LNG加气站保冷材料的选用与施工

朱永东（山东胜利股份有限公司）

LNG加气站保冷材料的选用与施工

朱永东（山东胜利股份有限公司）

LNG加气站管道保冷材料的选用、厚度设计及保冷施工质量，直接关系到管道保冷效果、控制建站成本、保证加气站安全运行。选用PIR作为保冷材料，其费用仅相当于真空保温管道费用的40%，保冷效果同样满足GB 50264—1997要求；保冷施工质量保证了管道保冷效果，高质量的工程施工可将保冷寿命长延长7～10 a。保冷材料的布置、防潮层的施工顺序、及防护层的搭接方法是保冷施工的主要保障。

LNG加气站 管道保冷 保冷材料与施工

液化天然气（简称LNG）具有适应-160℃左右的超低温特性，在其从储罐经管道到加气机输送时，会吸收环境热量加速LNG汽化，不仅浪费能源，而且会使系统内压力升高，增加系统运行的不安全性。因此需要提高LNG管道的保冷效果，以节省能源和消除不安全因素。

1 保冷材料的选用

保冷材料的选择与保冷层厚度两方面，既满足GB 50264—1997《工业设备及管道绝热工程设计规范》对保冷材料选材的规定，又从经济方面考虑选取合适的保冷层厚度，以降低加气站的建设成本。

1.1 保冷材料的选择

GB 50264—1997《工业设备及管道缘热工业设计规范》对LNG管道保冷材料的要求如下：

1）导热系数低，导热系数不大于0.064W/(m·K)；

2）抗压性、抗曲性高，冷缩率低，使用温度范围广；

3）闭孔率高，不吸水；

4）阻燃性能好，氧指数大于28%。

由于聚异氰脲酸脂泡沫（简称PIR）材料自身特性满足上述要求，且在深冷工程运用中保冷效果表现优异，如福建LNG、广东LNG、江苏港华LNG接收站（-163℃）、上海华林气体等，使其在深冷保冷领域得到了广泛的应用。尤其是PIR高达98%闭孔率和在-200～160℃温度范围内具有良好的稳定性，使其成为LNG管道最佳的保冷材料。PIR与聚苯乙烯 （EPS）、硬质聚氨酯 （PUR）、橡塑（NBR）四种保冷材料部分性能参数比较见表1。

表1 保冷材料部分性能参数比较

1.2 保冷材料厚度计算

根据《工业设备及管道绝热工程设计规范》对LNG管道保冷的要求，规定LNG管道热损失量不大于12.5 W/m2，以确保管道的保冷效果。从技术、经济方面考虑，保冷层厚度按照“控制最大冷损失量方法”进行计算，计算公式如下：

式中：

D0——管道外径，m；

D1——保温层外径，m；

Ta——环境温度，℃；

T0——管道外表面温度，℃；

Q——热流密度，热流密度为12.5 W/m2；

λ——保冷层材料在平均温度下的导热系数，W/（m·K）；

αs——绝热层外表面向周围环境的放热系数。

以三级LNG加气站常用管道为例计算，D57保冷层厚度为138.4 mm，D48保冷层厚度为138.3 mm，D32保冷层厚度为137.9 mm。根据PIR材料实际生产情况，保冷层厚度均应取150 mm。

2 保冷材料的施工工艺

高质量的保冷施工是提高LNG保冷效果的重要环节，因此在保冷施工过程中应监管到位，要求安装队伍提供符合规范的保冷施工方案，并按照方案进行施工。以PIR的施工要点及注意事项为例。

2.1 保冷材料施工

保冷材料块与块接缝用JN-1型粘结剂均匀涂抹，粘结剂的涂抹厚度为2.5～3mm。并应涂满、挤紧和粘贴牢固，粘接表面胶水涂抹平整、均匀。

粘结剂及使用应符合下列要求：

1）粘结剂应符合使用温度的要求，并应和保冷层材料相匹配，不对金属壁产生腐蚀。

2）粘结剂应固化时间短、粘结力强。在使用前，应进行实地试粘。

3）施工中粘结剂取用后，应及时密封。

2.1.1 对保冷层厚度≥80 mm应采取分层保冷，同层错缝，上下层压缝，其错缝的距离不应小于150 mm。分层保冷结构如图1所示。

图1 分层保冷结构示意图

2.1.2 保冷材料粘贴时，挤出缝外的粘贴剂应及时刮去，缝口用密封剂或不干胶带密封。接缝应挤紧、刮平、严密。

2.1.3 分层的保冷时，逐层粘贴，并对各层表面进行刮平和接缝处理。

2.1.4 弯头部位保冷时，应先将直管段保冷完成后再进行弯头处保冷，弯头两端的直管段保冷层应尽量敷设至弯头处，以弯头两端直管段保冷层外层为支点用铝皮做成虾米腰连接，直管段与铝皮缝隙处用玛蹄脂、密封剂填满，用钻在铝皮最高点开一直径30 mm注料孔，注入PIR现场发泡料，注料结束后立刻将注料孔密封。

现场发泡做法：发泡料中黑料与白料质量比为1.5∶1，料温在15℃以上。若现场环境温度达不到要求，将黑料加温至30℃以上，与室温下的白料混合，在10 s内充分搅拌，15 s内注入弯头孔内。

2.1.5 阀门保冷时，管道保冷层应尽量敷设至阀门两边的焊缝处，阀门两端的管道保冷外层再安装50 mm的PIR保冷层，以阀门两端直管段保冷外层为支点将阀门包起来，阀门上需涂抹黄油。在阀门保冷外层最上端开直径30 mm的注料孔，注入PIR现场发泡料。

2.2 防潮层施工要点

1）保冷层外面用阻燃黑色玛蹄脂涂抹2遍，厚度为4 mm（2 mm×2遍），中间隔放一层中碱玻璃纤维布，第1遍玛蹄脂涂抹后，即安装玻璃布，待稍干后进行第2遍玛蹄脂涂抹。管道上的防潮层应连续施工，不得有断开、断层现象，防潮层在封口处应形成封闭。

2）玻璃布搭接宽度不应小于50 mm，搭接处粘贴密实。

3）垂直管道防潮层玻璃布应上搭下环向接缝。水平管道应两侧搭接环向接缝，且缝口朝下。

4）防潮层应粘贴密实，无张口、开裂、厚度均匀，干固后要达到5 mm。

2.3 铝合金防护层施工要点

1）直管段铝合金保护层的下料要比防潮层的外圆长30～50 mm，环向和纵向搭接应压出凸筋，环向搭接不小于50 mm。纵缝用自攻螺钉连接。

2）保护层应紧贴防潮层，弯头部位要做成虾米腰连接。

3）水平管道环向接缝应沿管道坡向搭向低处。纵向接缝布置在水平中心线下方15°～45°处，缝口朝下。当侧面或底部有障碍物时，纵向接缝可移至水平中心线上方60°以内。

4）金属保护层接缝以及管道支架穿出金属护壳的部位，填密封剂或在接缝处包缠密封带。

3 结语

管道的保冷效果关系到LNG加气站运行的稳定性，因此选择合适的保冷材料，控制施工质量，提高管道的保冷效果，为加气站的稳定运行提供最大保障。把非生产性能源损失降到最低程度，这是LNG管道保冷的意义所在。

[1]中华人民共和国建设部.GB 50264—1997 工业设备及管道绝热工程设计规范[S].北京:中国计划出版社, 1997.

[2]全国能源基础与管理标准化技术委员会省能材料应用技术分委员会.GB 11790—1996 设备及管道保冷技术通则[S].北京:中国标准出版社,1996.

10.3969/j.issn.2095-1493.2014.003.015

2013-12-23）

朱永东，1999年毕业于山东矿业学院，从事LNG加气站工程建设管理，E-mail：fcfc777777@163.com，地址：山东省济南市高新区天辰大街2238号，250100。