納米氣凝膠絕熱氈在煙管保溫中的應用

郭石宇 火箭軍士官學校

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，是一種由納米級粒子聚集并以空氣為分散介質的新型非晶固態材料，具有獨特光學、熱學及電學性能，可用于650℃以下的高溫區域，是實現高效隔熱與最低能耗的最佳產品，目前氣凝膠是導熱系數最低、保溫性能最好的材料，已在多個領域得到廣泛應用。

一、氣凝膠絕熱氈優點

1.保溫性能較強，隔熱效果為傳統石棉繩保溫的3～5倍。

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

3.憎水性較強，具有強大的憎水性能，在隔絕液態水的同時又允許水蒸汽通過。

4.防火性能強，A級防火阻燃，可長期耐高溫。

5.隔聲抗振，對設備進行保溫的同時，還可以起到吸聲抗噪、緩沖振動等功能，提高環境質量，保護設備。

6.具有柔性，抗拉、抗壓強度較好，可有效抵抗暴力施工，長期使用也不會出現下沉、變形等問題。

7.安全環保無污染，不含對人體有害物質，安裝便捷、可拆解、可重復使用，廢料可通過填埋進行處理。

8.輕巧方便，易于切割，容易操作，適合各種復雜外形要求及狹窄空間。

二、煙管保溫材料應用對比

柴油機排煙管保溫作為柴油機安裝的重要環節，關乎柴油發電機組效能的正常發揮，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。使用傳統石棉繩保溫工作難度大，費時費力，而納米氣凝膠絕熱氈的應用無論在安裝效率上還是在保溫效果上都有較大的應用優勢。下面將傳統排煙管保溫法與氣凝膠絕熱氈保溫法作以下對比。

（一）傳統排煙管保溫法

1.柴油機排煙管采用Φ25mm石棉繩保溫，保溫層總厚度為55mm，保溫層外設金屬鐵皮進行保護。

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

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層。

5.法蘭、閥門及補償器不做保溫處理，法蘭兩側應留出1.2倍螺栓長度距離，并在其端部抹出60°～70°的斜坡。

（二）納米氣凝膠絕熱氈保溫法

為了達到節約能源、降低勞動強度和提高施工效率的目標，對柴油機排煙管的保溫有了新的創新，就是采用納米氣凝膠絕熱氈保溫。在柴油機排煙管保溫工程中，采用納米氣凝膠絕熱氈進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，且應用方法也更加精簡、方便，具體做法如下：

1.保溫時將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層。

通過對比發現，納米氣凝膠絕熱氈安裝工序簡便，大大提高了保溫效率。

三、煙管保溫材料的應用實例

在某煙管保溫工程中，管道外包鍍鋅鐵皮，管道規格為DN516mm，環境溫度為20℃，介質溫度為610℃，基本的保溫要求為外層設計溫度不超過45℃，熱損失量不超過最大規定值。分別采用石棉繩、納米氣凝膠絕熱氈作為保溫材料，對兩種保溫方案進行對比，分別測量兩種保溫方法的厚度、表面溫度、用料量，線熱損失、節能率等參數，如表1所示。

表1 煙管保溫方案對比

由上表可知，兩種方案中的保溫計算均與設計要求（不超過45℃）相符合。相比之下，納米氣凝膠絕熱氈在用料、節能方面具有更大優勢，當表面溫度在41℃（±0.5℃）條件下，與傳統保溫方式相比，納米氣凝膠絕熱氈的材料用量僅為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，這些優勢在柴油機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，因此散熱面積相對較小，單位長度內熱損失量低，保溫效果更加理想。與傳統保溫方式相比，在節能率上節省了25.2%，具有明顯的保溫效果。

綜上所述，柴油機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度，同時又能降低施工難度，提升了空氣質量及環境，提高了煙管保溫的質量，成為工程施工中柴油機保溫的最佳材料，未來將在更多的領域得到廣泛應用。