一、长距离输送蒸汽保温管的应用探究
1、随着我国城镇化的发展,集中供热需求逐年大幅度增加,而国内对环保要求也原来越高,致使我们供热热源需要远离城镇中心区,合理利用远距离热源供热是我们供热行业的趋势,实现远距离供热也是势在必行的;
2、实施远距离供热的必要性(1)节能环保政策;(2)环保要求;(3)适应城镇化建设;(4)保护环境,减少污染。
长距离输送存在的问题及应对措施
1、压力损失问题
供热管网的压力损失取决于管道走向、运行流量等方面,在设计角度,在规划红线内,尽量减少不必要转折等影响压降产生的因素,同时对涉及到供热范围进行实地勘察,确认近期负荷和预测长期供热负荷,以便达到最优化的设计;在材料角度,严格选用设计院设计使用材料,不能将就,不能盲目认定不符合实际要求的保温管道产品的可行性,改变设计规定材料必须经过设计院确认;在施工角度,施工要按照设计要求进行,不得因为现场情况随意改变施工工艺和施工流程,根据实际情况确实需要做改变需经设计院论证确认后方可进行。
2、温降问题
长距离输送最大的问题在于温降,供热保温管网核心在于保温,长距离输送对于保温管道的保温材料提出了更高的要求。与传统保温管道不同,长距离输送供热管网需要在入口供热参数一定的情况下保证出口的供热参数,尤其是在温降和热损失上,这就对保温材料提出来更高的要求 ,需要选用导热系数小、密度较低、结构稳定的保温材料,这类材料的选用能有力的保证保温管网热损失和温降,已达到最优的供热参数。
二、传统架空蒸汽管道案例分析
理论计算值
实际测算值
公里温降低达到28.6℃,热损失达到486.3KWh
三、长输预制架空蒸汽保温管道结构
蒸汽钢管——纳米气凝胶5-10mm(硅酸铝针丝毯)——耐高温反射层——硅酸钙瓦70-210mm——耐中温反射层——聚氨酯30mm——镀锌钢板螺旋外护管 0.8—1.5mm(或铝合金薄壁管≥0.6mm)。
结构图:长输架空蒸汽保温管结构
长输预制架空蒸汽保温管道材料
纳米气凝胶
1. 孔隙率很高,可高达99.8%;它有数百万计的微孔和皱摺,如果把1立方厘米的气凝胶拆开均布,它能填满一个有足球场那么大的地方。
2.纳米级别孔洞,可达到20nm;
3. 高比表面积,可高达1000㎡/g;
4. 低密度,可低至0.003g/cm3,耐高温。
5. 气凝胶独特的结构决定了其具有极低的热导率,常温下可以低至0.012W/(m·K),比空气的导热系数还低。
硅酸铝针丝毯
微孔硅酸钙瓦
1.强度高:在同容重保温材料中是无机硬质绝热材料中强度最高的保温材料。(结构稳定性好)
2.耐热性:在使用温度范围内不变形(耐高温400—1000℃以上)。
3保温隔热性:导热系数比其它硬质块状绝热材料低(70℃导热系数为0.046)。
4.为无石棉产品防火阻燃。
5.耐老化抗腐蚀,无环境污染。
镀锌钢板螺旋外护管
(1)施工成本低,综合性价比高;
(2)有机材料保温,结构稳定,保温效果好 ,热损失小;
(3)外护管强度高,抗冲击、划伤、穿刺能力强且使用寿命可达30年以上;
(4)防水性能好,耐候性更好;
(5)新型支架的应用使管道更稳定,安全系数更高;
(6)保温管整体寿命长;
(7)外观美观度高。
镀锌钢板螺旋外护管选用建议:
(1)不同管径选用在厚度0.8-1.5mm;
(2)锌层厚度≥275g/㎡(锌含量);
(3)钝化要求达到Cr3;
(4)钢板母材碳含量在0.05%-0.1%之间;
(5)镀锌板强度240MPa-400MPa。
(反射层、聚氨酯保温层、管道防腐在这里不再讨论)
长输预制架空蒸汽保温管道案例实物图
长输预制架空蒸汽保温管道重点问题解析
热损失和温降
(1)保温管道本身散热损失;(选用低导热系数保温材料和合理的保温结构)
(2)管道管件部位散热损失,尤其是在长输蒸汽保温管网中热损失超过30%来自于管托部位;管托型式的选用不容忽视!
隔热管托(固定):
固定隔热管托的技术要求:
(1)隔热瓦块耐压强度≥6.5MPa,抗折强度≥1.5MPa;
(2)温度350℃时,导热系数≤0.24W/m•K;
(3)摩擦系数≤0.1;
(4)软质隔热层(气凝胶毡)厚度为15~20mm(压实);滑动/导向管托彻底杜绝了热桥的产生,降低热损失!
长输架空蒸汽管网补口
1、使用镀锌钢板螺旋管进行补口,实现补口材料与保温管道外护管同材质同形式,保证整个管网的美观性;
2、独有专利技术,采用先进的补口工艺,保证补口位置的密封性和保温材料的衔接性能;
3、发泡机现场发泡,保证聚氨酯保温层优异的保温性能;
4、补口注料孔焊接工艺保证了其完整性,实现全密封性。
案例分享
项目参数:河北某长输供热管道项目,用热量为50t/h,设计参数为350℃,2.5MPa,管线长度为15km,使用DN450管道输送,铺设形式为架空,实际使用参数为267℃,2.3MPa,要求终端参数为220℃,2.0MPa。
保温结构:蒸汽钢管——纳米气凝胶毡10mm——耐高温反射层——硅酸钙瓦140mm——耐中温反射层——聚氨酯35mm——镀锌钢板螺旋外护管 1.2mm。
运行参数:出口温度为221.2℃,出口压力为2.166MPa,全程平均温降45.8℃,全程平均压降0.134MPa。