納米氣凝膠絕熱氈在煙管保溫中的應(yīng)用

郭石宇 火箭軍士官學(xué)校

納米氣凝膠絕熱氈屬于一種耐高溫，憎水型柔性保溫材料，其成分98%為空氣，是一種由納米級(jí)粒子聚集并以空氣為分散介質(zhì)的新型非晶固態(tài)材料，具有獨(dú)特光學(xué)、熱學(xué)及電學(xué)性能，可用于650℃以下的高溫區(qū)域，是實(shí)現(xiàn)高效隔熱與最低能耗的最佳產(chǎn)品，目前氣凝膠是導(dǎo)熱系數(shù)最低、保溫性能最好的材料，已在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

一、氣凝膠絕熱氈優(yōu)點(diǎn)

1.保溫性能較強(qiáng)，隔熱效果為傳統(tǒng)石棉繩保溫的3～5倍。

2.保溫層厚度較薄，與傳統(tǒng)材料相比絕熱性更強(qiáng)，熱損失或冷損失更小，空間利用率更高。

3.憎水性較強(qiáng)，具有強(qiáng)大的憎水性能，在隔絕液態(tài)水的同時(shí)又允許水蒸汽通過。

4.防火性能強(qiáng)，A級(jí)防火阻燃，可長(zhǎng)期耐高溫。

5.隔聲抗振，對(duì)設(shè)備進(jìn)行保溫的同時(shí)，還可以起到吸聲抗噪、緩沖振動(dòng)等功能，提高環(huán)境質(zhì)量，保護(hù)設(shè)備。

6.具有柔性，抗拉、抗壓強(qiáng)度較好，可有效抵抗暴力施工，長(zhǎng)期使用也不會(huì)出現(xiàn)下沉、變形等問題。

7.安全環(huán)保無(wú)污染，不含對(duì)人體有害物質(zhì)，安裝便捷、可拆解、可重復(fù)使用，廢料可通過填埋進(jìn)行處理。

8.輕巧方便，易于切割，容易操作，適合各種復(fù)雜外形要求及狹窄空間。

二、煙管保溫材料應(yīng)用對(duì)比

柴油機(jī)排煙管保溫作為柴油機(jī)安裝的重要環(huán)節(jié)，關(guān)乎柴油發(fā)電機(jī)組效能的正常發(fā)揮，而排煙管直徑一般較大，體積較大、安裝位置空間狹小且屬于高空作業(yè)。使用傳統(tǒng)石棉繩保溫工作難度大，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而納米氣凝膠絕熱氈的應(yīng)用無(wú)論在安裝效率上還是在保溫效果上都有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。下面將傳統(tǒng)排煙管保溫法與氣凝膠絕熱氈保溫法作以下對(duì)比。

（一）傳統(tǒng)排煙管保溫法

1.柴油機(jī)排煙管采用Φ25mm石棉繩保溫，保溫層總厚度為55mm，保溫層外設(shè)金屬鐵皮進(jìn)行保護(hù)。

2.保溫前應(yīng)將石棉繩晾干（如果石棉繩沒有晾干，在柴油發(fā)電機(jī)組運(yùn)行時(shí)將發(fā)出刺鼻的氣味），保溫時(shí)將Φ25mm石棉繩在煙管外纏裹兩遍，纏繞層應(yīng)均勻、密實(shí)，石棉繩纏好后用Φ25mm×25mm×0.5mm鍍鋅鐵絲網(wǎng)包扎牢固。

3.采用石棉灰、石棉絨、普通水泥混合攪拌制成的石棉水泥漿抹面，石棉灰、石棉絨、普通水泥的體積配合比為3：2：1，抹面應(yīng)均勻、光滑，厚度為10mm～15mm。

4.待石棉水泥層完全干燥后，采用0.5mm～0.7mm厚度鍍鋅鐵皮或不銹鋼鐵皮包裹煙管作為保護(hù)層。

5.法蘭、閥門及補(bǔ)償器不做保溫處理，法蘭兩側(cè)應(yīng)留出1.2倍螺栓長(zhǎng)度距離，并在其端部抹出60°～70°的斜坡。

（二）納米氣凝膠絕熱氈保溫法

為了達(dá)到節(jié)約能源、降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高施工效率的目標(biāo)，對(duì)柴油機(jī)排煙管的保溫有了新的創(chuàng)新，就是采用納米氣凝膠絕熱氈保溫。在柴油機(jī)排煙管保溫工程中，采用納米氣凝膠絕熱氈進(jìn)行保溫處理逐漸普及，與石棉繩保溫材料相比，效果更加理想，且應(yīng)用方法也更加精簡(jiǎn)、方便，具體做法如下：

1.保溫時(shí)將Φ20mm的納米氣凝膠絕熱氈在煙管外纏繞兩遍，保溫總厚度為40mm，每層氣凝膠絕熱氈纏好后用鋼打包帶或18#鐵絲包扎牢固，纏繞層均勻、密實(shí)即可。

2.兩遍納米氣凝膠絕熱氈安裝完畢后，使用耐高溫玻璃絲布纏繞一遍。然后采用0.5mm～0.7mm厚度鍍鋅鐵皮或不銹鋼鐵皮包裹煙管作為保護(hù)層。

通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，納米氣凝膠絕熱氈安裝工序簡(jiǎn)便，大大提高了保溫效率。

三、煙管保溫材料的應(yīng)用實(shí)例

在某煙管保溫工程中，管道外包鍍鋅鐵皮，管道規(guī)格為DN516mm，環(huán)境溫度為20℃，介質(zhì)溫度為610℃，基本的保溫要求為外層設(shè)計(jì)溫度不超過45℃，熱損失量不超過最大規(guī)定值。分別采用石棉繩、納米氣凝膠絕熱氈作為保溫材料，對(duì)兩種保溫方案進(jìn)行對(duì)比，分別測(cè)量?jī)煞N保溫方法的厚度、表面溫度、用料量，線熱損失、節(jié)能率等參數(shù)，如表1所示。

表1 煙管保溫方案對(duì)比

由上表可知，兩種方案中的保溫計(jì)算均與設(shè)計(jì)要求（不超過45℃）相符合。相比之下，納米氣凝膠絕熱氈在用料、節(jié)能方面具有更大優(yōu)勢(shì)，當(dāng)表面溫度在41℃（±0.5℃）條件下，與傳統(tǒng)保溫方式相比，納米氣凝膠絕熱氈的材料用量?jī)H為35.4%。由此可見，采用納米氣凝膠絕熱能氈能夠在很大程度上減少保溫材料的用量，減小材料占用的面積，這些優(yōu)勢(shì)在柴油機(jī)煙管保溫工程中更加突出。雖然上述兩種方案在表面溫度問題上較為接近，但由于納米氣凝膠絕熱的氈保溫層厚度較小，因此散熱面積相對(duì)較小，單位長(zhǎng)度內(nèi)熱損失量低，保溫效果更加理想。與傳統(tǒng)保溫方式相比，在節(jié)能率上節(jié)省了25.2%，具有明顯的保溫效果。

綜上所述，柴油機(jī)煙管保溫采用納米氣凝膠絕熱氈替代石棉繩，能有效提高煙管保溫施工的進(jìn)度，同時(shí)又能降低施工難度，提升了空氣質(zhì)量及環(huán)境，提高了煙管保溫的質(zhì)量，成為工程施工中柴油機(jī)保溫的最佳材料，未來將在更多的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。