關於復合矽酸鹽保溫材料在蒸汽管道保溫中的應用

論文類別:工學論文 > 材料工程學論文
論文標簽:保溫材料論文
論文作者: 杜洪波
上傳時間:2012/12/10 9:16:00

摘 要 對電廠主蒸汽管道外表面溫度超標現象進行分析,提出改造技術方案及施工工藝要求,介紹復合矽酸盐保溫材料在蒸汽管道節能改造中的成功應用。

  關鍵词 汽管道 保溫節 能環保 應用

  一、改造前保溫存在的問題电廠12MW 次高温次高壓機組主蒸汽管道,原设計保溫材料是硬質成型微孔矽酸鈣,在運行中由於機組啟、停時管道產生熱位移,交變擠压;管道的輕微震動;长期高溫使用等原因,造成矽酸鈣碎裂粉化,形成很多裂縫,保温材料的熱密封性能下降,蒸汽管道熱能容易向外散發。同時保溫材料塌陷出現空洞,特別是在水平管與垂直管段交接的弯頭處出現脫節,保溫效果很不理想,外表面溫度平均55℃,局部溫度高達150℃以上,散热損失較大。

  按GB4272 - 92《設備及管道保温技術通則》,在設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於50℃的規定,外表面溫度已經超标。因此,節能降耗工作成為需要解決的當務之急,同時管道的保溫節能改造既是技術的需要,是企業管理的重要內容,也是节能降耗的重要途徑,因此電厂於2005 年對1#、2# 機組主蒸汽管道進行了保溫節能改造。

  二、保温材料的選擇

(一)保溫材料性能對比成型微孔矽酸鈣產品具有質地較硬、抗熱震性、可塑性差,容易碎裂粉化、容重較高、材料規格種類多、材料管理工作量大等缺點。

  復合硅酸鹽纖維板和復合矽酸鹽膏產品具有質地柔軟、密度低、導熱系數小、優良的熱穩定性及抗熱震性、優良的抗拉強度、無腐蝕無汙染、施工簡便可塑性強、使用壽命長,受熱膨脹小,外包鐵皮不會有拉裂、凹凸等優點,其保溫效果特別好。

  (二)產品綜合經濟效益

復合硅酸鹽纖維板和復合硅酸鹽膏保溫材料在相同工藝條件下,其使用厚度為硬質成型微孔矽酸鈣保溫材料的五分之三,可使管道外保護層用量相應減少18%,散熱損失相應減少20%。無論是一次性投資,還是每年的散熱損失費用等方面,均以使用復合矽酸鹽纖維板和復合矽酸鹽膏保溫材料為最經濟,且具有良好的綜合經濟效益。

  (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合矽酸鹽纖維板和復合硅酸鹽膏保溫材料。

  三、改造的施工技術方案及工藝要求(一)拆除从鍋爐主蒸汽出口集箱至汽轮機高壓缸範圍內管道上的原保溫结構,清除幹凈管道表面的灰塵和鐵锈。

  (二)使用復合硅酸鹽膏保溫材料直接在管道、閥門表面進行涂抹,形成厚度為20mm 的基礎保溫層。

  (三)在主蒸汽管道基礎保溫層上用細铁絲捆紮3 層復合矽酸鹽纖維板,每層厚度为25mm,將它錯缝粘貼,並用復合矽酸鹽膏保溫材料塗抹保温層的縫隙,保證其保溫的密封性能。在第1、2、3 層復合矽酸鹽纖維板外用細铁絲網整體捆紮、勒緊,防止保溫層滑動、錯位。外使用復合硅酸鹽膏保溫材料進行厚度為20mm 的密封塗抹,形成厚度為95mm 的主保溫層。

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  (四)在主蒸汽管道主保溫層上,用細铁絲捆紮一層復合矽酸鹽纖維板,厚度為25mm,將它錯縫粘貼,並用復合矽酸鹽膏保溫材料塗抹保溫層的縫隙,保證其保温的密封性能。在第4 層復合矽酸鹽纖維板外用細鐵絲網整體捆紮、勒緊,防止保溫層滑動、錯位。外使用復合矽酸鹽膏保溫材料進行厚度为10mm 的密封塗抹,形成厚度為35mm 的加強保溫層。

  (五) 主蒸汽管道保溫層構成為基礎保溫層(20mm)、主保溫層(95mm)和加強保溫層(35mm), 總厚度為150mm。

  ( 六) 最外層金屬保護層的材料用0.8mm 鋁皮封包, 相鄰搭接不小於40mm,並在適當的位置留出自由膨脹余量。安裝時,應緊貼保溫層,環向接縫、縱向接縫和水平接缝必須上搭下,成順水方向。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,使彎頭鋁皮的环向、縱向都能連接成牢固的整體,不會產生脫節現象。

  (七)施工後的保溫層,不得覆蓋設備的銘牌、儀表等。設備的名稱、介質流向標識、色標及時按原樣恢復。

  四、改造後的效果及經濟性分析

(一)改造前後監測點的外表面溫度對比将彎頭作為監測點, 對其改造前、後彎頭监測點處的外表面溫度測温。實施了保溫節能改造後,外表面溫度完全符合GB4272 - 92 規定的標準,原超温點已經消除,平均溫度下降22℃,保溫效果得到了明显的提高。

  (二)改造前後的散熱損失對比

散熱損失通常以熱流密度q(W/m2)表示。散熱損失与散熱面積之乘積,就是該面積的散熱量,所以散热面積內的散熱損失表示了該區域的保溫狀況,該項指标是檢驗熱力設備保溫效果的主要指標1. 改造前散熱损失:主蒸汽溫度為550℃,平均外表面温度為T w 前= 55℃,按同一環境溫度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超過標準值。

  2. 改造後散熱損失:

平均外表面溫度為T w 後= 33℃,按同一環境溫度25℃計算:α 改造後為9.82W/(m2.k);q 改造後為78.56W/m2。

  可以看出,改造後的散熱損失比標準值降低。

  (三)改造後的經济性分析

單位換熱量的對比分析計算, 其中主蒸汽管道保溫後外表面換熱面積A=900m2。

  降低散熱損失Δq = q 改造前-q改造後= 249.04W/m2, 降低率q % =76%,減少熱流量損失ΔΦ =A Δq =224136 W。

  改造後1h 內減少散熱量,即節能Q=ΔΦ×h = 806889.6kJ, 以機組年運行6000h,鍋爐熱效率η = 90%計算,運行1 年即可節約標準煤量B b =QbQη×h= 183540kg,燃煤單价按1000 元/t 計算,每年節約資金:183.54×1000 = 183540 元,取得了顯著的經濟效益。

  四、結束語

(一)通過對1#、2# 機組主蒸汽管道進行保溫节能改造後,平均外表面溫度由55℃下降至33℃,其能源利用率、環保性能都有较大的提高,減少了機組的散熱損失及對環境的熱汙染。

  ( 二) 運行1 年即可節約標準煤量184t,節約燃煤資金約18 萬元,同時減少煙氣及硫化物的排放,取得了良好的經濟效益和社會效益,復合矽酸鹽保溫材料值得在其他熱力管道保溫節能環保改造中推廣使用。

  參考资料:

[1] 水利電力部電力規劃設計院,火力發電厂熱力設備和管道保溫油漆設計技術規定,(SDGJ59-84)1984

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