LNG加氣站保冷材料的選用與施工

朱永東（山東勝利股份有限公司）

LNG加氣站保冷材料的選用與施工

朱永東（山東勝利股份有限公司）

LNG加氣站管道保冷材料的選用、厚度設計及保冷施工質量，直接關系到管道保冷效果、控制建站成本、保證加氣站安全運行。選用PIR作為保冷材料，其費用僅相當于真空保溫管道費用的40%，保冷效果同樣滿足GB 50264—1997要求；保冷施工質量保證了管道保冷效果，高質量的工程施工可將保冷壽命長延長7～10 a。保冷材料的布置、防潮層的施工順序、及防護層的搭接方法是保冷施工的主要保障。

LNG加氣站 管道保冷 保冷材料與施工

液化天然氣（簡稱LNG）具有適應-160℃左右的超低溫特性，在其從儲罐經管道到加氣機輸送時，會吸收環境熱量加速LNG汽化，不僅浪費能源，而且會使系統內壓力升高，增加系統運行的不安全性。因此需要提高LNG管道的保冷效果，以節省能源和消除不安全因素。

1 保冷材料的選用

保冷材料的選擇與保冷層厚度兩方面，既滿足GB 50264—1997《工業設備及管道絕熱工程設計規范》對保冷材料選材的規定，又從經濟方面考慮選取合適的保冷層厚度，以降低加氣站的建設成本。

1.1 保冷材料的選擇

GB 50264—1997《工業設備及管道緣熱工業設計規范》對LNG管道保冷材料的要求如下：

1）導熱系數低，導熱系數不大于0.064W/(m·K)；

2）抗壓性、抗曲性高，冷縮率低，使用溫度范圍廣；

3）閉孔率高，不吸水；

4）阻燃性能好，氧指數大于28%。

由于聚異氰脲酸脂泡沫（簡稱PIR）材料自身特性滿足上述要求，且在深冷工程運用中保冷效果表現優異，如福建LNG、廣東LNG、江蘇港華LNG接收站（-163℃）、上海華林氣體等，使其在深冷保冷領域得到了廣泛的應用。尤其是PIR高達98%閉孔率和在-200～160℃溫度范圍內具有良好的穩定性，使其成為LNG管道最佳的保冷材料。PIR與聚苯乙烯 （EPS）、硬質聚氨酯 （PUR）、橡塑（NBR）四種保冷材料部分性能參數比較見表1。

表1 保冷材料部分性能參數比較

1.2 保冷材料厚度計算

根據《工業設備及管道絕熱工程設計規范》對LNG管道保冷的要求，規定LNG管道熱損失量不大于12.5 W/m2，以確保管道的保冷效果。從技術、經濟方面考慮，保冷層厚度按照“控制最大冷損失量方法”進行計算，計算公式如下：

式中：

D0——管道外徑，m；

D1——保溫層外徑，m；

Ta——環境溫度，℃；

T0——管道外表面溫度，℃；

Q——熱流密度，熱流密度為12.5 W/m2；

λ——保冷層材料在平均溫度下的導熱系數，W/（m·K）；

αs——絕熱層外表面向周圍環境的放熱系數。

以三級LNG加氣站常用管道為例計算，D57保冷層厚度為138.4 mm，D48保冷層厚度為138.3 mm，D32保冷層厚度為137.9 mm。根據PIR材料實際生產情況，保冷層厚度均應取150 mm。

2 保冷材料的施工工藝

高質量的保冷施工是提高LNG保冷效果的重要環節，因此在保冷施工過程中應監管到位，要求安裝隊伍提供符合規范的保冷施工方案，并按照方案進行施工。以PIR的施工要點及注意事項為例。

2.1 保冷材料施工

保冷材料塊與塊接縫用JN-1型粘結劑均勻涂抹，粘結劑的涂抹厚度為2.5～3mm。并應涂滿、擠緊和粘貼牢固，粘接表面膠水涂抹平整、均勻。

粘結劑及使用應符合下列要求：

1）粘結劑應符合使用溫度的要求，并應和保冷層材料相匹配，不對金屬壁產生腐蝕。

2）粘結劑應固化時間短、粘結力強。在使用前，應進行實地試粘。

3）施工中粘結劑取用后，應及時密封。

2.1.1 對保冷層厚度≥80 mm應采取分層保冷，同層錯縫，上下層壓縫，其錯縫的距離不應小于150 mm。分層保冷結構如圖1所示。

圖1 分層保冷結構示意圖

2.1.2 保冷材料粘貼時，擠出縫外的粘貼劑應及時刮去，縫口用密封劑或不干膠帶密封。接縫應擠緊、刮平、嚴密。

2.1.3 分層的保冷時，逐層粘貼，并對各層表面進行刮平和接縫處理。

2.1.4 彎頭部位保冷時，應先將直管段保冷完成后再進行彎頭處保冷，彎頭兩端的直管段保冷層應盡量敷設至彎頭處，以彎頭兩端直管段保冷層外層為支點用鋁皮做成蝦米腰連接，直管段與鋁皮縫隙處用瑪蹄脂、密封劑填滿，用鉆在鋁皮最高點開一直徑30 mm注料孔，注入PIR現場發泡料，注料結束后立刻將注料孔密封。

現場發泡做法：發泡料中黑料與白料質量比為1.5∶1，料溫在15℃以上。若現場環境溫度達不到要求，將黑料加溫至30℃以上，與室溫下的白料混合，在10 s內充分攪拌，15 s內注入彎頭孔內。

2.1.5 閥門保冷時，管道保冷層應盡量敷設至閥門兩邊的焊縫處，閥門兩端的管道保冷外層再安裝50 mm的PIR保冷層，以閥門兩端直管段保冷外層為支點將閥門包起來，閥門上需涂抹黃油。在閥門保冷外層最上端開直徑30 mm的注料孔，注入PIR現場發泡料。

2.2 防潮層施工要點

1）保冷層外面用阻燃黑色瑪蹄脂涂抹2遍，厚度為4 mm（2 mm×2遍），中間隔放一層中堿玻璃纖維布，第1遍瑪蹄脂涂抹后，即安裝玻璃布，待稍干后進行第2遍瑪蹄脂涂抹。管道上的防潮層應連續施工，不得有斷開、斷層現象，防潮層在封口處應形成封閉。

2）玻璃布搭接寬度不應小于50 mm，搭接處粘貼密實。

3）垂直管道防潮層玻璃布應上搭下環向接縫。水平管道應兩側搭接環向接縫，且縫口朝下。

4）防潮層應粘貼密實，無張口、開裂、厚度均勻，干固后要達到5 mm。

2.3 鋁合金防護層施工要點

1）直管段鋁合金保護層的下料要比防潮層的外圓長30～50 mm，環向和縱向搭接應壓出凸筋，環向搭接不小于50 mm。縱縫用自攻螺釘連接。

2）保護層應緊貼防潮層，彎頭部位要做成蝦米腰連接。

3）水平管道環向接縫應沿管道坡向搭向低處。縱向接縫布置在水平中心線下方15°～45°處，縫口朝下。當側面或底部有障礙物時，縱向接縫可移至水平中心線上方60°以內。

4）金屬保護層接縫以及管道支架穿出金屬護殼的部位，填密封劑或在接縫處包纏密封帶。

3 結語

管道的保冷效果關系到LNG加氣站運行的穩定性，因此選擇合適的保冷材料，控制施工質量，提高管道的保冷效果，為加氣站的穩定運行提供最大保障。把非生產性能源損失降到最低程度，這是LNG管道保冷的意義所在。

[1]中華人民共和國建設部.GB 50264—1997 工業設備及管道絕熱工程設計規范[S].北京:中國計劃出版社, 1997.

[2]全國能源基礎與管理標準化技術委員會省能材料應用技術分委員會.GB 11790—1996 設備及管道保冷技術通則[S].北京:中國標準出版社,1996.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.003.015

2013-12-23）

朱永東，1999年畢業于山東礦業學院，從事LNG加氣站工程建設管理，E-mail：fcfc777777@163.com，地址：山東省濟南市高新區天辰大街2238號，250100。