高温蒸汽管线气凝胶保温改造节能性分析

摘要：对热电厂的高温蒸汽管线进行气凝胶保温改造替换原传统硅酸铝保温材料，其中426蒸汽管线散热损失降低17351.82GJ，减少CO2排放1908.7吨；711蒸汽管线散热损失降低18900.08GJ，减少CO2排放2079.01吨。采用气凝胶相较于传统硅酸铝材料，其散热量损失可降低约50%，节能效益良好，在热电厂高温蒸汽管线采用气凝胶保温具有推广意义。

关键词：高温，蒸汽管线，气凝胶，节能

0引言

气凝胶保温材料具有有效减少产生、储存、运输及使用等过程能量消耗的优点，已在工业、建筑、航空航天等领域广泛应用[1]。朱道强等[2]结合某蒸汽管道工程分析了气凝胶复合保温材料的特点，推动了气凝胶在蒸汽管道保温方面的发展；韩会亮等[3]通过对某炼化厂蒸汽管网进行流程优化和采用保温材料纳米气凝胶进行改造,改造取得了良好的经济效益；何栋[4]对外径为Φ426mm和Φ325mm的蒸汽管道进行改造试验,证明使用纳米气凝胶可以减少蒸汽管道沿程温降、提升供热范围、提高节能率、缩短投资回收年限；陈懿洲[5]从某化工园区公共管廊上的中压蒸汽管道入手,对管道的绝热层厚度、管位租金、工程造价及回收期限等角度进行经济性分析；李智等[6]对西北某电厂管线使用气凝胶复合绝热毡进行保温,用量比传统保温材料节约65%,且节能率提高了25%；张由素等[7]将纳米气凝胶应用到蒸汽直埋保温管中,不仅可以减少热损失,提高蒸汽管道传输效率,而且还可以减少总投资成本，为蒸汽直埋保温管的快速发展指明了方向。

本文对某热电厂高温蒸汽管线进行节能诊断，通过诊断结果发现的问题进行气凝胶保温改造，并对改造前后蒸汽管线材料厚度、散热量和投资进行对比，证明采用纳米气凝胶对蒸汽管线保温节能性较好。

1气凝胶绝热原理

气凝胶为纳米多孔结构，经化学改性可做到全方位疏水，其常温导热系数低于0.018W/（m·K），有优异的高温绝热性能。气凝胶绝热原理如图1所示：在阻碍热传递方面，气凝胶无穷多纳米孔的存在，热流传递时就只能沿着气孔壁传递，近于无穷多的气孔壁使得固体热传导的能力下将到接近最低极限；在阻碍热辐射方面，气凝胶材料内部气孔壁数目趋于无穷多，每一个气孔壁都具有遮热板的作用，从而使辐射传热下将到近乎最低极限；在阻碍热对流方面，气凝胶气孔直径小于70mm，气孔内的空气分子失去了自由流动的能力，相对地附着在气孔壁上，材料处于近似真空状态。