石油化工設(shè)備和管道保溫隔熱措施探討

文/Jan Ohrmann

石油化工設(shè)備拆卸頻繁，如何做好保溫隔熱工作——即使在2023年，能源轉(zhuǎn)型及其帶來(lái)的挑戰(zhàn)仍然是全球重點(diǎn)關(guān)注的議題之一。新的技術(shù)發(fā)展需要長(zhǎng)時(shí)間地研發(fā)，并通過(guò)系統(tǒng)集成完成相關(guān)工藝的開發(fā)。而石油化工一些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中容易產(chǎn)生高溫和高熱，不僅會(huì)造成能量浪費(fèi)，還會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。因此，需要對(duì)其進(jìn)行保溫隔熱，不僅所需成本很低，而且無(wú)需更換現(xiàn)有的工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施，可在停車檢修期間快速進(jìn)行。

通過(guò)對(duì)設(shè)備、管道和相關(guān)配件進(jìn)行保溫隔熱，一方面可以減少能量損失，另外一方面也能夠保護(hù)員工免受熱表面的傷害。可以說(shuō)隔熱技術(shù)是工廠設(shè)備中的標(biāo)配，然而在進(jìn)行隔熱時(shí)需要考慮哪些因素呢？

“我們希望盡量減少工廠設(shè)備的熱損失，通過(guò)對(duì)加熱器、設(shè)備和零部件進(jìn)行隔熱來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在這方面，我們采用了自己的隔熱標(biāo)準(zhǔn)，增加了隔熱層厚度，超過(guò)了相關(guān)法規(guī)要求的最低標(biāo)準(zhǔn)。較高的隔熱層厚度有助于最大限度地減少熱損失，提高效率并降低運(yùn)營(yíng)成本。這對(duì)客戶有利，也符合我們‘全方位客戶關(guān)懷’戰(zhàn)略。” Ness熱技術(shù)銷售工程師Philip B?rgardts解釋說(shuō)。

進(jìn)行正確的隔熱，每米管道每年可節(jié)省約570 kW·h的能源

以一條直徑為DN-150管道為例，熱油在300℃的溫度下流過(guò)該管道，通過(guò)使用比最低要求更厚的隔熱層，每米管道每年可以額外節(jié)省約570 kW·h的能源。但是當(dāng)我們考慮到典型化工廠里長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的管道時(shí)，這個(gè)數(shù)字就變得相當(dāng)可觀了。

此外，隔熱層也將設(shè)備的表面溫度降低到45℃，而規(guī)定的設(shè)備表面溫度為60℃。關(guān)于選擇隔熱層厚度方面，當(dāng)然需要考慮在隔熱保溫的節(jié)能潛力與隔熱材料投資成本之間找到最佳平衡。

閥門的隔熱

“根據(jù)我的經(jīng)驗(yàn)，熱油設(shè)備中的閥門僅在涉及焊接時(shí)才進(jìn)行隔熱。但即使在這種情況下，通常也沒(méi)有100%地嚴(yán)格進(jìn)行隔熱。在這方面，我認(rèn)為存在巨大的節(jié)能潛力。”ARI-Armaturen Albert Richter的技術(shù)顧問(wèn)Tim Wallis表示，“無(wú)論是法蘭連接還是焊接，閥門通常應(yīng)該進(jìn)行隔熱，以便在日常視覺(jué)檢查中發(fā)現(xiàn)閥門的潛在泄漏，并防止油滲透到隔熱層的其余部分。例如，隔熱套可輕松拆卸，減少了其損壞情況下的維修工作量，同時(shí)閥門的維護(hù)工作也可以輕松進(jìn)行。而且由于這樣可以減少熱損失，對(duì)設(shè)備進(jìn)行隔熱絕對(duì)是值得的。”

蒸汽和冷凝系統(tǒng)的情況類似。在這里，同樣并非所有閥門都需要進(jìn)行隔熱。Tim Wallis說(shuō)：“在蒸汽疏水閥領(lǐng)域，熱冷凝水疏水閥不能隔熱，因?yàn)檫@些閥門只有在無(wú)隔熱的情況下才能正常工作。而浮球式疏水閥表面積較大，需要進(jìn)行隔熱。在實(shí)際應(yīng)用中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)浮球式疏水閥未隔熱。在這方面，我也看到了很大的節(jié)能潛力。”

泵隔熱也具有潛力

“正如大多數(shù)人所知，泵的隔熱基本上只能在泵殼（蝸殼）上進(jìn)行。”泵專家Allweiler的客戶經(jīng)理Wolfgang Seiberth解釋道，“泵軸承支架絕對(duì)不能隔熱，因?yàn)榘惭b在軸承托架中的軸承需要進(jìn)行冷卻。這些軸承通過(guò)電動(dòng)機(jī)的氣流或通過(guò)安裝的軸扇冷卻。隔熱軸承座會(huì)阻止這一過(guò)程：軸承座自身過(guò)熱，導(dǎo)致軸承和內(nèi)置的機(jī)械密封損壞、過(guò)早失效。”從泵的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)來(lái)看，隔熱對(duì)于相關(guān)的液壓參數(shù)其實(shí)沒(méi)有影響。

除了安全方面的考慮外，隔熱還具有熱技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。例如，對(duì)于中等大小的泵在介質(zhì)溫度為300℃，環(huán)境溫度為40℃的運(yùn)行條件下，泵體的熱損失約為2 000～2 500 W。通過(guò)對(duì)泵進(jìn)行保溫隔熱，可以節(jié)省大量熱量散失，減少能源消耗以及運(yùn)行成本。

從安全的角度看隔熱

除了需要考慮能源經(jīng)濟(jì)方面，隔熱在操作人員和設(shè)備運(yùn)行安全方面也發(fā)揮了很大的作用：需要確保設(shè)備操作人員和相關(guān)工作人員，防止因設(shè)備熱表面溫度而受傷。

在處理隔熱和防觸電保護(hù)方面，法律規(guī)章制度在一定程度上規(guī)定了非常不同的溫度范圍。Tüv Süd公司烏爾姆分公司的設(shè)備安全專家Heinrich Birndorfer表示：“在職業(yè)衛(wèi)生與化學(xué)工業(yè)事故保險(xiǎn)協(xié)會(huì)（BG RCI）的A 017技術(shù)通告中，提到了金屬表面的溫度大于60℃時(shí)需要進(jìn)行觸摸保護(hù)，以前的蒸汽鍋爐系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程要求墻體溫度超過(guò)80℃時(shí)才進(jìn)行觸摸保護(hù)（TRD 403），而熱油系統(tǒng)的設(shè)備規(guī)范（DIN 4754-1）則要求在表面溫度大于110℃時(shí)才進(jìn)行。

然而，值得注意的是，嚴(yán)重燙傷的預(yù)估時(shí)間比直覺(jué)估計(jì)更快：與55℃的熱水接觸只需10 s，就會(huì)導(dǎo)致人體三度燒傷。ISO 13732-1在環(huán)境和熱處理方面，提供了一種更現(xiàn)代化和更詳細(xì)的方法：根據(jù)與熱表面的接觸方式（觸摸、操作），即使在低于50℃的溫度下也可能需要保護(hù)措施。

在任何情況下，設(shè)備制造商和工廠管理者都必須絕對(duì)考慮操作人員周圍的環(huán)境安全問(wèn)題，并在必要時(shí)規(guī)定嚴(yán)格的保護(hù)措施，比如應(yīng)將佩戴個(gè)人防護(hù)裝備的要求限制在最低程度。