煤化工熱力管網(wǎng)保溫缺陷與整改措施

董德志 ， 喬　潔 ， 崔玉彪 ， 位　朋

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)　453700)

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煤化工熱力管網(wǎng)保溫缺陷與整改措施

董德志 ， 喬潔 ， 崔玉彪 ， 位朋

(河南心連心化肥有限公司 ， 河南 新鄉(xiāng)453700)

摘要：化工生產(chǎn)中高溫管道較多，工質(zhì)在管道傳輸過程中造成的能量損失不容忽視，由于保溫設(shè)備老化與初始設(shè)計(jì)不合理，更加重了熱損失。本文通過對現(xiàn)場保溫情況進(jìn)行調(diào)研，找出保溫中存在的一些問題，并對問題管道提出整改方案，有效減少了管道散熱損失，起到了很好的節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：管道保溫 ； 散熱損失 ； 改造 ； 節(jié)能

0前言

煤化工系統(tǒng)流程長，高低溫介質(zhì)多，管道保溫效果對生產(chǎn)成本的影響很大。部分管道由于年久失修、保溫層破損、保溫材料下沉、保溫厚度選取不合理、恢復(fù)保溫不及時(shí)、異形件未保溫等原因，大大增加了散熱損失。因此，對現(xiàn)有保溫進(jìn)行普查，找出保溫不合理的地方進(jìn)行整改是企業(yè)在節(jié)能減排工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

1保溫現(xiàn)狀

通過紅外熱成像儀、風(fēng)速儀等設(shè)備對現(xiàn)場高溫管道及設(shè)備表面溫度進(jìn)行測量，并結(jié)合設(shè)備環(huán)境溫度與風(fēng)速，對設(shè)備與管道保溫效果進(jìn)行評估。

1.1保溫層厚度選取不合理

對管道外壁溫度進(jìn)行測量，有部分高溫蒸汽管道在環(huán)境溫度34 ℃、無風(fēng)的情況下，管道外壁平均溫度為60 ℃，管道保溫外徑800 mm，放熱系數(shù)α取11.63 W/(m2·K)，根據(jù)GB/T 8175-2008《設(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價(jià)》計(jì)算管道線散熱損失q=π×D0×α×(T-T0)=759.6 W/m，面散熱損失為302.38 W/m2。GB/T8174-2008《設(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價(jià)》給出在550 ℃情況下，管壁、設(shè)備外表最大允許散熱損失為251 W/m2，所測試管道保溫不能達(dá)到國標(biāo)要求。

1.2保溫層外表熱斑

由于施工不良或者保溫材料塌陷，在保溫層外表面存在很多遠(yuǎn)高于其周圍溫度的熱斑，大大增加了管道的散熱損失。在熱斑中心處，最高溫度可達(dá)95.2 ℃，遠(yuǎn)高于其周圍的60.2 ℃。在調(diào)查過程中，這種情況最為普遍，是保溫施工質(zhì)量與保溫材料沉降保溫不良的主要體現(xiàn)。

1.3異形件未進(jìn)行保溫

對于管道支吊架等與主蒸汽管道直接接觸的異形件，未設(shè)置有效的保溫措施。管道支吊架與高溫蒸汽管道直接接觸，但由于其體積較小，外表面形狀復(fù)雜，造成保溫施工困難，在保溫過程中往往會(huì)被忽略，從測溫圖中可以看出，最高溫度達(dá)到了200 ℃，散熱損失嚴(yán)重，且會(huì)造成人員燙傷、火災(zāi)等安全事故，有很大的安全隱患。

1.4管道彎頭處保溫效果不良

在管道彎頭處，普通保溫多采用直接用保溫棉進(jìn)行簡單覆蓋的方法，這就造成了保溫棉褶皺，且容易產(chǎn)生沉降，嚴(yán)重影響了保溫效果。以此彎頭溫度分布為例，保溫外表面正常溫度為55 ℃，而彎頭處最高溫度達(dá)到103 ℃。

1.5檢修完成之后，保溫恢復(fù)不及時(shí)

在生產(chǎn)中，有部分部件檢修比較頻繁，檢修均需要對保溫進(jìn)行拆除并恢復(fù)，拆除與恢復(fù)保溫均需要耗費(fèi)人力與材料費(fèi)用，故部分檢修完成之后，對檢修部件未及時(shí)進(jìn)行保溫恢復(fù)。傳統(tǒng)方式恢復(fù)保溫成本較高，保溫不進(jìn)行恢復(fù)又會(huì)造成大量熱量損失。

2保溫改造措施

2.1保溫材料選用

各主流保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)如圖1所示。

圖1　各保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化圖

目前，硅酸鋁、玻璃棉、巖棉、氣凝膠等保溫材料均在管道保溫中得到了應(yīng)用。其中，硅酸鋁保溫材料應(yīng)用最為廣泛，氣凝膠由于其有極低的導(dǎo)熱系數(shù)、良好的憎水性等優(yōu)點(diǎn)也逐漸進(jìn)入了人們的視野，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是其價(jià)格是硅酸鋁保溫材料的數(shù)倍，大大增加了保溫施工的成本，是否采用應(yīng)根據(jù)單位熱價(jià)進(jìn)行核算。

對于1 000 m管道內(nèi)介質(zhì)溫度530 ℃，外徑426 mm主蒸汽管道，不同保溫方案材料用量及工程造價(jià)見表1。

根據(jù)GB/T 8175-2008《設(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價(jià)》計(jì)算管道及設(shè)備散熱損失及節(jié)能率。方案一采用氣凝膠保溫方案管道散熱面散熱損失224 W/m2，線散熱損失406 W/m；方案二采用硅酸鋁保溫材料管道散熱面損失406 W/m2，線散熱損失1 053 W/m。從表1中可以看出，氣凝膠方案整

表1　兩種保溫方案造價(jià)表

體施工價(jià)格昂貴，但是其管道散熱損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅酸鋁保溫材料，具體采用哪種方案應(yīng)根據(jù)單位熱價(jià)以及資金情況進(jìn)行確定。

2.2經(jīng)濟(jì)保溫厚度選取

在管道保溫過程中，如果保溫層厚度較小，則外表面溫度高，散熱損失增大，然而，若僅一味增加保溫層厚度，那么就增加了保溫的施工費(fèi)用，隨著管道外徑增加，散熱面積也會(huì)增加，增加保溫層的厚度并不一定能夠減少管道散熱損失。管道保溫應(yīng)該隨著工況的不同有不同的最佳經(jīng)濟(jì)保溫厚度，保溫層厚度的確定可以根據(jù)GB/T 8175中保溫層經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算：

式中：D0，保溫層外徑，m；Di，保溫層內(nèi)徑，m；fn，熱價(jià)，元/GJ；λ，保溫材料熱導(dǎo)率，W/(m·K)；τ，年運(yùn)行時(shí)間，h；T，設(shè)備和管道的外表面溫度，K；Ta，環(huán)境溫度，K；Pi，保溫結(jié)構(gòu)單位造價(jià)，元/m3；S，保溫工程投資貸款年分?jǐn)偮剩沪?，保溫層外表面與大氣的換熱系數(shù)，W/(m2·K)。

2.3管道異形件保溫

在管道閥門、支吊架、測量儀表等異形件保溫過程當(dāng)中，檢修頻繁造成了需要經(jīng)常拆卸，傳統(tǒng)的保溫方式在拆除之后材料就被浪費(fèi)，不能重復(fù)進(jìn)行利用，造成了保溫材料的極大浪費(fèi)，增加了保溫成本，同時(shí)，直接保溫對異形件貼合度不夠、縫隙大，也不能保證保溫的效果。對于這種情況的保溫，對異形件外表面進(jìn)行測量，并根據(jù)外表面形狀對保溫進(jìn)行預(yù)制，做成可拆卸式保溫，與異形件貼合度高，保溫效果好，且現(xiàn)場安裝簡單，可以保證多次檢修拆裝，并不會(huì)造成保溫材料的浪費(fèi)。

2.4管道轉(zhuǎn)彎處保溫

對于45 ℃和90 ℃彎頭的保溫施工，可通過鈑金展開放樣的方法將保溫材料加工成弧形的多節(jié)彎形(蝦米腰)敷設(shè)。步驟如下：①通過直接包裹測量的方式確定各層保溫材料的長度，然后將加工好的蝦米腰中心線津貼彎頭的外徑，從彎頭切線處開始施工，將蝦米腰逐節(jié)進(jìn)行固定；②雙層或多層絕熱施工時(shí)，內(nèi)外層應(yīng)壓縫敷設(shè)，逐層捆扎固定，最后敷設(shè)金屬保護(hù)層；③鈑金展開敷設(shè)節(jié)數(shù)建議按照表2進(jìn)行選取。

表2　90°彎頭推薦敷設(shè)節(jié)數(shù)

表3　45°彎頭推薦敷設(shè)節(jié)數(shù)

2.5保溫管理措施

保溫處于設(shè)備及管道的最外層，屬于易損部件，對保溫進(jìn)行有效地防護(hù)能夠提高保溫效果，減少保溫修復(fù)的費(fèi)用，應(yīng)建立針對性的專項(xiàng)管理制度：①現(xiàn)場作業(yè)時(shí)，禁止砸、踩、銳利物刺穿保溫；②拆卸保溫時(shí)，對拆卸部位進(jìn)行編號管理，恢復(fù)時(shí)盡可能對材料進(jìn)行利舊；③建立保溫拆卸臺(tái)賬，拆除保溫均進(jìn)行登記，杜絕漏保溫的現(xiàn)象；④每年設(shè)備停車之前對全廠保溫情況進(jìn)行排查，對于保溫效果不良的地方在設(shè)備停車期間對保溫進(jìn)行更換。

3結(jié)論

熱力管道所散失的熱量品質(zhì)很高，具有一定的隱蔽性，很容易被忽略，并且整改技術(shù)要求低，投資少，有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

對于保溫不良處進(jìn)行保溫修復(fù)，很多保溫材料可以重復(fù)進(jìn)行利用，投入低，投資回收期一般在一年以內(nèi)，及時(shí)進(jìn)行排查并修復(fù)；氣凝膠等保溫材料保溫效果優(yōu)勢明顯，可以對硅酸鋁材料進(jìn)行替代，但是投資成本也較高，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行論證；經(jīng)常進(jìn)行保溫的異形件應(yīng)該選用可拆卸式保溫，雖然初始投資高，但是不僅能夠減少熱量損失，也能夠在以后檢修中保溫恢復(fù)降低大量保溫成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

我國精細(xì)化工農(nóng)藥中間體發(fā)展前景廣闊我國是世界農(nóng)藥精細(xì)化工中間體的主要生產(chǎn)國和供應(yīng)國，發(fā)展前景十分廣闊。其中1，2，4-三氯苯，鄰甲酚，鄰苯二酚，壬基酚是最重要的農(nóng)藥中間體。1，2，4-三氯苯主要應(yīng)用于農(nóng)藥麥草畏、殺螨砜、五氯酚鈉、五氯酚等的合成;鄰甲酚主要用于高效除草劑的合成;鄰苯二酚是重要的低毒高效新型氨基甲酸酯類農(nóng)藥呋喃丹、殘殺威、乙霉威的中間體;壬基酚是一種多用途的非離子表面活性劑，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥乳化劑;間甲酚主要用于合成農(nóng)藥殺蟲劑。

近年來，由于國內(nèi)外逐步加強(qiáng)了對其下游產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，國際市場上高純度1，2，4-三氯苯需求旺盛。另外，由于林丹的禁止和限制使用，在國外發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，傳統(tǒng)的三氯苯原料日益減少，有機(jī)氯產(chǎn)品的生產(chǎn)也逐漸減少，也導(dǎo)致了目前全球三氯苯，特別是高純度的1，2，4-三氯苯供應(yīng)緊張。這些因素都給我國1，2，4-三氯苯的生產(chǎn)發(fā)展提供了很好機(jī)遇。

由鄰苯二酚生產(chǎn)的新型氨基甲酸酯類殺蟲劑，如呋喃丹、殘殺威、乙霉威等，由于毒性低，效果好，被世界衛(wèi)生組織推薦為的家庭害蟲和倉儲(chǔ)害蟲防治藥劑中的優(yōu)良品種，市場需求會(huì)也在逐漸增多。

壬基酚是烷基酚中的最大宗產(chǎn)品，具有良好的去污、潤濕和滲透、分散、增溶乳化等功能，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥乳化劑，是石油化學(xué)工業(yè)和有機(jī)合成工業(yè)中最重要的中間體。而對間甲酚的市場需求，增長速度基本保持在年均8%~10%的水平，發(fā)展速度穩(wěn)定。

另外，由于精細(xì)化工具有功能化、高性能化、專用化、高附加值化的優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)低碳、環(huán)境友好的工藝，是實(shí)現(xiàn)國家提出的節(jié)能減排目標(biāo)，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的一條總要路徑，國家對其的重視程度大大增加。對精細(xì)化工農(nóng)藥中間體行業(yè)的發(fā)展也十分有利。

因此，我國精細(xì)化工農(nóng)藥中間體行業(yè)在受到市場需求增多和政府鼓勵(lì)發(fā)展的雙重有利影響下，具有非常好的發(fā)展前景。

中圖分類號：TQ050.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1003-3467(2016)01-0058-03

作者簡介：董德志(1989- )，男，助理工程師，從事化工設(shè)計(jì)及節(jié)能減排方面的研究工作，E-mail：dongdezhi2015@163.com。

收稿日期：2015-12-18