主蒸汽管道的保溫節能分析

何嘉輝

摘 要： 在電廠的生產過程當中，由于針對管道系統方面的保溫設計選材、檢修損壞等多方面的原因，造成了主蒸汽管道的散熱損失比較大，無法達到國家所規定的相關規范，煤炭的損耗量普遍偏高。為了降低生產過程中的能源損，優化設備的運行水平，更好的改變管道的保溫設計，以此來降低散熱損失，從而能夠提高全廠的效率、更好的實現生產過程中主蒸汽管道的保溫節能。

關鍵詞： 主蒸汽管道；保溫；節能

1 前言

主蒸汽管的道輸以水蒸氣為介質，其最高溫可達500℃，此溫度遠高于自然界的普遍溫度，從而導致一部分的熱量在輸送過程中沒有能夠做功就被白白損失，由于被損失掉的這部分熱量主要是通過表面的散熱而失去的，因此十分難被回收以及利用。在此基礎之上，我們只能通過選取保溫隔熱材料來減少主蒸汽管道的散熱損失、在進行管道保溫之后，能夠比不保溫減少90%左右的熱量損耗，由此可見主蒸汽管道保溫節能是十分重要的，但是保溫效果越好，所需的保溫材料就越多，在此方面的投入資金也就越大。

綜合考慮散熱損失、材料投資是研究最為經濟合理的保溫所考慮的因素，在70年代出現的石油危機之后，人們普遍了解到了節能的重要性，各個國家也逐漸開始關心節約資源這一世界話題。世界代用能源組織曾在相關的報道中指出，我們最易于實現的能源便是節能，在本世紀以及未來的時間內，在環球性的以及國家的能源戰略中，節約能源會逐漸起到中心作用。目前我國主要是實行節能與開發并重的能源發展方針。

2 主蒸汽管道保溫的意義

主蒸汽管道的保溫主要是指一種絕熱過程，也就是需要減少工業管道中的熱力管道以及熱力設備向周圍環境所散發的熱量。

2.1保溫的目的

主蒸汽管道的保溫主要是為了減少散熱損失，從而實現燃料的節約，以保證生產工藝流程的正常進行，來提高設備的生產能力；同時也可以在一定程度上使得操作人員的工作環境有所好轉，也在工作期間保證了操作安全；能夠提高耐火絕緣，有效地防止火災事故的發生；也能在操作過程中吸聲和隔熱，保證操作人員有一個良好的操作環境。最重要的是保溫可以降低熱量損耗、節省燃料，在各個領域都有十分廣泛的運用以及重要作用。

2.2保溫的重要性

在生產過程中，主蒸汽管道內部的蒸汽溫度可以達到500℃，一般情況下，其周圍的空氣為25℃，主蒸汽管道內外溫度差可達到475℃，在如此大的溫差之下，如果不進行保溫措施，就會造成十分巨大的散熱損失，會因此降低電廠發電以及供熱的能力。同時，熱經濟性也有所降低，使得大量燃料被浪費，因此要想節能就必須對熱力管道及其相應設備進行保溫處理。

3.常用的集中保溫材料

3.1 硅酸鈣Ⅰ類：λ≤0.069W/m*k（設層內均溫 300℃），使用溫度上限 550℃，密度170kg/M3。

3.2 硅酸鋁氈1號：λ=0.09 W/m*k（設層內均溫 300℃），使用溫度上限800℃、密度 192kg/M3。

這兩種材料都具有一定的優點，具體表現為熱穩定性優良、導熱系數低、密度低、較高的抗拉伸強度等幾個方面的優勢，同時這些材料又具備耐腐蝕、零污染、施工過程簡便、可塑性較強、使用壽命長等特點。最重要的是，這兩種產品在價格方面十分接近。

2.3硅藻土保溫磚

在研究保溫結構的過程中，我們需要尋找一些導熱系數小、耐熱溫度高、抗壓強度高以及使用范圍廣的新型保溫材料，硅藻土保溫磚便是最好的代替材料，它的優點主要表現為來源方便、價格親民、機械強度較高，但是它也存在一定的缺點，導熱系數大、吸水性強且在施工過程中會造成大量灰塵。

2.4微孔硅酸鈣

微孔硅酸鈣，具有容重輕、導熱系數小、使用范圍廣等諸多方面的優點，但吸水率也會比較大。

2.5硅酸鋁板

最近幾年發展比較快的是硅酸鋁板，其保溫性能良好，是一種新型保溫產品，其可以克服其他材料所產生的缺點。

3保溫設計中的計算原理

在保溫設計中，最重要的計算是厚度，主蒸汽管道中的熱量損失會隨著保溫厚度的增加而呈現減少的趨勢，反之亦然。散熱損失的減少，有利于實現燃料的節約，從而使熱損失費用有所降低。但是保溫厚度的增加會使得材料耗量有所增加，從而使得保溫費用增加，如何計算主蒸汽管道保溫節材料的經濟厚度便成為重中之重。

現在，我們以管徑d=0273m，主蒸汽溫度t1=540℃的情況為例，分別對硅藻土保溫磚、硅酸鋁板以及微孔硅酸鈣三種保溫材料進行測試，以便找出一種較好的保溫方式。

4 主蒸汽管道的優化設計

保溫結構除了選材，在設計的過程中也需要切合減少散熱損失、節約能源、等方面的需求。在此同時，我們更需要考慮其自身的經濟性。本文之前也說過，最關鍵的環節是計算并且確定保溫層的經濟厚度。所謂的經濟厚度，則是指在保溫后，每年散熱所造成的損失費用與投資總費用、年運行費用、維修費用之相加之和為最小數值。

減少生產過程中的熱損失、節約燃料以及相關費用是熱力設備以及管道絕熱的主要目的。但是對于這些設備進行絕熱需要花費一定的費用，進行相應投資。經濟絕熱性是我們需要達到的目標，這就要求絕熱工程的投資年分攤費用與年維修費用相加之和不能超過每年所節省的燃料費用。因此，最為經濟的絕熱層厚度則是指在一定條件下（條件不可變），在不同的保溫厚度當中，我們需要將年散熱損失的費用、絕熱工程投資的年度折舊費用以及年度維修管理費用進行相加，之后再進行相應的比較，在比較中，年總工作費用達到最低值的時候，所對應的保溫層厚度便被稱為是最佳經濟厚度。

如圖所示，圖中的橫坐標表示保溫層的厚度，縱坐標則是每米每年所需的費用，A1是指絕熱工程投資所需的年分攤費用（也就是進行保溫所需要支付的年度費用）與年維修費用的總和，B1主要是指在進行絕熱后，年散熱所損耗的費用，S1是指一個年度內總工作費用，也就是A1與B1的總和。A1的值會隨著絕熱層厚度δ的增加而逐漸增加，B1則會隨著絕熱層厚度δ的增加而出現減小的趨勢，總費用S則是在絕熱層厚度達到某個值δ0時具有極小值S1min，此時這個δ0就被稱為絕熱層的經濟厚度。

保溫經濟厚度在計算的過程中主要與諸多因素相關聯，主要是絕熱材料在平均工作狀態下的導熱系數當然也受熱價、年運行時間等要素的影響。所有我們在選擇的時候需要通過多種因素進行考慮。在上文中，硅酸鋁板作為一種新型的保溫材料是最為經濟合理的選擇。而且它還具備導熱系數小、容重輕、價格親民等有點，是值得大范圍推廣和采用的一種環保新型保溫材料。

5 結論以及相關建議

（1）主蒸汽管道的保溫選擇，必須要將各種因素充分考慮進去，包括水擊等造成的振動、室內室外的研究，在選擇保溫結構的材料過程中，對與主蒸汽管道，更應該采用的是復合的結構形式；

（2）根據選擇的最佳保溫結構設計進行優化，并且設計出最佳的保溫材料厚度，其中優化設計需要參照國際標準進行，在優化的過程中，導熱系數必需要選擇保溫結構的相關導熱系數；

（3）保溫結構工程的實施必須要嚴格按照國標進行，對于不合格的保溫工程，必須返工，直到達到國標要求。

6 結束語

這篇文章主要是針對主蒸汽管道的保溫節能改造進行了相應的分析，從保溫材料的選擇，計算等方面進行了一定的說明，為主蒸汽管道保溫節能技術進行了新的發展方向的展望。

參考文獻

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