石化裝置中常用保溫材料的介紹

邢 芳

(中海油石化工程有限公司，山東 青島 266061)

保溫是使熱量的散發傳導速度減慢的方法，是一種科學、高效的節能技術措施。隨著石化裝置的規模的擴大，設備和管道的散熱量損失也越大，因此選擇合適的保溫材料也是提高企業節能的重要環節。本方主要就石化裝置中常用的保溫材料性能及特點進行介紹，并通過案例分析過程，介紹保溫材料的選擇方法。

1 保溫材料的種類

1.1 巖棉

巖棉是指以天然巖石、工業礦渣等為主要原料制成的。巖棉可加入酚醛樹脂制成，或者直接貼面縫合成氈、板、帶、管殼、縫氈、貼面氈等各種制品。巖棉的生產量大，采購方便，具有良好的保溫和防火功能，但是耐溫低，結合劑易揮發污染環境，有害健康。

1.2 玻璃棉

玻璃棉是采用天然礦石如石英砂、白云石、蠟石等為主要原料，配以其它如純堿、硼酸等化工原料熔制成玻璃，在熔融狀態下借助外力拉制、吹制或甩成極細的纖維狀材料，纖維之間為立體交叉，互相纏繞，形成許多細小的孔隙，起到保溫隔熱、吸聲降噪及安全防護等作用。玻璃棉的化學成分屬玻璃類，是一種人造無機纖維，具有抗菌防霉、耐老化、抗腐蝕、化學性能穩定的特性。

1.3 硅酸鈣絕熱制品

硅酸鈣絕熱材料是以氧化硅、氧化鈣和增強纖維(如石棉、玻璃纖維)為主要原料而制成的一種保溫材料。硅酸鈣絕熱材料具有容重小、導熱系數低、耐高溫的特點，是無機硬質絕熱材料中強度最高的保溫材料。硅酸鈣保溫制品主要有兩種，一種是托貝莫來石為主要成分，一種是硬硅鈣石為主要成分，根據原料和反應條件不同，最高使用溫度前者為650℃，后者為1050℃左右，是工業保溫材料中使用最多的材料。

1.4 復合硅酸鹽保溫制品

復合硅酸鹽(鎂鋁)制品是一種新型輕質高效保溫材料，是由天然礦物質硅酸鎂鋁、海泡石、珍珠鹽填料為主，再輔以填料、助劑、粘結劑等按一定比例復合而成的新型保溫隔熱材料。集封閉微孔結構與網狀纖維結構為一體，具有涂料與保溫材料的雙重性。可長期使用、不易老化、不變質、無毒無味、可塑性強。復合硅酸鋁鎂高溫配方成分中加有特種原料，其高溫絕熱性能高、導熱系數小，被廣泛用于石油化工裝置上的設備、管道、閥門工程，是各種熱力罐體、管道等設備的保溫隔熱、耐高溫、節約能源的理想材料。

2 保溫材料性能對比

2.1 施工性能

巖棉類制品：因含有有機樹脂，韌性差，在管道保溫施工時不好處理，接縫處易形成倒“V”型散熱口，影響保溫絕熱效果。由于結合劑使用過程中不斷揮發，發出難聞的氣味，有害人身體健康，不利于環保。

玻璃棉制品：可長期使用，不易老化，不變質，無毒無味，但由于纖維較短小，添加結合劑，所以韌性差，抗拉強度小，不宜施工大管道和保溫設備。

硅酸鈣保溫材料：屬于半硬質或硬質保溫材料，平直管道施工性良好，但在管道或設備異型部位，比較難于處理，易于形成縫隙，收縮變形，影響工程美觀。并且破損率高、回收率低，施工難度較大。硅酸鎂/鋁保溫卷毯：幅面大，強度高，柔韌性好，可隨意造型、噴涂，特別適用于適宜于任意曲面形狀施工，且冷熱施工皆宜。良好的附著性，使用中不需要捆扎，從而減少施工工序，降低原材料的消耗。

2.2 使用壽命

巖棉和玻璃棉制品中，均含有樹脂結合劑，超過200℃時有機樹脂開始慢慢揮發，降低保溫材料的強度，使得保溫材料慢慢松軟變形，制品整體性喪失，出現脫落現象，喪失保溫效果。一般巖棉保溫材料壽命在3～5年，玻璃棉保溫材料的使用壽命在2～3年。

硅酸鈣制品的高溫型，最高使用溫度雖然可達到1000℃左右，但是制品的體積密度較大，導熱系數較高；再者由于容易吸潮變質，影響使用壽命。硅酸鋁/鎂保溫卷毯為純干法制品，不含任何結合劑等有機成分，耐溫度高，耐酸堿環境，在大氣環境中使用壽命一般在10年以上。

2.3 保溫性能

《熱能工程設計手冊》P490頁常用保溫材料的傳熱系數(單位為)計算公式：

巖棉和礦渣棉：λ=0.047+0.00018(Tm-70)；

玻璃棉： λ=0.044+0.00023(Tm-70)；

硅酸鈣： λ=0.064+0.00011(Tm-70)；

硅酸鋁： λ=0.046+0.00015(Tm-70)；

硅酸鎂： λ=0.012+0.0002Tm；

結果如表1。

表1 保溫結果

由此可以看出，在不同溫度下，硅酸鎂保溫材料的傳熱系數最小，保溫效果最好。

2.4 其他技術性能

絕熱材料及其制品應具有安全使用溫度和耐燃燒性能(不燃性、難燃性、可燃性)數據。必要時，尚應提供防潮性能(吸水性、吸濕性、防水性)、線膨脹率或收縮率、抗壓強度、腐蝕 或抗腐蝕性、化學穩定性、熱穩定性、渣球含量、纖維直徑等的測試報告，結果見表2。

表2 其他性能測試結果

3 保溫材料的使用

設備和管道的保溫結構應用非燃燒材料組成，設備和管道的絕熱層除必須采用填充式結構外，宜選用絕熱材料制品。按《設備及管道保溫效果的測試與評價》(GB 8174)規定：(1)凡設備、管道及附件的保溫結構外表溫度高于323K(50℃)時視為不合格，應進行保溫技術改造；(2)防燙傷保溫的設備、管道及附件外表面溫度高于333K(60℃)時視為易引起燙傷，應予改造。

根據多年的設計經驗，舉例說明保溫材料的使用效果。

某廠加氫裝置中，一根由加氫精制反應器到加氫反應加熱爐管線，管徑DN300，介質加氫脫硫反應物設計壓力2.31MPa，設計溫度321℃，管道材質06Cr18Ni11Ti。保溫材料采用憎水型高溫離心玻璃棉管殼。環境溫度18℃時檢測該管線，外壁溫度平均在23℃，最高處溫度低于25℃，溫升小于10℃，完全滿足設計規范要求。

某廠中壓蒸汽管線項目于2006年建成投用，運行良好。一根中壓蒸汽管線，管徑DN500，過熱蒸汽設計壓力4.3MPa，長度6000m，蒸汽流量80～160t，入口設計壓力P1=4.3MPa，設計溫度t1=430℃；出口設計壓力P2=3.8MPa，設計溫度t2=390℃。保溫材料采用硅酸鎂纖維毯。環境溫度30℃時檢測該管線，外壁溫度平均在34℃，最高處溫度低于40℃，溫升小于10℃，完全滿足設計規范要求。

有多種可供選擇的絕熱材料時，應首先選用導熱系數小、密度小、強度相對高、無腐蝕性、損耗少、價格低、運輸距離短、施工條件好、有利于健康和環保的材料或制品。

4 結語

隨著經濟和科技的發展，及當前環保節能的嚴格要求，每一種材質的保溫材料制品都應緊跟時代的發展，不斷改進、創新生產工藝，回收利用工業廢料，積極開發新型的保溫材料產品種類，彌補產品的不足之處，加強產品的優點。同時，加強市場宣傳，加強企業之間的溝通，努力促進保溫材料行業的快速發展。總之，降低成本、提高性能、增強產品市場競爭力是促進保溫制品行業不斷發展的最有效途徑。

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