高溫蒸汽管線保溫改造方案及經濟效益分析

趙輝， 朱鵬

（1.中石油克拉瑪依石化有限責任公司設計所，新疆克拉瑪依834003；2.中國石油工程建設有限公司青海分公司，甘肅敦煌736200）

0 引 言

3.5萬m3/h制氫裝置3.5 MPa蒸汽外送線及熱電廠內部中壓蒸汽管線、部分低壓蒸汽管線溫降大，能源損耗影響系統蒸汽管網安全運行。主要存在以下幾方面問題：1) 管道從甲醇廠始端溫度為435 ℃，末端(熱電集合管處)僅為330～350 ℃之間，蒸汽溫降在70～100 ℃之間，影響裝置生產運行；2)原保溫材料為復合硅酸鹽，從現場看破損部位較多且內部保溫沒有進行錯縫施工，保溫材料分布不均勻，鋁皮表面塌陷較多；3) 管道普通金屬管托數量多(400個左右)、散熱量大(表面溫度110 ℃以上)；4)運行時間長(10 a以上)，保溫使用壽命下降；5)保溫結構為傳統保溫材料，如針刺毯、巖棉、復合硅酸鹽等；6)保溫運行時間均在10 a以上(有的長達15 a)，傳統保溫材料使用性能下降較快；7)測試表面溫度較高(60～100 ℃之間)，散熱量大，能耗高。

1 改造前保溫性能測試

改造前利用紅外熱像儀、接觸式數字點溫計及多功能測試儀，用紅外熱象法及表面溫度法相結合的測試方法對部分蒸汽管道進行保溫性能測試，測試結果如表1所示。

表1 蒸汽管道保溫性能測試結果

2 改造的意義

1）降低能耗、提高企業經濟效益；2）規范和健全工程項目中間環節，保證保溫工程施工質量；3）建立保溫材料信譽庫，杜絕劣質材料入庫；4）建立完善的保溫工程設計、選材、施工、監督及質量驗收體系；5）促進公司做好保溫工程的節能工作。

3 改造方法及材料

為降低管道保溫能耗，減少散熱損失，從而提高管道末端介質溫度。根據生產運行情況，本次采用CAS-AO納米鋁鎂質+CSA鋁鎂質高效保溫+防水涂料對上述蒸汽管道進行在線保溫技術改造。

與傳統保溫改造相比，該保溫技術改造方案主要有以下幾個方面的優點：1)可進行在線施工，整個施工過程不影響裝置的正常運行。2) 采用CAS-AO納米鋁鎂質與CSA鋁鎂質高效復合保溫結構，兼顧保溫效果和良好的性價比。3)保溫施工完成后表面涂刷防水隔熱體的防水涂料，保證了保溫結構的整體性，避免了雨水進入保溫層，延長了保溫使用壽命。4)該保溫方案能夠極好地解決甲醇廠普通金屬管托大面積暴露、散熱能耗高的問題，保溫結構絕熱性能優越，外護層不需要鋁皮，外表美觀，使用壽命長達10 a以上，節能環保。5)導熱率很低。常溫導熱系數突破性地達到0.025～0.030 W/（m·K），且隨著溫度的升高，導熱系數升高緩慢，說明該產品熱穩定性較好。CAS-A0納米鋁鎂質保溫隔熱氈導熱系數方程為λ ＜0.028+0.00006Tm，W/（m·K）。6）耐高溫。有機物含量低，材料完全達到不燃A級材料的要求，長期使用溫度為600 ℃,最高使用溫度可達到1000 ℃。7）吸濕率低。CAS鋁鎂質保溫材料是封閉口網狀結構，內部孔隙微小均勻，閉孔率達到90%以上。封閉孔網狀結構能有效阻止水汽進入材料內部，吸濕率小于2.0%，僅為普通保溫材料的1/2～1/3。

4 改造前后效果測試對比

如表2所示，保溫修復后散熱損失超標率降至-9%，可以看出效果非常顯著。

表2 管道保溫修復前后數據對比

5 經濟效益分析

本項目根據節能節約類中減少材料、燃料消耗類，按消耗材料的統計規律變化進行計算，計算公式為ΔS2=ΔQ·M·D-R=ΔD·M-R。其中：M為消耗材料的價格；ΔD為年減少的消耗燃料；R為項目的實施費用。

以熱電廠廠房內1-2#爐主蒸汽管為例計算：管道外表面積為140×3.14×(273+130) ÷1000=177.16 m2；節約熱流密度為572.16-180.3=391.9 W/m2；節約熱耗量為391.9×177.16÷1000=69.43 kW；年節約熱耗量為69.43×3600×8400÷1000=2099563.2 MJ。其余管線均按此方法計算，結果如表3所示。所有蒸汽管線共計年節約熱耗量為61 122 902.4 MJ。

表3 改造前后數據對比計算表

查3.5 MPa、435 ℃的過熱蒸汽焓值為3304.04 kJ/kg。折合年節約蒸汽量為61122902.4×1000÷3304.04÷1000=18499.44 t。年節約成本費用為18499.44×95=175.75萬元。此項目投入的材料費為194+285.5=479.5萬元，施工費為47+80.3=127.2萬元，合計R=606.7萬元。所以根據公式ΔS2=ΔD·M-R=175.75-606.7×0.95/12=127.72萬元。綜合上述計算，年經濟效益為127.72 萬元。

6 結 語

綜上所述，通過對現有基礎數據的分析、計算，項目技術改造完成后年節約熱耗量61 122 902.4 MJ，折合蒸汽約18 499.44 t/a。年節約成本175.75萬元。本項目投資費用為606.7萬元。根據5%的年折舊率計算得出的年經濟效益為127.72萬元。投資回收期為4.5 a。項目投資內部收益率28.9%。項目實施改造后，獲得了較好的節能效果和經濟效益。