Armaflex低温保冷系统技术交流.pdf

Armacell低温深冷绝热系统 介绍 Armacell China 沙建华 Armacell Worldwide 柔性绝热材料的市场和技术领导者 前身为阿姆斯壮世界有限公司的隔 热材料部 最早成立于1860年 1899开始研发绝热制品并于1953年 发明Armaflex 2 500 名雇员 销售额为5亿7千万欧元 2011 在全球35个国家设有分支机构 全球13个国家设有20家工厂 公司总部 Armacell International GmbH Robert Bosch Stra e 10 D 48153 M nster Germany 参与制定美国产品标准ASTM C534 参与制定中国产品标准GB T 17794 参与制定欧盟产品标准EN 14304 参与欧盟减少CO2排放量课题成员 欧盟绝热材料标准一体化委员 中国绝热材料标准化委员会委员 中国消防技术标准化委员会委员 中国省能材料应用技术委员会委员 具备ISO9001和ISO14001认证企业 阿乐斯绝热材料公司简介阿乐斯绝热材料公司简介 Atlanta US EL 40 employees Begur Spain EL PE 60 employees Pfaffnau Switzerland PE 35 employees Trezzano Italy EL 52 employees Sroda Slaska Poland EL 31 employees EL 15 employees Melbourne Australia EL 15 employees Bangkok Thailand Panyu China EL 99 employees EL PU 59 employees Zeulenroda Germany Muenster Germany EL 277 employees Friesenhofen Germany Sundries PU 109 employees Oldham UK EL PE 128 employees Mebane US EL 99 employees Sao Paolo Brazil EL 99 employees Souzhou China EL 99 employees South Holland US EL 99 employees Conover US EL 40 employees Spencer US EL 99 employees Thimister Clermont B 十三个国家二十家工厂 总部位于德国十三个国家二十家工厂 总部位于德国 India 阿乐斯 IMPS 业务与产品 1994起在石油化工领域的规模化应用 Arma Chek 外护层系统 耐高温 Armaflex 弹性体绝热材料 Armaflex 低温绝热系统 Armasound 工业降噪系统 阿乐斯公司阿乐斯公司IMPS 业务范围业务范围 石油化工石油化工 烯烃冷区烯烃冷区 低温罐区低温罐区 Armacell IMPS 的主要应用市场 天然气行业天然气行业 LNG接收站接收站 LNG液化工厂液化工厂 LNG冷能利用冷能利用 Armacell IMPS 是一支由应用技术专家 材料专家 构成的全球化工作团队 分别为工业 船舶及石 油化工等领域提供针对性的专业解决方案 市场市场 海洋及近海应用海洋及近海应用 FPSO漂浮式储油生产船漂浮式储油生产船 油气钻采平台油气钻采平台 LNG运输船运输船 各类船舶各类船舶 煤化工等其他化工行业煤化工等其他化工行业 MTO煤制烯烃煤制烯烃 煤制甲醇 合成氨煤制甲醇 合成氨 煤制天然气煤制天然气 煤层气液化煤层气液化 Advanced Insulation Systems solutions 欧洲最大的欧洲最大的LNG工厂工厂 SnowWhite 液化工厂液化工厂 位于挪威北边北极圈冰雪 覆盖的巴伦支海 石油集 团Statoil投资约45亿欧元 来开采这个天然气资源 天然气通过海底管道输送 到160公里以外的 Melkoya岛 在岛上建成 欧洲最大的天然气液化厂 共采用Armaflex柔性深冷 绝热材料60000平方 天然气行业应用案例天然气行业应用案例 Fluxys LNG 接收站项目接收站项目 比利时的 Fluxys LNG 接收站采用了阿乐 斯的柔性深冷绝热 系统和工业降噪系 统产品 应用温度 0 170 C 天然气行业应用案例天然气行业应用案例 European Space Agency 应用位于荷兰的欧 盟太空研究中心超 过15年 管线温度最低 196 C 耐受每年多次从 196 C 到 30 C 之 间的急剧升降温循 环 30 40分钟 Proven performance 辽河油田天然气处理厂辽河油田天然气处理厂 辽河油田天然气处 理厂在2008年开始 采用LT D柔性深冷 绝热系统 应用温度 0 170 C 天然气行业应用案例天然气行业应用案例 大连大连 LNG 接收站项目接收站项目 中石油大连 LNG 接 收站采用了阿乐斯 的柔性深冷绝热系 统 应用温度 0 196 C 天然气行业应用案例天然气行业应用案例 山西晋城液化天然工厂 煤层气液化工厂 管线温度低至零下 170 部分采用LTD LT Armaflex进行保冷 2010年开始施工 2011年投产使用 天然气行业应用案例天然气行业应用案例 韩国韩国Lotte 乙烯项目乙烯项目 于2008年竣工的韩 国乐天化工扩建项 目中管线和交换器 的保冷工程 Armaflex LT 低温绝 热系统采用金属外 护层 应用温度 0 C 到 183 C 石油化工 煤化工等化工行业应用石油化工 煤化工等化工行业应用 中石化广州乙烯项目中石化广州乙烯项目 于2008年和2009年陆续对 几个乙烯储罐进行保冷改 造 并于2011年大修期间 进行了大规模管线保冷改 造 Armaflex LT 低温绝热系统 替代传统泡沫玻璃 分别采用Arma Chek 和金 属外护层 石油化工 煤化工等化工行业应用石油化工 煤化工等化工行业应用 中石化茂名乙烯项目中石化茂名乙烯项目 于2008年和2010年陆续对 乙烯储罐和冷区管道进行 保冷改造 Armaflex LT 低温绝热系统 替代传统泡沫玻璃 采用金属外护层 石油化工 煤化工等化工行业应用石油化工 煤化工等化工行业应用 石油化工 煤化工等化工行业应用石油化工 煤化工等化工行业应用 EBIC 合成氨工厂合成氨工厂 2008年竣工的隶属 于Egypt Basic Industries Corporation液氨厂 全面采用ArmaSound 工业降噪系统 属于保冷吸音绝热 应用 AUM 合成氨工厂合成氨工厂 2009年竣工的位于 特立尼达Point Lisas 的液氨厂 隶属 Methanol Holdings Trinidad Ltd 采用了ArmaSound低 温吸音降噪系统 石油化工 煤化工等化工行业应用石油化工 煤化工等化工行业应用 海洋应用 造船 平台 海洋应用 造船 平台 FPSO等等 英国英国BP FPSO项目项目 于1996年竣工的英 国BP Amoco Schiehallion FPSO Armaflex NH 低温绝 热系统采用 Armachek T 非金属 外护层 英荷英荷SHELL EA FPSO项目项目 1999年竣工的英荷 壳牌 EA FPSO Armaflex NH 低温绝 热系统采用 Armachek T 非金属 外护层 海洋应用 造船 平台 海洋应用 造船 平台 FPSO等等 中海油番禺中海油番禺FPSO和西江和西江 FPSO项目项目 中海油番禺FPSO和 西江FPSO采用了 Armaflex Class1 采用Armachek D 非 金属外护层 海洋应用 造船 平台 海洋应用 造船 平台 FPSO等等 中油海中油海63号石油钻采平 台项目 号石油钻采平 台项目 2008年 中石油海 洋公司的中油海石 油钻采平台采用了 Armaflex Class1 采用Armachek D 非 金属外护层 海洋应用 造船 平台 海洋应用 造船 平台 FPSO等等 胜利油田海洋公司采油 平台项目 胜利油田海洋公司采油 平台项目 2008年开始 中石 化胜利油田海洋公 司在多个平台上采 用了采用了Armaflex 和Armachek D 非金 属外护层系统 使 用效果良好 并在 持续采用 海洋应用 造船 平台 海洋应用 造船 平台 FPSO等等 Armacell 系统及解决方案 阿乐斯公司是目前唯一一家采用弹 性体材料提供全面解决方案的绝热 材料制造商 1 绝热系统 2 吸音系统 3 吸音绝热系统 提供专业安装方案以保障系统最优 性能和长期可靠运行 提供预制保冷件为时间紧迫的大修 抢修项目进一步缩短工期 由应用技术专员提供现场培训和协 调施工组织计划 针对产品和系统的试验和认可 除了委托第三方机构进行产品检测外 Armaflex 低温弹性体材料还通过了苛刻的 第三方认可 例如 由英国劳氏船级社Lloyd s在现场验 证并出具关于Armaflex绝热吸音系统可用 于多次低温 196 C 循环的技术认可 证书 2007年挪威船级社DNV通过了对Armaflex LTN低温弹性体材料的燃烧安全型式认可 开发和设计深冷环境下的聚合物 阿乐斯公司委托英国南安普敦大学的工业 低温研究所进行产品系统的系统试验 该低温研究所属于世界最知名的工业低温 应用材料的权威科研机构之一 该机构对阿乐斯的各类弹性体材料在低温 下机械和绝热性能进行试验和评价 研发试验对安装在液氮 196 C 管路 上的绝热系统进行三次升降温循环 安装 在热电偶用来监测聚合物在冷却过程中的 表现 同时观察每层材料的状况 Armaflex 低温系统 Armaflex Cryogenic Systems Armaflex LTD Armaflex LT Armaflex LT Metal Cladding 可用于温度范围 200 C 125 C的管线或设备的保 冷绝热 特别适合用于液 化天然气LNG 165 C 管线的保冷 LNG管道有频繁剧烈移动时需增设铝箔耐磨层 Armaflex 低温系统 Armaflex LT Armaflex LTD 用于低至 200 C的深冷管 线 两种材料的组合使绝 热系统全面优化了低温下 机械及保冷性能 LTD 减振层兼顾绝热层 提供低温下弹性和机械强 度 LT 主保冷层 提供优异的 绝热和抗水汽渗透性能 1 2 200 125 C 低温二烯烃聚合物 低温丁睛聚合物 金属外护层 绝对的优势 对机械撞击的分散和缓冲 具备内在抗冲击特性的绝热系统 可以广泛吸收和分散施加在局部位置的外界应力 可以避免出现应力集中导致的材料开裂现象 可以避免出现硬质发泡材料因撞击导致的低温下开裂现象 165 C pipeline Armaflex LTD Armaflex LT Armaflex LTD Armaflex LT Armaflex Cryogenic Systems 丁腈橡胶低温弹性体发泡材料丁腈橡胶低温弹性体发泡材料 LT Armaflex 40 50 kg m3 最高使用温度 105 C 0 033 0 0001 Tm 透湿系数 1 98 x 10 11g m s Pa 氧指数 32 火焰蔓延指数FSI 25 ASTM E84 低溫下拉伸強度 0 18 MPa 40 0 038 Mpa 165 二烯烃聚合物低温弹性体发泡材料二烯烃聚合物低温弹性体发泡材料 LTD Armaflex 60 70 kg m3 最高使用温度 125 C 0 038 0 0001 Tm 氧指数 32 火焰蔓延指数FSI 25 ASTM E84 低溫下拉伸強度 0 25 MPa 165 低溫下彈性 壓縮強度 0 20MPa 165 10 壓縮量 Armaflex 低温弹性体发泡材料与传统保冷材料的比较低温弹性体发泡材料与传统保冷材料的比较 可燃不燃 PIR PUR泡沫玻璃Armaflex 低温系统 0 020 0 060 PIR PUR HCFC141b 泡沫玻璃Armaflex 低温系统 导热系数 防火性能 需要隔汽层无需隔汽层 PIR PUR泡沫玻璃Armaflex 低温系统 抗水汽渗透性能 困难容易 PIR PUR泡沫玻璃Armaflex 低温系统 可施工性 PIR PUR CO2 无需设置 伸缩缝 需要设置 伸缩缝 PIR PUR 泡沫玻璃Armaflex 低温系统 相对管道膨胀伸缩移动的处理 困难可以重复 PIR PUR泡沫玻璃Armaflex 低温系统 保冷材料的可重复利用 差好 PIR PUR泡沫玻璃Armaflex 低温系统 保护管道设备抗机械冲击性能 Armaflex 低温弹性体发泡材料与传统保冷材料的比较低温弹性体发泡材料与传统保冷材料的比较 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 PIR Thermal Conductivity 0 0 005 0 01 0 015 0 02 0 025 0 03 0 035 6550220 25 50 75 100 125 165 Temperature deg C K Value W mK 深冷环境下低温弹性体材料导热系数呈线性陡降趋势 与深冷环境下低温弹性体材料导热系数呈线性陡降趋势 与PIR导热系 数实际非常接近 因此 导热系 数实际非常接近 因此LNG管路选型厚度也接近 管路选型厚度也接近 低温弹性体导热系数与温度对应曲线低温弹性体导热系数与温度对应曲线PIR导热系数与温度对应曲线导热系数与温度对应曲线 PIR的实际导热系数的实际导热系数 由于产品存在热物理性能 老化 现象 国际上通常要求由于产品存在热物理性能 老化 现象 国际上通常要求PIR进行导热系数 测试时 样品存放时间应为生产后 进行导热系数 测试时 样品存放时间应为生产后180天以后 国内往往忽视该测试要求 天以后 国内往往忽视该测试要求 PIR的美标的美标ASTM C 591 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 市场上供应的很多普通市场上供应的很多普通PIR PUR无法满足设计规范无法满足设计规范SH3010 石油化工设备和管道 隔热技术规范 对保冷材料氧指数的要求 石油化工设备和管道 隔热技术规范 对保冷材料氧指数的要求 30 氧指数 材料持续燃烧所需的最小氧气浓度 用以评价材料的可点燃性的难易程度氧指数 材料持续燃烧所需的最小氧气浓度 用以评价材料的可点燃性的难易程度 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 目前石油天然气行业普遍采用的评价材料火焰传播性能的标准 目前石油天然气行业普遍采用的评价材料火焰传播性能的标准 ASTM E 84 Armaflex 低温弹性体火焰传播指数低温弹性体火焰传播指数FSI 25 属 于美国国家消防协会规定的难燃性最高 火焰 传播最小的 属 于美国国家消防协会规定的难燃性最高 火焰 传播最小的A类材料 类材料 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 Armaflex低温弹性体材料除氧指数低温弹性体材料除氧指数 32 以外 还通过了国际海事组织对材料燃 烧安全性能的苛刻检测 产品可以用于船舶工业 以外 还通过了国际海事组织对材料燃 烧安全性能的苛刻检测 产品可以用于船舶工业 IMO Resolution MSC 61 67 Annex 1 Part 5 Surface Flammability Test 美国ASHRAE handbook chapter 32 WVP can be critical in design because water vapor can penetrate materials or systems that are unaffected by water in the liquid form thermal properties of insulation materials are negatively affected as the moisture or vapor content of the insulation material increases 绝热材料的绝热材料的抗水汽渗透性能在设计阶段就是 一项需要考虑的重要参数 抗水汽渗透性能在设计阶段就是 一项需要考虑的重要参数 因为即使绝热系统 本身是憎水型的 环境中的水蒸气依然可以渗 透到系统中去 因为即使绝热系统 本身是憎水型的 环境中的水蒸气依然可以渗 透到系统中去 由于保温材料中水汽的积 累 绝热材料热物理性能会受到持续损害 由于保温材料中水汽的积 累 绝热材料热物理性能会受到持续损害 水汽渗透长期作用 2 2 W mK 冰 凝结水 冰 凝结水 0 56 W mK 干燥保温层干燥保温层 0 033 W mK 100 C 每进入每进入1 的水 汽 导热系数上升 约 的水 汽 导热系数上升 约6 水汽导热系数 0 56W m K 导热系数与水汽渗透之间的关系 水汽渗透长期作用 材料的透湿系数 Water Vapour Permeability 1 m 1 m g m2 s 单位单位 g m s Pa 材料的透湿系数 的测试 干杯法 Armaflex低温弹性体材料的闭泡结构 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 PIRLT低温弹性体低温弹性体 透湿系数 g m s Pa 2 0 5 0 x 10 9 32 可施工性普通 可现场发泡但发泡均 匀性差 异形件难处理 成型管套及成卷板材 柔软 易施工 膨胀伸缩缝严格施工需设置膨胀伸缩缝 防止因管道低温位移导致材 料挤压破碎 弹性伸缩材料无需设置伸缩 缝 保护管道抵抗机械撞击差 脆性材料易碎好 弹性系统可有效吸收和 分散应力 材料的重复利用性一旦打开防潮层破坏 不可 重复使用 可部分重复使用 使用寿命3 5年 取决于防潮层正常使用10年以上 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 性能泡沫玻璃低温弹性体保冷系统性能泡沫玻璃低温弹性体保冷系统 抗水汽渗透性能材料本体可以防潮 但因为 需要大量接缝且接缝为物理 粘接 所以仍需依赖额外防 潮层 如表面涂抹玛蹄酯 优异 既是保冷层又是防潮 层 不需要额外防潮层 导热系数 0 0 04 0 0550 030 0 038 防火性能不燃材料 但仍需采用可燃 类粘接剂和玛蹄酯防潮层 难燃类 氧指数 32 可施工性很差 损耗可高达35 异 形件仍需内部聚氨酯发泡 成型管套及成卷板材 柔软 易施工 膨胀伸缩缝严格施工需设置膨胀伸缩缝 防止因管道低温位移导致材 料挤压破碎 弹性伸缩材料无需设置伸缩 缝 保护管道抵抗机械撞击脆性材料易碎好 弹性系统可有效吸收和 分散应力 材料的重复利用性拆卸时易破碎 无法利用可部分重复使用 环保性施工时大量产尘无粉尘 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 采用LT低温弹性体原聚氨酯发泡绝热 石化烯烃厂冷区 石化烯烃厂冷区 90 C Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 石化厂低温管线大修图片石化厂低温管线大修图片 低温弹性体 幅宽高达1 0 1 5m 管道上采用成卷板材安装 接缝少 工期短 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 制冷压缩机 制冷压缩机 100 C Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 维护维修带冷施工维护维修带冷施工 Armaflex 低温弹性体发泡材料的优势 液化天然气液化天然气LNG城市门站 城市燃气管网气源站城市门站 城市燃气管网气源站 Thickness Calculation for LNG Insulation Principle of insulation thickness calculation 绝热厚度计算的原则 Condensation Control basic and major requirements for LNG pipe tanks and equipments 防结露控制 Heat Gain boil off Control mainly for storage tank but applies to most of LNG pipe in most cases 控制冷损失 Personnel Protection mostly for boil off pipe gas pipe or other pipeline where only personnel protection is required for insulation 人员保护 Thickness Calculation for Cryogenic Insulation Thickness Calculation for LNG Insulation Formula for Condensation Control for cylinder e g pipeline 1 2 2 0 2 0 1211 0 2 0 2 D DD TTD TTTT D D n D D o sas s 2 2 1 1 0 11 0 1 0 1 o sas DD TTD TT D D n D D 2 2 12 2 0 12 0 2 0 2 DD TTD TT D D n D D sas s insulation thickness in total m 1 insulation thickness of Armaflex LTD m 2 insulation thickness of LT Armaflex m D0 O D of bare pipe m D1 O D of LTD layer m D2 O D of LT layer m 1 thermal conductivity of LTD layer W m K 2 thermal conductivity of LT layer W m K s external surface coefficient W m2 K T line temperature T1 interface temperature between LTD and LT Ta ambient temperature Ts external surface temperature Thickness Calculation for LNG Insulation Formula for Condensation Control for flat surface e g large tanks sas TT TT 11 1 insulation thickness in total m 1 insulation thickness of Armaflex LTD m 2 insulation thickness of LT Armaflex m 1 thermal conductivity of LTD layer W m K 2 thermal conductivity of LT layer W m K s external surface coefficient W m2 K T line temperature T1 interface temperature between LTD and LT Ta ambient temperature Ts external surface temperature sas s TT TTTT 1211 sas s TT TT 12 2 Thickness Calculation for LNG Insulation Formula for Condensation Control Ts external surface temperature should always be over dew point of ambient environment which can be obtained from Ambient Temperature and RH Iterative computation is needed 170 C 50 C 5 C 15 C Thickness Calculation for LNG Insulation Formula for Heat Gain boil off Control 21 2 20 1 1 1 2 1 2 1 DD D n D D n TT q s a q heat flow of insulated pipe W m for linear pipe W m2 for flat surface D0 O D of bare pipe m D1 O D of LTD layer m D2 O D of LT layer m 1 insulation thickness of Armaflex LTD m 2 insulation thickness of LT Armaflex m 1 thermal conductivity of LTD layer W m K 2 thermal conductivity of LT layer W m K s external surface coefficient W m2 K T line temperature Ta ambient temperature 25 W m2is used for heat gain limit in most cases for LNG insulation application 22 2 1 1 1 D TT q s a Thickness Calculation for LNG Insulation Formula for Personnel Protection 1 2 20 1 1 11 2D D n D D n q TTs q heat flow of insulated pipe W m for linear pipe W m2 for flat surface D0 O D