化工生产中高温管道保温中的问题及整改方案

化工热力学论文参考阅读6篇之第三篇：化工生产中高温管道保温中的问题及整改方案

　　摘要：化工生产中高温管道较多， 工质在管道传输过程中造成的能量损失不容忽视， 由于保温设备老化与初始设计不合理， 更加重了热损失。本文通过对现场保温情况进行调研， 找出保温中存在的一些问题， 并对问题管道提出整改方案， 有效减少了管道散热损失， 起到了很好的节能效果。

　　关键词：管道保温； 散热损失； 改造； 节能；

　　0 前言

　　煤化工系统流程长， 高低温介质多， 管道保温效果对生产成本的影响很大。部分管道由于年久失修、保温层破损、保温材料下沉、保温厚度选取不合理、恢复保温不及时、异形件未保温等原因， 大大增加了散热损失。因此， 对现有保温进行普查， 找出保温不合理的地方进行整改是企业在节能减排工作中的一项重要内容。

　　1 保温现状

　　通过红外热成像仪、风速仪等设备对现场高温管道及设备表面温度进行测量， 并结合设备环境温度与风速， 对设备与管道保温效果进行评估。

　　1. 1 保温层厚度选取不合理

　　对管道外壁温度进行测量， 有部分高温蒸汽管道在环境温度34 ℃、无风的情况下， 管道外壁平均温度为60 ℃， 管道保温外径800 mm, 放热系数 α 取11. 63 W / （ m2·K） , 根据GB /T 8175 - 2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》计算管道线散热损失q = π × D0× α × （ T - T0） = 759. 6 W/m, 面散热损失为302. 38 W/m2.GB /T8174 - 2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》给出在550 ℃ 情况下， 管壁、设备外表最大允许散热损失为251 W/m2, 所测试管道保温不能达到国标要求。

　　1. 2 保温层外表热斑

　　由于施工不良或者保温材料塌陷， 在保温层外表面存在很多远高于其周围温度的热斑， 大大增加了管道的散热损失。在热斑中心处， 最高温度可达95. 2 ℃ , 远高于其周围的60. 2 ℃ .在调查过程中， 这种情况最为普遍， 是保温施工质量与保温材料沉降保温不良的主要体现。

　　1. 3 异形件未进行保温

　　对于管道支吊架等与主蒸汽管道直接接触的异形件， 未设置有效的保温措施。管道支吊架与高温蒸汽管道直接接触， 但由于其体积较小， 外表面形状复杂， 造成保温施工困难， 在保温过程中往往会被忽略， 从测温图中可以看出， 最高温度达到了200 ℃， 散热损失严重， 且会造成人员烫伤、火灾等安全事故， 有很大的安全隐患。

　　1. 4 管道弯头处保温效果不良

　　在管道弯头处， 普通保温多采用直接用保温棉进行简单覆盖的方法， 这就造成了保温棉褶皱， 且容易产生沉降， 严重影响了保温效果。以此弯头温度分布为例， 保温外表面正常温度为55 ℃， 而弯头处最高温度达到103 ℃。

　　1. 5 检修完成之后， 保温恢复不及时

　　在生产中， 有部分部件检修比较频繁， 检修均需要对保温进行拆除并恢复， 拆除与恢复保温均需要耗费人力与材料费用， 故部分检修完成之后， 对检修部件未及时进行保温恢复。传统方式恢复保温成本较高， 保温不进行恢复又会造成大量热量损失。

　　2 保温改造措施

　　2. 1 保温材料选用

　　各主流保温材料的导热系数如图1 所示。

　　图1 各保温材料导热系数随温度变化图  

　　目前， 硅酸铝、玻璃棉、岩棉、气凝胶等保温材料均在管道保温中得到了应用。其中， 硅酸铝保温材料应用最为广泛， 气凝胶由于其有极低的导热系数、良好的憎水性等优点也逐渐进入了人们的视野， 得到了越来越广泛的应用。但是其价格是硅酸铝保温材料的数倍， 大大增加了保温施工的成本， 是否采用应根据单位热价进行核算。

　　对于1 000 m管道内介质温度530 ℃， 外径426mm主蒸汽管道， 不同保温方案材料用量及工程造价见表1.

　　根据GB /T 8175 - 2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》计算管道及设备散热损失及节能率。方案一采用气凝胶保温方案管道散热面散热损失224 W/m2, 线散热损失406 W/m; 方案二采用硅酸铝保温材料管道散热面损失406 W/m2, 线散热损失1053 W / m.从表1 中可以看出， 气凝胶方案整体施工价格昂贵， 但是其管道散热损失远远低于硅酸铝保温材料， 具体采用哪种方案应根据单位热价以及资金情况进行确定。

　　表1 两种保温方案造价表

　　2. 2 经济保温厚度选取

　　在管道保温过程中， 如果保温层厚度较小， 则外表面温度高， 散热损失增大， 然而， 若仅一味增加保温层厚度， 那么就增加了保温的施工费用， 随着管道外径增加， 散热面积也会增加， 增加保温层的厚度并不一定能够减少管道散热损失。管道保温应该随着工况的不同有不同的最佳经济保温厚度， 保温层厚度的确定可以根据GB /T 8175 中保温层经济厚度计算公式进行计算：

　　式中： D0, 保温层外径， m; Di, 保温层内径， m;fn, 热价， 元/GJ; λ， 保温材料热导率， W/ （ m·K） ; τ， 年运行时间， h; T, 设备和管道的外表面温度， K; Ta, 环境温度， K; Pi, 保温结构单位造价， 元/m3; S, 保温工程投资贷款年分摊率； α， 保温层外表面与大气的换热系数， W/ （ m2·K） .

　　2. 3 管道异形件保温

　　在管道阀门、支吊架、测量仪表等异形件保温过程当中， 检修频繁造成了需要经常拆卸， 传统的保温方式在拆除之后材料就被浪费， 不能重复进行利用， 造成了保温材料的极大浪费， 增加了保温成本， 同时， 直接保温对异形件贴合度不够、缝隙大， 也不能保证保温的效果。对于这种情况的保温， 对异形件外表面进行测量， 并根据外表面形状对保温进行预制， 做成可拆卸式保温， 与异形件贴合度高， 保温效果好， 且现场安装简单， 可以保证多次检修拆装， 并不会造成保温材料的浪费。

　　2. 4 管道转弯处保温

　　对于45 ℃和90 ℃ 弯头的保温施工， 可通过钣金展开放样的方法将保温材料加工成弧形的多节弯形 （ 虾米腰） 敷设。步骤如下： 1通过直接包裹测量的方式确定各层保温材料的长度， 然后将加工好的虾米腰中心线津贴弯头的外径， 从弯头切线处开始施工， 将虾米腰逐节进行固定； 2双层或多层绝热施工时， 内外层应压缝敷设， 逐层捆扎固定， 最后敷设金属保护层； 3钣金展开敷设节数建议按照表2 进行选取。

　　2. 5 保温管理措施

　　保温处于设备及管道的最外层， 属于易损部件， 对保温进行有效地防护能够提高保温效果， 减少保温修复的费用， 应建立针对性的专项管理制度： 1现场作业时， 禁止砸、踩、锐利物刺穿保温； 2拆卸保温时， 对拆卸部位进行编号管理， 恢复时尽可能对材料进行利旧； 3建立保温拆卸台账， 拆除保温均进行登记， 杜绝漏保温的现象； 4每年设备停车之前对全厂保温情况进行排查， 对于保温效果不良的地方在设备停车期间对保温进行更换。

　　3 结论

　　热力管道所散失的热量品质很高， 具有一定的隐蔽性， 很容易被忽略， 并且整改技术要求低， 投资少， 有很高的经济效益。

　　对于保温不良处进行保温修复， 很多保温材料可以重复进行利用， 投入低， 投资回收期一般在一年以内， 及时进行排查并修复； 气凝胶等保温材料保温效果优势明显， 可以对硅酸铝材料进行替代， 但是投资成本也较高， 应根据实际情况进行论证； 经常进行保温的异形件应该选用可拆卸式保温， 虽然初始投资高， 但是不仅能够减少热量损失， 也能够在以后检修中保温恢复降低大量保温成本， 经济效益明显。