主蒸汽管道的保温节能分析

何嘉辉

摘 要： 在电厂的生产过程当中，由于针对管道系统方面的保温设计选材、检修损坏等多方面的原因，造成了主蒸汽管道的散热损失比较大，无法达到国家所规定的相关规范，煤炭的损耗量普遍偏高。为了降低生产过程中的能源损，优化设备的运行水平，更好的改变管道的保温设计，以此来降低散热损失，从而能够提高全厂的效率、更好的实现生产过程中主蒸汽管道的保温节能。

关键词： 主蒸汽管道；保温；节能

1 前言

主蒸汽管的道输以水蒸气为介质，其最高温可达500℃，此温度远高于自然界的普遍温度，从而导致一部分的热量在输送过程中没有能够做功就被白白损失，由于被损失掉的这部分热量主要是通过表面的散热而失去的，因此十分难被回收以及利用。在此基础之上，我们只能通过选取保温隔热材料来减少主蒸汽管道的散热损失、在进行管道保温之后，能够比不保温减少90%左右的热量损耗，由此可见主蒸汽管道保温节能是十分重要的，但是保温效果越好，所需的保温材料就越多，在此方面的投入资金也就越大。

综合考虑散热损失、材料投资是研究最为经济合理的保温所考虑的因素，在70年代出现的石油危机之后，人们普遍了解到了节能的重要性，各个国家也逐渐开始关心节约资源这一世界话题。世界代用能源组织曾在相关的报道中指出，我们最易于实现的能源便是节能，在本世纪以及未来的时间内，在环球性的以及国家的能源战略中，节约能源会逐渐起到中心作用。目前我国主要是实行节能与开发并重的能源发展方针。

2 主蒸汽管道保温的意义

主蒸汽管道的保温主要是指一种绝热过程，也就是需要减少工业管道中的热力管道以及热力设备向周围环境所散发的热量。

2.1保温的目的

主蒸汽管道的保温主要是为了减少散热损失，从而实现燃料的节约，以保证生产工艺流程的正常进行，来提高设备的生产能力；同时也可以在一定程度上使得操作人员的工作环境有所好转，也在工作期间保证了操作安全；能够提高耐火绝缘，有效地防止火灾事故的发生；也能在操作过程中吸声和隔热，保证操作人员有一个良好的操作环境。最重要的是保温可以降低热量损耗、节省燃料，在各个领域都有十分广泛的运用以及重要作用。

2.2保温的重要性

在生产过程中，主蒸汽管道内部的蒸汽温度可以达到500℃，一般情况下，其周围的空气为25℃，主蒸汽管道内外温度差可达到475℃，在如此大的温差之下，如果不进行保温措施，就会造成十分巨大的散热损失，会因此降低电厂发电以及供热的能力。同时，热经济性也有所降低，使得大量燃料被浪费，因此要想节能就必须对热力管道及其相应设备进行保温处理。

3.常用的集中保温材料

3.1 硅酸钙Ⅰ类：λ≤0.069W/m*k（设层内均温 300℃），使用温度上限 550℃，密度170kg/M3。

3.2 硅酸铝毡1号：λ=0.09 W/m*k（设层内均温 300℃），使用温度上限800℃、密度 192kg/M3。

这两种材料都具有一定的优点，具体表现为热稳定性优良、导热系数低、密度低、较高的抗拉伸强度等几个方面的优势，同时这些材料又具备耐腐蚀、零污染、施工过程简便、可塑性较强、使用寿命长等特点。最重要的是，这两种产品在价格方面十分接近。

2.3硅藻土保温砖

在研究保温结构的过程中，我们需要寻找一些导热系数小、耐热温度高、抗压强度高以及使用范围广的新型保温材料，硅藻土保温砖便是最好的代替材料，它的优点主要表现为来源方便、价格亲民、机械强度较高，但是它也存在一定的缺点，导热系数大、吸水性强且在施工过程中会造成大量灰尘。

2.4微孔硅酸钙

微孔硅酸钙，具有容重轻、导热系数小、使用范围广等诸多方面的优点，但吸水率也会比较大。

2.5硅酸铝板

最近几年发展比较快的是硅酸铝板，其保温性能良好，是一种新型保温产品，其可以克服其他材料所产生的缺点。

3保温设计中的计算原理

在保温设计中，最重要的计算是厚度，主蒸汽管道中的热量损失会随着保温厚度的增加而呈现减少的趋势，反之亦然。散热损失的减少，有利于实现燃料的节约，从而使热损失费用有所降低。但是保温厚度的增加会使得材料耗量有所增加，从而使得保温费用增加，如何计算主蒸汽管道保温节材料的经济厚度便成为重中之重。

现在，我们以管径d=0273m，主蒸汽温度t1=540℃的情况为例，分别对硅藻土保温砖、硅酸铝板以及微孔硅酸钙三种保温材料进行测试，以便找出一种较好的保温方式。

4 主蒸汽管道的优化设计

保温结构除了选材，在设计的过程中也需要切合减少散热损失、节约能源、等方面的需求。在此同时，我们更需要考慮其自身的经济性。本文之前也说过，最关键的环节是计算并且确定保温层的经济厚度。所谓的经济厚度，则是指在保温后，每年散热所造成的损失费用与投资总费用、年运行费用、维修费用之相加之和为最小数值。

减少生产过程中的热损失、节约燃料以及相关费用是热力设备以及管道绝热的主要目的。但是对于这些设备进行绝热需要花费一定的费用，进行相应投资。经济绝热性是我们需要达到的目标，这就要求绝热工程的投资年分摊费用与年维修费用相加之和不能超过每年所节省的燃料费用。因此，最为经济的绝热层厚度则是指在一定条件下（条件不可变），在不同的保温厚度当中，我们需要将年散热损失的费用、绝热工程投资的年度折旧费用以及年度维修管理费用进行相加，之后再进行相应的比较，在比较中，年总工作费用达到最低值的时候，所对应的保温层厚度便被称为是最佳经济厚度。

如图所示，图中的横坐标表示保温层的厚度，纵坐标则是每米每年所需的费用，A1是指绝热工程投资所需的年分摊费用（也就是进行保温所需要支付的年度费用）与年维修费用的总和，B1主要是指在进行绝热后，年散热所损耗的费用，S1是指一个年度内总工作费用，也就是A1与B1的总和。A1的值会随着绝热层厚度δ的增加而逐渐增加，B1则会随着绝热层厚度δ的增加而出现减小的趋势，总费用S则是在绝热层厚度达到某个值δ0时具有极小值S1min，此时这个δ0就被称为绝热层的经济厚度。

保温经济厚度在计算的过程中主要与诸多因素相关联，主要是绝热材料在平均工作状态下的导热系数当然也受热价、年运行时间等要素的影响。所有我们在选择的时候需要通过多种因素进行考虑。在上文中，硅酸铝板作为一种新型的保温材料是最为经济合理的选择。而且它还具备导热系数小、容重轻、价格亲民等有点，是值得大范围推广和采用的一种环保新型保温材料。

5 结论以及相关建议

（1）主蒸汽管道的保温选择，必须要将各种因素充分考虑进去，包括水击等造成的振动、室内室外的研究，在选择保温结构的材料过程中，对与主蒸汽管道，更应该采用的是复合的结构形式；

（2）根据选择的最佳保温结构设计进行优化，并且设计出最佳的保温材料厚度，其中优化设计需要参照国际标准进行，在优化的过程中，导热系数必需要选择保温结构的相关导热系数；

（3）保温结构工程的实施必须要严格按照国标进行，对于不合格的保温工程，必须返工，直到达到国标要求。

6 结束语

这篇文章主要是针对主蒸汽管道的保温节能改造进行了相应的分析，从保温材料的选择，计算等方面进行了一定的说明，为主蒸汽管道保温节能技术进行了新的发展方向的展望。

参考文献

[1] 赵丽萍.主蒸汽管道的保温节能浅析[J].一重技术.2003，（3）：47—48.

[2] 李云.设备及管道保温效果测试方法的探讨[J].技术交流.2000，（2）：26—28.