火電廠保溫設計常見問題及優化探究

趙軍 趙齊軒 裴劉輝

摘要：火電廠節能降耗的目標實現過程中，增強生產工藝系統的保溫水平是一條科學可行的路徑。本文圍繞火電廠保溫設計的議題進行了探討，概述了保溫材料性能和保溫設計的要求，然后對常見問題提出了保溫設計的優化策略，旨在推動火電長節能降耗目標順利實現。

關鍵詞：保溫、火電廠、工藝設備、技術設計

1引言

火電廠生產工藝系統存在多個環節的能耗損失，這對于火電廠經濟效益提升十分不利。通過對火電廠生產工藝系統進行保溫設計，提高工藝系統節能經濟性，推動火電廠經營效益提升。

2保溫材料性能和保溫設計要求

保溫材料必須具有很強的保溫性能，其中衡量保溫性能指標的重要參數是材料的導熱系數。通常情況下，當密度變化時，導熱系數會隨之變化，材料的密度越小，導熱系數越小，反之，導熱系數越大。因此，為了使保溫材料具有較強的保溫性能，導熱系數越小越好，這就要求材料密度較低。另外，考慮到保溫材料施工的便利性，保溫材料除了具有很強的保溫性能以外，還要具有施工方便，維護簡單，成本經濟的特點。

在保溫設計過程中，主要參考依據是火力發電廠保溫材料的相關設計規程。如保溫層的厚度可根據火力發電廠保溫油漆設計規程中的經濟厚度法來進行保溫層厚度計算。保溫層外表面散熱損失應滿足化工行業設備及管道絕熱技術規程中的相關要求。如當環境溫度低于27℃時，設備保結構的外表面溫度應低于50℃。

3保溫設計中的常見問題

在火電廠的保溫設計中，經常出現的問題包括：保溫材料選擇不合理、保溫參數計算出現偏差、沒有考慮到高溫或低溫等極端環境條件。例如，保溫材料選擇過程中出現不符合實際情況的問題、或者保溫材料存在質量不合格問題;保溫設計過程中在計算參數的過程中依據的技術標準之間存在矛盾的問題、保溫參數的計算沒有考慮全面，只考慮到其中一方面的技術指標要求。

4機組保溫設計優化分析

4.1鍋爐保溫設計

鍋爐保溫設計應考慮到鍋爐管道、鍋爐煙風道熱量逸散，通過設計來減少熱能損失。在材料選擇上，可采用新型納米復合隔熱板來保溫節能。納米復合隔熱板是由納米微孔絕熱材料制備成，內部是微納米級硅粉，外部由數層金屬箔復合而成，具有很低的導熱系數，這種材料的隔熱性能比傳統陶瓷纖維、巖棉材料的隔熱性能強2～3倍，耐火溫度可達到1100℃。鍋爐保溫層的施工設計范圍包括鍋爐周圍及上下側的冷卻水管壁、煙道周圍壁墻、風箱、汽水管道等。保溫施工中可采用支撐鉤以及自鎖壓片相結合的固定方式。

4.2汽輪機保溫設計

汽輪機保溫設計主要有以下幾種方案：一是采用硅酸鋁或巖棉的傳統保溫材料進行保溫。目前，該保溫方式在300WM、600MW等小功率機組中使用較多。第二種是可拆卸式保溫。對每個保溫組件再進行獨立保溫，每個保溫組件中均含有保溫層、保護層、搭扣等組件。這種方式比上一種保溫方式的保溫效果好，其不足之處在于在各個保溫組件連接的位置容易產生泄露，拼接位置容易產生熱橋，而且在檢查故障時較麻煩。第三種是保溫層噴涂的方式。該方式能夠很好地適應汽輪機外表面形狀的多樣性，解決普通保溫及可拆卸保溫方式中密封不嚴的問題。該方式中涂料的性能十分關鍵，必須具有較低的導熱系數。如采用無機硅酸鹽材料、熱反射物質以及玻璃陶瓷材料制備而成的無機型保溫涂料，導熱系數約0.03w/m·k。當汽輪機表面溫度為1000℃時，噴涂8mm厚度的涂料可將表面溫度降低到100℃以內，保溫性能很好。

4.3管道保溫設計

管道保溫層厚度計算是管道保溫設計的關鍵。對于單層保溫的情況，采用經濟厚度法來計算保溫層厚度。對于復合保溫的情況，內層的保溫層厚度采用表面溫度法計算，外層的保溫層厚度采用經濟厚度法計算。通過建立保溫厚度下的保溫費用數學函數，取函數的最小值作為保溫層厚度的最佳值。例如，采用經濟厚度法計算管道的保溫厚度，并在27℃環境溫度條件下進行校核，得到管道的保溫厚度及參數如表1所示。

5結語

綜上所述，在火電廠生產系統中，采取科學恰當的保溫設計及保溫策略是實現電廠節能降耗目標的重要途徑。通過對保溫材料的性能及保溫設計的要求進行分析，并結合火電廠保溫設計的問題，提出保溫設計優化建議，為火電廠經濟效益發展目標的實現創建有利條件。

參考文獻

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