新型保温材料在蒸汽管道的应用实践

冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015年第 11 期 总 第 189 期 保温材料容重/ （kg/m3） 导热系数/ （W/m k） 使用温度/益 SC-DN 多凝 泡沫玻璃 140160臆0.03180230 碉棉1002000.05230.058臆400 1概述 首钢迁钢公司冷轧区域蒸汽管道投用以来， 冷 轧用户有蒸汽耗量大， 压力不稳定等问题， 蒸气管道 有着汽源距离远（约 2200 m） ，沿线疏水量大的特 点。目前该管道运行时， 蒸汽系统蒸汽温度波动大， 蒸汽品质无法保证，不仅对生产稳定及安全操作产 生影响， 而且也不利于装置的节能降耗。 2改造方案的确定与实施 2.1改造方案的确定 从节能降耗， 稳定生产的实际出发， 经过深入调 查，最终选用北京首邦新材料有限公司生产的 SC- DN 多凝泡沫玻璃代替原设计选用的岩棉材料， SC- DN 多凝泡沫玻璃在隔热中不受地域环境和各种恶 劣工况条件的限制， 具有质量轻、 绝热性能好、 弹性 好、 尺寸稳定、 耐稳性差等特点。在湿冷环境中其导 热系数更小， 表现更为优异。因此， SC-DN 多凝泡沫 玻璃完全可以满足隔热要求。 采用新型 SC-DN 多凝泡沫玻璃对所述蒸汽管 道原保温系统节能改造后，一方面可极大的降低管 道保温层表面温度，减少蒸汽管道运行表面散热能 量损耗， 提高输送终端介质温度， 可有效的提高能源 利用效率； 另一方面， 避免了人员烫伤的危险， 减少 了热辐射污染。 本项目与厂家合作， 采用合同能源管 理的形式， 解决了施工、 材料等环节容易引起的质量 问题。 新型保温材料与原保温材料理化性能对比见表 1 所示。 表 1新型保温材料与原保温材料理化性能对比 2.2施工步骤 （1） 拆除原有的保温层和保护层， 清除管道上的 尘土与杂物， 保持管道表面干净。 （2）安装管道过渡层 SC-QN 高分子多晶纤维 纸， 以吸收高温金属管道的线性膨胀。 （3）安装 SC-DN 多凝泡沫玻璃管壳第一层 50 mm、 第二层 60 mm、 双层 110 mm， 上下左右错层施 工， 粘合剂使用 SC-WJ 无机聚合物硅凝胶。 （4） 除湿隔离层施工， 在第一层玻璃管壳安装完 毕后， 使用玻璃纤维布对管壳进行双层缠绕， 涂抹阻 燃玛蹄脂， 厚度约 23 mm 左右， 玛蹄脂凝固后形成 隔离层， 可有效隔离水、 水汽等以保证保温效果， 然 后再安装第二层 SC-DN 多凝泡沫玻璃管壳。 新型保温材料在蒸汽管道的应用实践 魏英豪 1, 吴学春1, 李创国2 （1 迁钢公司动力作业部， 2 迁钢公司能源部， 河北迁安 064400） 【摘要】介绍了新型节能环保材料 SC-DN 多凝泡沫玻璃在蒸汽管道上的应用， 可使蒸汽管道表面温度长 期低温有效防止热损失， 达到了节能减排的效果。 【关键词】蒸汽管道； 新型保温； 多凝泡沫玻璃 【中图分类号】TK284.1【文献标识码】B【文章编号】1006-6764 （2015） 11-0049-03 Application Practice of New Heat Insulation Material in Steam Pipelines Wei Yinghao1, Wu Xuechun1, Li Chuangguo2 （1. The Power Supply Dept. of Qianan Steel; 2. The Energy Dept. of Qianan Steel, Qianan, Hebei 064404, China） Abstract The application of new energy-saving and environmental protection material SC-DN coagulation foam glass in steam pipelines is introduced. The material can maintain low temperature on steam pipe surface to prevent heat loss, achieving the effect of energy conservation and emission reduction. Keywords steam pipe; new heat insulation; coagulation foam glass 49 冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015 年第11 期 总 第 189 期 测点温度/益 153 246 349 452 547 651 平均50 测点温度/益 1100 290 354 492 580 690 758 852 983 1078 1198 平均79.55 测点温度/益 180 257 357.8 480 560 659.8 平均65.77 （5） 采用玻璃纤维布对安装完毕的 SC-DN 多凝 泡沫玻璃管壳进行缠绕捆扎， 加强对 SC-DN 多凝泡 沫玻璃管壳保护及牢固性，使用 0.7 mm 铝板进行 外保护层施工。 （6） 所有 SC-DN 多凝泡沫玻璃内层均涂抹 SC- QJ 气凝胶。 2.3改造前管线外表面温度检测情况 2014 年 2 月， 在蒸汽流量 120 t/h， 气温-5.5 益 的工况条件下检测了管道保温层外表面温度。温度 测量使用红外测温仪， 在两根管道上均匀选取 11 个 测温点， 测得温度如表 2。 表 2改造前供冷轧蒸汽管道保温层表面温度检测记录 检测当日，所述蒸汽管道起始端（电厂减压阀 处） 介质温度为 220 益， 管道末端 （冷轧减温站） 介 质温度为 170 益， 蒸汽输送过程因管道表面散热损 失导致的温降为 50 益。 2014 年 5 月 5 日， 在流量 60 t/h， 平均气温 23.2 益的工况条件下对相同蒸汽管道保温层表面温度的 复测数据如表 3。 表 3改造前供冷轧蒸汽管道保温层表面温度复测记录 检测当日，所述蒸汽管道起始端（电厂减压阀 处） 介质温度为 220 益， 管道末端 （冷轧减温站） 介 质温度为 150 益， 蒸汽输送过程因管道表面散热损 失导致的温降为 70 益。 通常，保温层外表面温度与环境温度相差 15 益 以内时的保温效率较好， 即保温层外表面温度在 38 益以下时保温效果较好， 而实际改造前两次测得 的保温外表面平均温度在 60 益 以上， 说明使用岩 棉保温层的保温效果很差。 2.4改造后管线外表面温度检测情况 表 4 为低压管网改造后保温层外表面温度勘测 结果 。 此次勘测于 2014 年 6 月 16 日完成， 环境温 度 35 益。 表 4改造后供冷轧蒸汽管道保温层表面温度检测 改造后蒸汽品质明显提高： 蒸汽管道表面温度不超过环境温度 15 益， 沿 程热损失明显降低。 2013 年冬季公司供冷轧蒸汽压力最低低至约 0.3 MPa，多次影响 DCL 机组低温取向硅钢的正常 生产； 2014 年冬季保温材料改造后公司供冷轧蒸汽 压力从未低至 0.45 MPa， 没有出现影响冷轧生产的 情况。 3节能分析 3.1理论计算 依据国家标准 GB/T17357-2008 设备及管道绝 热层表面热损失现场测定热流计法和表面温度法 的规定， 以下按表面温度法计算。 3.1.1热流密度计算 察院 根据被测物的表面温度、 环境温度及表面换 热系数， 按式 （1） 计算散热热流密度 q： q=琢伊(TW-TF)(1) 式中： q-热流密度， W/m2； 琢 -表面换热系数， W/m2 K； TW-表面温度， K； TF-环境温度， K。 3.1.2表面换热系数计算 式(1)中 琢 的表示表面换热系数， 对于露天布置 的设备及管道， 可按式(2)计算表面换热系数： 琢=11.63+7.0棕姨(2) 50 冶金动力 METALLURGICAL POWER 2015年第 11 期 总 第 189 期 名称计算式单位数量备注 采暖季热损失 Q采Q采越 （驻Q1-驻Q2） 伊H衣1000 kJ1.32E+11采暖季按 120 天计算 非采暖季热损失 Q非采Q非采越 （驻Q1-驻Q2） 伊H衣1000 kJ7.8E+10非采暖季按 245 天计算 节能效益 Q节 Q采+Q非采kJ7.79E+10- 饱和蒸汽焓 h 焓熵图查取kJ/kg2768.86非采暖季介质压力 0.8MPa 折合节约蒸汽量M=Q节衣h衣1000t76038.14- 式中， 棕 -风速， m/s，迁安当地年平均风速为 3.0 m/s。 3.1.3换算后的散热损失 对于常年运行的管道，应将测试环境温度下的 测试值换算到常年运行时平均环境温度下的对应 值， 换算公式如下式。 q忆=q伊 T1忆-Tm忆 T1-Tm 式中： q忆-换算后的散热损失， W/m2； q-测试的散热损失， W/m2； T1忆-常年运行保温结构外表面平均温度， 益； T1-测试时保温结构外表面温度， 益； Tm忆-常年运行平均环境温度， 益； Tm-测试时， 当地环境温度， 益。 3.1.4单位长度散热损失的换算 对于管道，可将单位面积散热损失换算成单位 长度的散热损失值， 按下式换算： q1=qs伊仔伊D 式中： q1-单位管长的散热损失， W/m2； qs-单位面积的散热损失， W/m2； D-保温结构外径， m。 3.2迁钢冷轧蒸汽管道保温改造节能效益计算 3.2.1采暖季蒸汽管道节能效益计算 （见表 5） 表 5保温散热损失计算(厚度 100) 4效益分析 迁钢厂区供冷轧两根 DN500 蒸汽管道全长 4471 m，该蒸汽管道采用 SC-DN 多凝泡沫玻璃保 温投资约 1800 万元； 正常运行采暖期节能效益折合 饱和蒸汽量 47894.11 t （16.6t/h） 、 非采暖期节能效 益折合饱和蒸汽量 28144.03 t （4.8t/h） ， 正常运行年 度节能效益折合饱和蒸汽量共计 76038.14 t，饱和 蒸汽按 100 元/t 计算， 年节能效益总额为 760.38 万 元，投入所述蒸汽管道保温系统节能改造的全部费 用可在 2.4 年内通过节能效益收回。 5结论 通过对以上项目的论述以及改造前后的性能指 数对比分析， 可以得出的结论是： （1）采用新型节能环保材料对该项目更新改造 后， 隔热效果显著， 管道表面温度与环境温度差可大 幅度下降至 15益以内并长期有效。有效降低了蒸汽 系统的热损失， 末端用户使用压力维持在 0.45 MPa 以上， 提升了蒸汽品质， 通过蒸汽保温整改不仅降低 了蒸汽系统的能耗，还提高了蒸汽系统运行的稳定 性， 为迁钢冷扎的生产提供了有力的保障。 （2） 经济效益可观， 可有效降低日常运行维护费 用及综合投资； 投资回收期短， 用于所述蒸汽管道保 温系统节能改造所投入的费用可在短期内（2.4 年） 通过节能效益收回， 后续效益更加客观。 （3） 社会效益方面， 可有力改善厂区环境、 降低 周边环境温度和保障职业健康状况。 收修改稿日期： 2015-07-23 作者简介：魏英豪(1985-)， 男， 2008 年毕业于河北工业大学热能与 动力专业， 供热工程师， 现从事热能专业技术管理工作。 （上接第 48 页） 对