管道是指用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)接成的用于輸送氣體、液體或漿體的裝置。在工業(yè)和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。無論地上還是地下敷設(shè)，管道的保溫與加熱、防腐與安全等都是非常重要的問題。
對(duì)于供熱管網(wǎng)來說，熱網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，即使有良好的保溫，熱水管網(wǎng)的熱損失仍占總輸送熱量的5%~8%，蒸汽管網(wǎng)占8%~12%。當(dāng)前，面對(duì)能源短缺問題，建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，減少熱損失和能源浪費(fèi)、提高熱能利用效率，廣泛采用新型優(yōu)質(zhì)隔熱保溫材料，對(duì)我國環(huán)境改善、經(jīng)濟(jì)建設(shè)健康穩(wěn)定發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一、保溫現(xiàn)狀
1、傳統(tǒng)保溫總體保溫壽命一般是三年，最多五年需要徹底更換。保溫材料短時(shí)間的更換表明傳統(tǒng)保溫材料性能衰減很快，設(shè)備和管道的熱損失很高，導(dǎo)致運(yùn)營維護(hù)成本很高。另外每3－5年更換一次導(dǎo)致重復(fù)投資。
2、傳統(tǒng)保溫材料下沉，下部厚度為上部的兩倍。說明傳統(tǒng)保溫材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，老化粉化現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致保溫性能不均勻，熱損失較高。
3、保溫層拆除之后管道表面腐蝕嚴(yán)重，壁厚變薄，有部分管線不能達(dá)到壓力要求，存在安全隱患，并導(dǎo)致鍋爐的負(fù)荷增加，運(yùn)營成本增加。
二、解決方案
針對(duì)上述問題，通過采用新型保溫材料——科昂氣凝膠保溫氈便可完美解決。
科昂氣凝膠保溫氈是通過特殊的復(fù)合工藝，將具有極低導(dǎo)熱系數(shù)的氣凝膠與無機(jī)纖維等復(fù)合而成的柔性氈狀新型保溫材料，具有眾多優(yōu)點(diǎn)：
1、卓越的隔熱保溫性能。納米級(jí)的孔洞結(jié)構(gòu)能夠有效阻止熱量傳遞，導(dǎo)熱系數(shù)最低可至0.015W/（m?K），散熱損失比傳統(tǒng)材料降低20%以上，保溫節(jié)能效果遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)無機(jī)保溫材料，可大幅降低能耗，節(jié)約能源。另外，在達(dá)到同等保溫效果，保溫層厚度僅為傳統(tǒng)保溫材料的1/3-1/5，大幅提高空間利用率，使安裝檢修更容易更便捷，有效節(jié)省運(yùn)輸、倉儲(chǔ)、人工和時(shí)間成本。
2、氣凝膠優(yōu)異的防水抗壓特性使其壽命可以長達(dá)20年以上，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)材料。
3、獨(dú)有的納米三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)提供了超凡的高溫穩(wěn)定性，隔熱性能恒定持久。
4、高達(dá)99%的憎水率，杜絕腐蝕?？瓢簹饽z保溫氈疏水透氣性好，不吸水不吸潮，可防止水汽對(duì)流產(chǎn)生的傳熱效應(yīng)，防止內(nèi)部水汽聚集，杜絕保溫層下銹蝕，延長管道及設(shè)備的使用壽命。
5、較好的柔性與抗拉、抗壓強(qiáng)度，可抵抗野蠻施工，長期使用不沉降、不變形。避免了長期高溫或受到振動(dòng)而產(chǎn)生變形堆積和保溫性能急劇下降的現(xiàn)象。
6、綠色環(huán)保，化學(xué)性能穩(wěn)定，高溫下不分解，無有害氣體放出，保證員工健康、環(huán)境質(zhì)量及設(shè)備安全。
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氣凝膠保溫氈與傳統(tǒng)保溫材料對(duì)比 |
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| 氣凝膠保溫氈 | 傳統(tǒng)材料 | |
| 保溫厚度 | 薄，傳統(tǒng)材料的1/3-1/5 | 厚 |
| 導(dǎo)熱系數(shù) | 低，保溫效果不衰減 | 高，保溫效果衰減快 |
| 使用壽命 | 20年 | 3-5年 |
| 耐溫性能 | 耐溫高，長期使用無變化 | 耐溫低，長期使用老化、粉化、形變 |
| 防腐性能 | 40納米孔徑，水蒸氣可以透出，水無法滲入，憎水率高達(dá)99%，保護(hù)管道不被腐蝕 | 外加疏水劑，常年使用疏水性能逐漸喪失，易腐蝕 |
| 運(yùn)營維護(hù) | 抗壓能力強(qiáng)，可卷繞、可折疊、可剪裁，并可重復(fù)使用，運(yùn)營維護(hù)簡單方便，運(yùn)營成本低 | 材料結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)沉降、上薄下厚，導(dǎo)致保溫性能不均勻，而且保溫性能衰減快，導(dǎo)致運(yùn)營成本逐年增加 |
| 投資成本 | 初期投資較高，但2-3年可收回 | 初期投資小，對(duì)保溫要求不嚴(yán)格或內(nèi)外溫差小的場(chǎng)合性價(jià)比較高 |
三、應(yīng)用示例
以350℃、4.5MPa、流量80t/h，外徑為φ325蒸汽管道為例，設(shè)計(jì)三個(gè)方案進(jìn)行對(duì)比：
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保溫方案 |
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方案一 |
方案二 |
方案三 |
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氣凝膠保溫氈 |
10mm×2層 | 10mm×2層 |
0 |
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復(fù)合硅酸鹽氈 |
50mm×2層 | 40mm×3層 |
50mm×3層 |
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鋁箔 |
2層 | 2層 |
2層 |
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總造價(jià) |
99萬 | 70萬 |
45萬 |
不考慮傳統(tǒng)方案中因復(fù)合硅酸鹽沉降引起的保溫效果變差的現(xiàn)象，根據(jù)GB/T 8175-2008《設(shè)備及管道絕熱效果的測(cè)試與評(píng)價(jià)》計(jì)算散熱損失，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)及工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，結(jié)果見下表：
| 保溫效果和節(jié)能率 | |||
| 方案一 | 方案二 | 方案三 | |
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保溫后直徑（mm) |
565 | 585 | 625 |
| 表面溫度(℃） | 32 |
33 |
35 |
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管道熱流密度（W/㎡） |
134.7 | 152.6 |
177.1 |
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管道線熱流密度（W/㎡） |
239 | 280.4 |
347.6 |
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1公里管線溫降(℃） |
4.8 | 5.6 |
6.9 |
| 節(jié)能率（%） | 31.2 | 19.3 |
0 |
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環(huán)境溫度20℃，無風(fēng) |
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可以看出：
1、采用方案一、二進(jìn)行保溫，節(jié)能率可分別達(dá)到31.2%、19.3%。管線每公里溫降由原來的6.9℃降至4.8℃，這就意味著每10km的管線，客戶端的溫度可提高20℃以上。
2、采用方案一、二進(jìn)行保溫，每1km管線每年可分別節(jié)能3127.6GJ、1937.0GJ，以熱價(jià)55元/GJ進(jìn)行計(jì)算，可折合人民幣17.2萬元、10.7萬元。意味著采用方案一、二中的氣凝膠復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，可分別在3年、2年左右將增加的一次性投資成本收回。假設(shè)蒸汽管線的折舊周期為10年，方案一、二可帶來的經(jīng)濟(jì)效益分別為120萬元、80萬元以上。
