棉的最高使用溫度600℃完全符合要求。表5是裝置2008年熱媒管道日常維修和4系列檢修時(shí)調(diào)換Φ219mm以下的熱媒管道保溫材料,所用硅酸鋁制品與假設(shè)使用巖棉制品的數(shù)量和費(fèi)用比較。2.2熱媒管道保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度目前裝置熱媒管道的保溫材料大部分為膨脹珍珠巖,膨脹珍珠巖價(jià)格低廉,應(yīng)用廣泛。但由于珍珠巖保溫材料多出于珍珠巖與水泥結(jié)合體,故吸水率與導(dǎo)熱系數(shù)普遍較高,從而降低了材料的保溫性能,因此國(guó)家建設(shè)部已下文限制使用膨脹珍珠巖作為內(nèi)保溫材料。巖棉是一種來(lái)自天然礦物、無(wú)毒無(wú)害的綠色產(chǎn)品。其防火性能好,價(jià)格較低,在滿足保溫隔熱性能的同時(shí)還能夠具有一定的隔聲效果。必須注意的是,巖棉的質(zhì)量?jī)?yōu)劣相差很大,導(dǎo)致其使用的耐久性分化也較大。裝置的膨脹珍珠巖保溫材料使用至今,普遍存在裂縫和破損現(xiàn)象,散熱損失嚴(yán)重。表6是對(duì)裝置2系列部分熱媒管道保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度調(diào)查的數(shù)據(jù)情況。根據(jù)測(cè)量,現(xiàn)裝置Φ273mm熱媒管道使用的膨脹珍珠巖保溫材料,外表面溫度平均在45℃左右,保溫層厚度為170mm。如能用巖棉保溫材料進(jìn)行整改施工,保溫層厚度為70mm,考慮到管道支架、閥門等不可避免的散熱損失,設(shè)定巖棉的外表面溫度為35℃左右。則節(jié)能計(jì)算公式為:式中:——管道外保溫層表面散熱總量,W;D1——管道保溫層外徑,m;L——管道長(zhǎng)度,m;W——耗油量(標(biāo)油),kg/h。由于裝置熱媒管道較多,管徑尺寸大小不一?，F(xiàn)通過(guò)等散熱量的計(jì)算方式,全裝置熱媒管道相當(dāng)于Φ273mm管線8330m,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表7。從表7可以看出,如將保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度降低至35℃左右,可節(jié)約標(biāo)油200kg/h。以每小時(shí)裝置產(chǎn)量40t計(jì),可降低能耗5kg/t。而保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度降低1℃,至少可節(jié)約標(biāo)油13kg/h,折合能耗為0.33kg/t。目前,裝置的能耗由現(xiàn)在的103.2kg/t降至97.0kg/t,在降低能耗的過(guò)程中遭遇了一定的技術(shù)瓶頸,而降低保溫結(jié)構(gòu)外表面溫度也不失為一個(gè)行之有效的辦法。3保溫層厚度的確定(1)熱媒管道保溫材料