淺析復(fù)合硅酸鹽保溫材料在蒸汽管道保溫中的應(yīng)用
淺析復(fù)合硅酸鹽保溫材料在蒸汽管道保溫中的應(yīng)用
摘 要： 對電廠主蒸汽管道外表面溫度超標(biāo)現(xiàn)象進(jìn)行分析，提出改造技術(shù)方案及施工工藝要求，介紹復(fù)合硅酸鹽保溫材料在蒸汽管道節(jié)能改造中的成功應(yīng)用。
關(guān)鍵詞： 汽管道 保溫節(jié) 能環(huán)保 應(yīng)用
一、改造前保溫存在的問題 電廠12MW 次高溫次高壓機(jī)組主蒸汽管道，原設(shè)計保溫材料是硬質(zhì)成型微孔硅酸鈣，在運(yùn)行中由于機(jī)組啟、停時管道產(chǎn)生熱位移，交變擠壓;管道的輕微震動;長期高溫使用等原因，造成硅酸鈣碎裂粉化，形成很多裂縫，保溫材料的熱密封性能下降，蒸汽管道熱能容易向外散發(fā)。同時保溫材料塌陷出現(xiàn)空洞，特別是在水平管與垂直管段交接的彎頭處出現(xiàn)脫節(jié)，保溫效果很不理想，外表面溫度平均55℃，局部溫度高達(dá)150℃以上，散熱損失較大。
按GB4272 - 92《設(shè)備及管道保溫技術(shù)通則》，在設(shè)備或管道外表面采取保溫措施后，其保溫層外表面溫度必須小于50℃的規(guī)定，外表面溫度已經(jīng)超標(biāo)。因此，節(jié)能降耗工作成為需要解決的當(dāng)務(wù)之急，同時管道的保溫節(jié)能改造既是技術(shù)的需要，是企業(yè)管理的重要內(nèi)容，也是節(jié)能降耗的重要途徑，因此電廠于2005 年對1#、2# 機(jī)組主蒸汽管道進(jìn)行了保溫節(jié)能改造。
二、保溫材料的選擇
(一)保溫材料性能 對比成型微孔硅酸鈣產(chǎn)品具有質(zhì)地較硬、抗熱震性、可塑性差，容易碎裂粉化、容重較高、材料規(guī)格種類多、材料管理工作量大等缺點(diǎn)。
復(fù)合硅酸鹽纖維板和復(fù)合硅酸鹽膏產(chǎn)品具有質(zhì)地柔軟、密度低、導(dǎo)熱系數(shù)小、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及抗熱震性、優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度、無腐蝕無污染、施工簡便可塑性強(qiáng)、使用壽命長，受熱膨脹小，外包鐵皮不會有拉裂、凹凸等優(yōu)點(diǎn)，其保溫效果特別好。
(二)產(chǎn)品綜合經(jīng)濟(jì)效益
復(fù)合硅酸鹽纖維板和復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料在相同工藝條件下，其使用厚度為硬質(zhì)成型微孔硅酸鈣保溫材料的五分之三，可使管道外保護(hù)層用量相應(yīng)減少18%，散熱損失相應(yīng)減少20%。無論是一次性投資，還是每年的散熱損失費(fèi)用等方面，均以使用復(fù)合硅酸鹽纖維板和復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料為最經(jīng)濟(jì)，且具有良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
(三)保溫材料的選擇
通過以上對比，主蒸汽管道的保溫材料采用復(fù)合硅酸鹽纖維板和復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料。
三、改造的施工技術(shù)方案及工藝要求
(一)拆除從鍋爐主蒸汽出口集箱至汽輪機(jī)高壓缸范圍內(nèi)管道上的原保溫結(jié)構(gòu)，清除干凈管道表面的灰塵和鐵銹。
(二)使用復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料直接在管道、閥門表面進(jìn)行涂抹，形成厚度為20mm 的基礎(chǔ)保溫層。
(三)在主蒸汽管道基礎(chǔ)保溫層上用細(xì)鐵絲捆扎3 層復(fù)合硅酸鹽纖維板，每層厚度為25mm，將它錯縫粘貼，并用復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料涂抹保溫層的縫隙，保證其保溫的密封性能。在第1、2、3 層復(fù)合硅酸鹽纖維板外用細(xì)鐵絲網(wǎng)整體捆扎、勒緊，防止保溫層滑動、錯位。外使用復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料進(jìn)行厚度為20mm 的密封涂抹，形成厚度為95mm 的主保溫層。
(四)在主蒸汽管道主保溫層上，用細(xì)鐵絲捆扎一層復(fù)合硅酸鹽纖維板，厚度為25mm，將它錯縫粘貼，并用復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料涂抹保溫層的縫隙，保證其保溫的密封性能。在第4 層復(fù)合硅酸鹽纖維板外用細(xì)鐵絲網(wǎng)整體捆扎、勒緊，防止保溫層滑動、錯位。外使用復(fù)合硅酸鹽膏保溫材料進(jìn)行厚度為10mm 的密封涂抹，形成厚度為35mm 的加強(qiáng)保溫層。
(五) 主蒸汽管道保溫層構(gòu)成為基礎(chǔ)保溫層(20mm)、主保溫層(95mm)和加強(qiáng)保溫層(35mm)， 總厚度為150mm。
( 六) 最外層金屬保護(hù)層的材料用0.8mm 鋁皮封包， 相鄰搭接不小于40mm，并在適當(dāng)?shù)奈恢昧舫鲎杂膳蛎浻嗔?。安裝時，應(yīng)緊貼保溫層，環(huán)向接縫、縱向接縫和水平接縫必須上搭下，成順?biāo)较?。彎頭鋁皮的外弧段另外增加一條寬度為50mm 的鋁皮縱向連接，使彎頭鋁皮的環(huán)向、縱向都能連接成牢固的整體，不會產(chǎn)生脫節(jié)現(xiàn)象。
(七)施工后的保溫層，不得覆蓋設(shè)備的銘牌、儀表等。設(shè)備的名稱、介質(zhì)流向標(biāo)識、色標(biāo)及時按原樣恢復(fù)。
四、改造后的效果及經(jīng)濟(jì)性分析
(一)改造前后監(jiān)測點(diǎn)的外表面溫度對比將彎頭作為監(jiān)測點(diǎn)， 對其改造前、后彎頭監(jiān)測點(diǎn)處的外表面溫度測溫。實(shí)施了保溫節(jié)能改造后，外表面溫度完全符合GB4272 - 92 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，原超溫點(diǎn)已經(jīng)消除，平均溫度下降22℃，保溫效果得到了明顯的提高。
(二)改造前后的散熱損失對比
散熱損失通常以熱流密度q(W/m2)表示。散熱損失與散熱面積之乘積，就是該面積的散熱量，所以散熱面積內(nèi)的散熱損失表示了該區(qū)域的保溫狀況，該項(xiàng)指標(biāo)是檢驗(yàn)熱力設(shè)備保溫效果的主要指標(biāo)1. 改造前散熱損失:主蒸汽溫度為550℃，平均外表面溫度為T w 前= 55℃，按同一環(huán)境溫度25℃計算：α 改造前為10.92W/(m2.k);q 改造前為327.6W/m2。
可看出，改造前的散熱損失已經(jīng)超過標(biāo)準(zhǔn)值。
2. 改造后散熱損失:
平均外表面溫度為T w 后= 33℃，按同一環(huán)境溫度25℃計算：α 改造后為9.82W/(m2.k);q 改造后為78.56W/m2。
可以看出，改造后的散熱損失比標(biāo)準(zhǔn)值降低。
(三)改造后的經(jīng)濟(jì)性分析
單位換熱量的對比分析計算， 其中主蒸汽管道保溫后外表面換熱面積A=900m2。
降低散熱損失Δq = q 改造前-q改造后= 249.04W/m2， 降低率q % =76%，減少熱流量損失ΔΦ =A Δq =224136 W。
改造后1h 內(nèi)減少散熱量，即節(jié)能Q=ΔΦ×h = 806889.6kJ， 以機(jī)組年運(yùn)行6000h，鍋爐熱效率η = 90%計算，運(yùn)行1 年即可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量B b =QbQη×h= 183540kg，燃煤單價按1000 元/t 計算，每年節(jié)約資金：183.54×1000 = 183540 元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
四、結(jié)束語
(一)通過對1#、2# 機(jī)組主蒸汽管道進(jìn)行保溫節(jié)能改造后，平均外表面溫度由55℃下降至33℃，其能源利用率、環(huán)保性能都有較大的提高，減少了機(jī)組的散熱損失及對環(huán)境的熱污染。
( 二) 運(yùn)行1 年即可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤量184t，節(jié)約燃煤資金約18 萬元，同時減少煙氣及硫化物的排放，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，復(fù)合硅酸鹽保溫材料值得在其他熱力管道保溫節(jié)能環(huán)保改造中推廣使用。
參考資料：
[1] 水利電力部電力規(guī)劃設(shè)計院，火力發(fā)電廠熱力設(shè)備和管道保溫油漆設(shè)計技術(shù)規(guī)定，(SDGJ59-84)1984