熱力管道保溫材料的選擇及問(wèn)題探究

　　摘要：隨著科技水平的不斷提升，化工、電力、供暖行業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到保溫材料對(duì)熱力系統(tǒng)的作用，在選擇保溫材料上還有著許多問(wèn)題需要解決，本文將對(duì)幾種常見的熱力管道保溫材料進(jìn)行分析，然后對(duì)熱力管道保溫材料選擇問(wèn)題進(jìn)行探究，希望給相關(guān)從業(yè)者一些參考。

　　關(guān)鍵詞：熱力管道;保溫材料;聚氨酯

　　前言：目前，在熱力運(yùn)輸項(xiàng)目中使用的管道保溫材料有多種，其中一些已經(jīng)或者即將被淘汰，比如棉渣、膨脹水泥等。市場(chǎng)上還出現(xiàn)了一些新研發(fā)的材料，比如：巖棉、超細(xì)玻璃棉、硅酸鋁纖維、微孔硅酸鈣、聚氨酯泡沫、高分子納米材料、氣溶膠材料等。在選擇保溫材料時(shí)，為了以盡可能少的投資達(dá)到最佳的保溫效果，即選擇性價(jià)比最高的保溫材料，我們應(yīng)該詳細(xì)掌握常用保溫材料的性能和價(jià)格，然后根據(jù)項(xiàng)目需求來(lái)進(jìn)行選擇。

　　1熱力管道保溫材料的選擇

　　1.1輕質(zhì)硅酸鈣

　　輕質(zhì)硅酸鈣作為熱力管道的保溫材料在國(guó)外已經(jīng)有著50多年的使用歷史，其技術(shù)成熟穩(wěn)定，而我國(guó)70年代才開始研究使用這種材料，相較于西方起步比較晚，其主要是用硅質(zhì)材料和各種其他材料經(jīng)過(guò)一定的比例和多種加工方法制成的一種無(wú)機(jī)材料。其具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、保溫、耐熱等諸多優(yōu)良性能，現(xiàn)在輕質(zhì)硅酸鈣已經(jīng)在工業(yè)保溫上廣泛地使用。其中托貝莫來(lái)石型耐高溫能達(dá)到650℃，是非常優(yōu)秀的熱力管道保溫材料，但是有些產(chǎn)品在制作中添加的纖維過(guò)度，在300℃左右就會(huì)開始碳化，而采用堿性玻璃纖維的就有著更好的耐高溫水平，并且沒有過(guò)高的收縮率。熱力管道使用的輕質(zhì)硅酸鈣材料密度在190kg/m3，其抗壓強(qiáng)度大于0.35MPa，導(dǎo)熱系數(shù)每小時(shí)內(nèi)通過(guò)1m2的熱量為0.053。線膨脹系數(shù)及收縮率低于120℃微膨脹。在不濕潤(rùn)狀態(tài)下，抗壓強(qiáng)度為0.3MPa，在干燥以后，強(qiáng)度沒有改變，熱性能為每小時(shí)內(nèi)通過(guò)1m2的熱量為0.056。

　　2.2巖棉

　　國(guó)外還會(huì)使用巖棉作為熱力管道的保溫材料，巖棉以天然的玄武巖為材料，通過(guò)高溫熔融后，在經(jīng)過(guò)高速離心設(shè)備甩絲成的無(wú)機(jī)人造纖維，并且在其中加入特質(zhì)的粘結(jié)劑和防塵油，之后在經(jīng)過(guò)加溫固化而制作成能夠適用于不同規(guī)格要求的巖棉保溫管。其具有質(zhì)地輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，作為一種新型的保溫隔熱材料，它還有著優(yōu)良的防水性能，是一種非常適合熱力管道保溫的材料，被廣泛的應(yīng)用與石油、化工、冶金、電力等工業(yè)設(shè)備鍋爐管道的保溫。其優(yōu)良的防潮、憎水特性特別適合在潮濕的場(chǎng)景下使用。

　　2.3硅酸鋁

　　硅酸鋁保溫又稱耐火纖維，能夠承受在-40℃至800℃范圍之內(nèi)的急冷急熱，其耐火的溫度甚至達(dá)到1100℃以上，能夠讓保溫層不出現(xiàn)問(wèn)題，而且耐酸堿腐蝕。有著優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，抗壓強(qiáng)度，和化學(xué)穩(wěn)定性，還有著低熱容量和低熱導(dǎo)率[1]。作為保溫材料有著很高的安全系數(shù)。在硅酸鋁纖維中加入粘結(jié)劑等輔助材料，可制成纖維氈、板、管、毯等成品在工業(yè)上都得到了廣泛應(yīng)用，且材料成本相對(duì)較低。

　　2.4聚氨酯

　　目前在美國(guó)、意大利等國(guó)家使用比較多的高溫保溫管材料就是聚氨酯，我國(guó)也對(duì)聚氨酯材料進(jìn)行了一定的開發(fā)與研究，但是在使用上與外國(guó)的技術(shù)水平還是有著一定的差距，大部分的聚氨酯材料可以承受住140℃的高溫，完全滿足熱力管道的保溫需求，并且使用的壽命能達(dá)到30年以上，適合需要長(zhǎng)期保溫的熱力管道。但是因?yàn)榫郯滨サ呐蒹w很脆弱，體積受到溫度的影響變化很大，對(duì)熱力管道的質(zhì)量和壽命有一定的影響。為了保證熱力管道的運(yùn)輸水平，保證熱力運(yùn)輸?shù)馁|(zhì)量，那么就需要對(duì)保溫材料的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，只有通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試，確保保溫材料能夠性能穩(wěn)定的進(jìn)行保溫工作。聚氨酯因?yàn)槠鋵?dǎo)熱系數(shù)低，能夠有效地阻止熱量的流失，并且閉孔率高，適合包裹其它材料，作為一種很好的直埋保溫材料在熱力管道的架設(shè)中被廣泛地使用。為了能夠延長(zhǎng)聚氨酯的使用期限，讓其處于安全的運(yùn)行狀態(tài)，那么就應(yīng)該將聚氨酯的使用溫度控制在120℃以下，保證其不會(huì)因?yàn)闇囟鹊淖兓绊懯褂脡勖?/p>

　　聚氨酯的綜合性能也比較強(qiáng)，因?yàn)楸夭牧闲枰惺軣崃艿赖闹亓Α⑼寥赖膲毫Α⒐ぷ鞴芘蛎浀榷喾N力量，如果保溫材料的機(jī)械強(qiáng)度不能承受住這些壓力，那么就不能滿足熱力管道保溫的需求。一般來(lái)說(shuō)，保溫材料的密度越高，就會(huì)有更高的機(jī)械強(qiáng)度，并且也會(huì)增加保溫能力。而聚氨酯就是符合這種條件的材料，其在高密度的情況下仍然有著很好的彈性，并且其強(qiáng)度超過(guò)通常的橡膠材料，而且聚氨酯材料非常耐磨，不容易受到外界的影響而磨損。保溫的性能也超過(guò)傳統(tǒng)的管材，還耐酸堿腐蝕，穩(wěn)定且安全。使用壽命也在30年以上，不需要經(jīng)常去更換，并且可以制作成合適的大小，滿足用戶對(duì)保溫管的需求。

　　2 熱力管道保溫材料選擇問(wèn)題

　　保溫材料會(huì)直接影響熱力管道的運(yùn)輸效率，而怎樣去選擇保溫材料需要對(duì)鋪設(shè)地點(diǎn)的氣候、環(huán)境進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)介質(zhì)參數(shù)進(jìn)行選擇。隨著科技的不停發(fā)展，工程中能應(yīng)用的保溫材料種類也越來(lái)越多，但是人們對(duì)熱力的要求也越來(lái)越高，有部分不適合的材料要及時(shí)地進(jìn)行淘汰，應(yīng)該更多地去使用新型的保溫材料，所以在選擇保溫材料的時(shí)候，更應(yīng)該更加詳盡的去分析每個(gè)材料的特點(diǎn)，選擇出更加適合的材料，這樣才可以將經(jīng)濟(jì)最大化，降低投入的成本，讓企業(yè)獲得更高的收益[2]。

　　在設(shè)計(jì)保溫結(jié)構(gòu)的時(shí)候，都是會(huì)采用空氣夾層或者真空層的方式來(lái)設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@樣不僅可以降低材料的成本，還可以利用空氣的隔熱性提高保溫的效果，熱力管道保溫層厚度一般采用年最小成本法確定。管道保溫的經(jīng)濟(jì)作用主要與平均溫度、環(huán)境溫度、年運(yùn)行時(shí)間、保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)、熱量?jī)r(jià)格以及保溫材料和保護(hù)層的價(jià)格有關(guān)。對(duì)于特定的項(xiàng)目，前四個(gè)參數(shù)是固定參考值。因此，隔熱層的經(jīng)濟(jì)厚度僅隨熱量、隔熱材料和保護(hù)層的價(jià)格而變化。從上面可以看出，管道保溫設(shè)計(jì)、保溫結(jié)構(gòu)和保溫經(jīng)濟(jì)厚度都有一些規(guī)律可循，關(guān)鍵和難點(diǎn)在于保溫材料的選擇。

　　結(jié)論：綜上所述，熱力管道保溫材料的選擇不僅需要其有著很好的保溫作用，還需要其有著很高的抗高溫水平，并且在選擇的時(shí)候要考慮實(shí)際的情況，選擇材料和厚度，才能夠最好的滿足熱力管道保溫需要，為節(jié)能、減排作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]余本海.熱力管道泄漏與熱損若干問(wèn)題研究[D].安徽建筑大學(xué)，2021.000192.

　　[2]李智，田穎超，任富建.氣凝膠氈在熱力管道保溫的應(yīng)用[C]/2019供熱工程建設(shè)與高效運(yùn)行研討會(huì)論文集(下)，2019：111-113.023108.

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