鋼鐵公司蒸汽管道保溫情況的探討★

王鐵民，張庭鈺

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山063200）

1 某鋼鐵公司蒸汽管道保溫情況

1.1 管道保溫情況簡介

保溫材料一般是指導(dǎo)熱系數(shù)小于或等于0.2 W/（m2K）的材料。在建筑和工業(yè)中采用良好的保溫技術(shù)與材料，往往能起到事半功倍的效果。在民用建筑領(lǐng)域，使用1 t優(yōu)質(zhì)的絕熱制品，1 a可節(jié)約1 t石油。工業(yè)設(shè)備與管道的保溫，采用良好的絕熱措施與材料，可顯著降低生產(chǎn)能耗和成本，改善環(huán)境，同時有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

根據(jù)目前鋼鐵工業(yè)進(jìn)行的保溫材料前期調(diào)研，以及現(xiàn)場運(yùn)行及檢修人員的反饋信息，現(xiàn)在廣泛使用的巖棉、硅酸鋁纖維等傳統(tǒng)保溫材料，在使用一定時間后，會出現(xiàn)表觀結(jié)構(gòu)的變化，如硅酸鋁纖維毯硬化變薄導(dǎo)致容重升高，或者部分部位纖維松散膨脹脫落等現(xiàn)象，這說明材料會因?yàn)殚L周期的使用較新安裝時發(fā)生一定的變化。

由于每一種保溫材料，其在高溫環(huán)境下都會發(fā)生一定的物理性能和化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，對保溫效果造成一定的影響，大多引起導(dǎo)熱系數(shù)的升高保溫效果降低，如果短時間內(nèi)發(fā)生變化，則代表保溫材料的保溫時效性較差。鋼鐵行業(yè)中普遍存在蒸汽管道保溫材料保溫性能差的問題。

1.2 某鋼鐵公司保溫情況調(diào)研

某鋼鐵公司與我國鋼鐵工業(yè)使用的保溫材料基本相同，廣泛使用礦物棉類，如巖棉、玻璃絲綿以及硅酸鋁毯等材料作為主要的保溫材料（設(shè)計導(dǎo)熱系數(shù)為0.045 W/（m·K），存在保溫性能不良、能耗較大現(xiàn)象，按照國標(biāo)采取抽樣測試的方式對煉鋼蓄熱器、燒結(jié)環(huán)冷余熱鍋爐煙道等典型熱力設(shè)備及蒸汽管網(wǎng)進(jìn)行保溫性能測試、分析，測試結(jié)果如表1，表2，下頁表3，表4。

表1 蓄熱器本體試驗(yàn)測試結(jié)果

表2 管網(wǎng)試驗(yàn)測試結(jié)果

2 分析結(jié)論

由以上統(tǒng)計表數(shù)據(jù)可看出，目前散射損失均超過相應(yīng)介質(zhì)溫度下國標(biāo)GB/T 8174—2008《設(shè)備及管道絕熱效果的測試與評價》中規(guī)定的最大允許散射損失值，其位置及超標(biāo)情況如下頁表5所示。

表3 燒結(jié)煙風(fēng)煤管道試驗(yàn)測試結(jié)果

表4 現(xiàn)場使用保溫材料浸泡及形變測試結(jié)果

表5 散熱損失超標(biāo)情況統(tǒng)計表

目前散熱損失超過相應(yīng)介質(zhì)溫度下國標(biāo)GB/T 15910—2009《熱力輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的最大允許散射損失值的位置及超標(biāo)情況如表6所示。

表6 散熱損失超耗能效益計算

通過對保溫層外表面溫度測溫數(shù)據(jù)、現(xiàn)場材料導(dǎo)熱系數(shù)測試數(shù)據(jù)分析及散射損失計算結(jié)果可知，現(xiàn)有熱力設(shè)備、蒸汽管道的保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)較高、隔熱能力較差，同時因受潮濕、老化等因素影響散熱損失較大，須改進(jìn)優(yōu)化保溫材料、保溫方法減少散熱損失、降低能耗。

3 某鋼鐵公司蒸汽管道保溫改造情況

3.1 供煉鋼RH蒸汽管道保溫改造

某鋼鐵公司啟動鍋爐供煉鋼RH用DN300蒸汽管道（長度1 066 m）是保證煉鋼RH穩(wěn)定高產(chǎn)的重要蒸汽輸送管道。目前，受潮濕、老化及材料性能等因素影響，管道保溫層保溫隔熱能力下降。按國標(biāo)GB 18021—2000—T設(shè)備及管道絕熱層表面熱損失現(xiàn)場測定表面溫度法測定，在不同工況下管道兩端蒸汽溫降達(dá)70～110℃，測量管道保溫層表面平均溫度為110℃，存在較大的熱量損失，既浪費(fèi)能源又不利于煉鋼RH生產(chǎn)保障，而且給職工的日常檢查、操作帶來了安全隱患。

目前，2臺啟動鍋爐是煉鋼RH供汽的主要設(shè)備，因供汽管道散熱大致使鍋爐主汽溫度須保持330℃才可保證煉鋼使用，同時主汽以減溫減壓形式外送S2管網(wǎng)（須減至200～300℃，0.8～1.0 MPa）。因煉鋼RH用汽量波動大，致使主汽以減溫減壓形式外送S2管網(wǎng)量變化較大、減溫裝置無法快速跟進(jìn)調(diào)節(jié)汽溫，偶有外送S2蒸汽略超300℃現(xiàn)象，給設(shè)備帶來了一定的安全隱患。

2019年12月完成該蒸汽管道保溫改造：主要是是將管道現(xiàn)有的硅酸鋁保溫棉改為導(dǎo)熱系數(shù)更小、保溫性能更好、使用壽命更長的多凝熱屏障發(fā)射玻璃保溫材料。改造完畢后，蒸汽管道保溫層表面溫度由112℃下降至14℃，管道兩端溫降由75℃下降至17℃（見圖1），效果達(dá)到預(yù)期，通過對比近三個月的數(shù)據(jù)，兩月累計節(jié)約折合高爐煤氣355 m3。高爐煤氣按照0.12元/m3進(jìn)行計算，預(yù)計全年可實(shí)現(xiàn)效益200余萬元。

圖1 蒸汽管道保溫改造

3.2 后期計劃

通過對某鋼鐵公司各熱力設(shè)備及煙風(fēng)管道、蒸汽管道全面測試分析，按散熱損失輕重程度及生產(chǎn)使用重要性安排陸續(xù)進(jìn)行高性能保溫改進(jìn)，近期可采取措施如表7。

表7 散熱損失超耗能效益計算

4 結(jié)論

蒸汽管道的保溫意義十分重大，尤其是我國將節(jié)能減排納入長期國策之后保溫意義顯得更為重要，保溫性能的好壞直接關(guān)系著鋼鐵行業(yè)能否完成節(jié)能降耗的工作。本文通過對某鋼鐵公司蒸汽管道等熱力設(shè)備保溫情況的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)該鋼鐵公司熱力設(shè)備保溫情況非常不理想。通過對蒸汽管道保溫進(jìn)行改造，將管道現(xiàn)有的硅酸鋁保溫棉改為導(dǎo)熱系數(shù)更小、保溫性能更好、使用壽命更長的多凝熱屏障發(fā)射玻璃保溫材料，保溫性能得到大幅度的提升，為后續(xù)其他熱力設(shè)備保溫改造提供借鑒依據(jù)。