LNG管道保冷方式和保冷材料的选择

1、LNG 管道保冷方式和保冷材料的选择龚明;钱永刚;肖松;田晔伟LNG4LNGLNG(PIR)材料性能的建议.【期刊名称】煤气与热力【年(卷),期】2015(035)011【总页数】4 页(P60-63)【关键词】LNG 管道保冷材料;真空管;泡沫玻璃;三聚酯泡沫;低温闭泡弹性材料【作 者】龚明;钱永刚;肖松;田晔伟【作者单位】北京市煤气热力工程设计院有限公司,北京 100032;北京市煤气热力工程设计院有限公司,北京 100032;北京市煤气热力工程设计院有限公司,北京100032;北京市煤气热力工程设计院有限公司,北京 100032【正文语种】中 文【中图分类】TU996.7LNGLNG 厂

2、站的经济效益和运行安全。LNGLNG道保冷方式和材料的选择进行研究。LNG 管道保冷方式及应用现状目前 LNG 管道有两种保冷方式，一种是采用奥氏体不锈钢真空管道(以下简称真空管道)，另一种是采用奥氏体不锈钢管外覆保冷材料。这两种保冷方式目前在不同场所都有应用。真空管道真空管道在国内 LNG 工程中的应用时间较长，技术成熟，检测和使用的标准规矩都比较齐全。其保冷效果好，但价格较高，需要在工厂预制，制造周期较长，一般多用在关于保冷要求较高的重要工程项目和橇装设备上。 采用奥氏体不锈钢管外覆保冷材料采用外覆保冷材料是指为减少 LNG 在管道输送进程中的冷量损失，常采用外覆包扎多孔绝热材料的堆积绝热

3、方式关于低温管道进行保冷。国内市场上常用的传统保冷材料有聚氨酯(PUR)和泡沫玻璃。泡沫玻璃在国内 LNG 工程中的应用时间较长，其检测和使用的标准规矩都比较齐全。三聚酯泡沫(PIR) 是聚氨酯(PUR)的改性产品，其物理性能与防火性能比聚氨酯更优异，在欧美发达国家已经开始在石化能源工程、建筑和环保节能等领域得到应用。在我国，PIR 处于刚刚起步发展阶段，只有在 LNG 和液态乙烯等燃气和石化领域有应用。泡沫玻璃和三聚酯泡沫价格比真空管道低廉，制造工艺相关于简单。目前新型低温闭泡弹性保冷材料在国内 LNG关于其检测和使用，都还没有相应的标准规矩，相关性能还缺乏充分的实践试验。在 阻湿性能、可施

4、工性、管道的热应力适应性等方面，新型低温闭泡弹性保冷材料要 比上述保冷材料性能好。LNG 管道保冷方式和材料的比较真空管道结构真空管道由内管、外管以及多层绝热材料组成，内外管之间的夹层内由多层绝热材料复合填充，以减少辐射传热;将夹层抽成高真空状态，以降低关于流传热;内外管之间用低热导率的材料作支撑，以减少热传导，从而把内管冷量损失控制到最低，充分满足低温液体输送的要求。真空管道采用真空法兰连接。结构见图 1。图 1 真空管道结构 性能特点真空管道热导率低，热导率随管道规格不同而不同;无需隔汽层，法兰等接头部位 的处理较困难;只限于管子和部分管件可采用真空管;防火性能为不燃级(A 级);安装非常

5、复杂，需要用火用电，进行焊接等工序，关于施工技术要求高;由于需要长期维 持真空度，维持成本很高;热应力处理需要设置专用膨胀节;因金属管道直接外露， 保护性(抗冲击性)较差;使用寿命取决于真空度，需要定期抽真空，否则真空度下降且35优点及缺陷优点:冷损失小，保冷效果最好;管道所占空间小。缺陷:价格较高，运输以及现场施工要求高;维修困难，更换周期长;失效后，现场无法维修，关于生产影响大。三聚酯泡沫(PIR)采用三聚酯泡沫保冷的结构聚异三聚氰酸酯泡沫，也称为聚异氰脲酸酯泡沫，简称三聚酯泡沫(PIR)，是由聚合异氰酸酯与聚醚多元醇为主原料，再加上催化剂、阻燃剂及环保型发泡剂，经专门配方和在严格工艺条件

6、下充分混合、反映、发泡生成的闭孔硬质泡沫聚合体。是聚氨酯发泡绝热材料(PUR)的改良产品。采用三聚酯泡沫保冷的结构是以三聚酯泡沫作为保冷层，玻璃棉作为伸缩缝，保冷层外设防潮层，最后用金属板作保护层。结构见图 2。 性能特点3060kg/m3，较轻;热导率在 0 时为 0.027 W/(mK);隔热原理为氟利昂发泡，湿阻因子为 4060， 必需外加防潮层才可使用，而且材料极易吸水，易造成绝热系统失效;防火性能为难燃级(B1则需现场发泡，容易造成漏点，经常结露或结霜;施工需要切割，部分需要现场发但仍可能发生由于管道因热应力移动造成材料碎裂现象，伸缩缝会造成水汽通路， 损坏系统防潮性能;保护性(抗冲

7、击性)较差，硬质材料关于集中应力的分解十分有限， 关于设备和管道的保护作用有限;该材料不可以反复使用;环保性较差，采用损坏性工 质氟利昂发泡，施工有粉尘污染;由于材料吸水速度快，所以使用寿命短，一般为23a1.31.5 倍;造价较低，是低温闭泡弹性保冷材料造价的 0.9 倍;不能带冷施工;目前国内无相应的国家标准和行业标准。图 2 采用三聚酯泡沫保冷的结构优点及缺陷优点:适用温度范围广(19612032外加防潮层;施工工序复杂;维修困难。2.3 泡沫玻璃(FG)采用泡沫玻璃保冷的结构泡沫玻璃是由碎玻璃、发泡剂、改性添加剂和发泡促进剂等，经过细粉碎和均匀混合后，再经过高温熔化、发泡、退火而制成的

8、无机非金属玻璃材料。采用泡沫玻璃保冷的结构是以泡沫玻璃为保冷层，矿棉作为伸缩缝，保冷层外再敷设防潮层，最后用金属板作保护层。结构见图 3。图 3 采用泡沫玻璃保冷的结构 性能特点该材料为硬质、玻璃、闭孔高温发泡材料，密度为 160250 kg/m3，较重，管道荷载很大;热导率在 0 时为 0.050.06 W/(mK)，目前没有深冷测试数据;隔热原理为二氧化碳发泡，湿阻因子为 1.3105，必需外加防潮层才可使用，材料本身不易吸水，但由于接缝过多，接缝处理又较困难，因此容易造成保冷失效;防火性能为不燃级(A 级);由于材料重，安装较困难，切割易造成玻璃屑污染，施工需要特别防护，施工垃圾较多;施

9、工需要使用锯、刷子、钢丝等，但不能处理复杂设备和管件，这些部位需要使用其他保冷材料;需要设置伸缩缝以吸收管道热应力，损坏系统防潮性能，由于材料脆，更易断裂;保护性(抗冲击性)较差，由于是硬质材 料无法保护设备，而且由于玻璃的硬度很高还会关于管道和设备表面造成划伤，遇到 集中应力极易碎裂;不可以反复使用;属于高耗能产品，玻璃屑、粉尘污染严重，施工需严格防火，避免粉尘进入眼睛和肺部;由于接缝很难处理，接缝和管件部位易5 a 左右;比三聚酯泡沫和低温闭泡弹性保冷材料都厚，厚231.35JC/T 6472014泡沫玻璃绝热制品。优点及缺陷优点:适用温度范围广(200400 );不吸水;强度高;具备不燃

10、特性;一般用于大型低温储罐的保冷基础中。缺陷:热导率高，需外加防潮层;线膨胀系数很大;施工工序复杂，维修困难;管道荷载大。2.4 低温闭泡弹性保冷材料采用低温闭泡弹性保冷材料的结构低温闭泡弹性保冷材料主要由丁腈橡胶聚合物发泡(LT)和二烯烃泡沫(LT)组成。管道和设备温度高于50LT于50 时，内层采用 LT 柔性保冷材料，外层采用 LT 柔性保冷材料(若干层)。LT196LTLT LT4。图 4 采用低温闭泡弹性保冷材料的结构 性能特点该材料为弹性、闭孔的橡胶+二烯烃挤出发泡材料，密度为 4060 kg/m3，属轻质材料，管道荷载小;热导率在 0 时为 0.033 W/(mK)，在165时为

11、 0.021 W/(mK);隔热原理为氮气发泡，阻湿隔汽性能好，湿阻因子1 104，无需隔汽层;防火性能为难燃级(B 级)，美国防火 A 级;弹性材料易于安装，即使复杂设备也无需动火、动电，关于工人技术要求不高;保护性(抗冲击性)较好，弹性材料为设备和管道提供有效保护，分解集中的应力，既保护设备又保护人员，且弹性材料不会碎裂;反复利用性好;环保性能好，无粉尘、无纤维，契合欧盟 RoHS 环保标准，不含 10aGB/T 177942008柔性泡沫橡塑绝热制品。优点及缺陷优点:LT 材料阻湿性能高;LT 材料低温下弹性好;安装施工方便;局部损坏修复方便;施工周期短。缺陷:LT 材料阻湿性差，LT

12、材料耐低温性差。国内规矩关于保冷材料耐燃烧性能的要求关于于保冷材料耐燃烧性能，各相关规矩的要求并且不完全一致。GB 502642013工业设备及管道绝热工程设计规矩第 4.6.1 条关于绝热材料及制品的燃烧性能等级规则:被绝热设备或管道表面温度大于 100 时，应选择不低于国家标准建筑材料及制品燃烧性能等级GB 8624 中规则的 A2 级材料。被绝热设备或管道表面温度小于或等于 100 时，应选择不低于国家标准建筑材料及制品燃烧性能等级GB 8624 中规则的C 级材料，当选择国家标准建筑材料及制品燃烧性能分级GB 8624 中规则的B 级和 C 级材料时，氧指数不应小于 30%。SH 301020004.1.14.1.230%。设备和管道的保温结构应用非燃烧材料组成，保冷结构可由阻燃材料组成。GB/T 427220085.2.17.3.230%。在物理、化学性能满足工艺要求的前提下，应优先选用经济的保冷30%。GB/T173932008覆盖奥氏体不锈钢用绝热材料规矩关于覆盖奥氏体不锈泡沫橡塑等绝热材料。其中特别关于氯化物含量、氟化物、硅酸盐及钠离子含量进行了规则。3国内消防部门大部分并且没有关切到这点。结论液化工厂和加气站中的关键 LN