炼油企业保温绝热管道热损分析及对策

陈巧兰

【摘  要】为了进一步剖析当前炼油企业内部保温管道系统的热量损耗情况，本文从材料选型、工艺工法和分级设计模式这三个维度来探索、研究保温管道热量损耗的缘由。根据现阶段的热损状况，需要重新评估当下管路保温方案的可行性，有针对性的采取相应的整改措施，具体如下：保温材料的选型优化、分级设计模式的升级，对热量损耗的实时监测跟踪。得以有效达到预期的隔热效果，减少热量的损耗。

【关键词】炼油厂;保温绝缘;材料选型;工艺工法;创新升级

前言：保温对于需要持续维持同一温度的管路意义重大，不仅如此，还兼备如下几个作用：①安全性：对于高于60℃的管道，为防止人员烫伤，必须采取必要的保温措施;而管路温度过低时，同样也需要对其进行防冻保护;②环境：管道保温可降低在特定区域内对环境的影响，减少管道对环境温度的影响，改善人员劳动条件;③经济性：管道保温可减少管道的散热损失，提高经济效益。④工艺：某些工艺系统需要管道在一定温度范围内运行，否则将有可能发生冷凝、堵塞、腐蚀等异常情况，影响工艺系统运行，需要采取保温措施维持工艺正常运行。

在我国，保温管路的应用在炼油厂极为普遍，如果不做好保温隔热措施，势必会带来巨大的经济损失及企业成本的上升。因此，如何有效的应对炼油厂的管路热量损失，提高热量利用率则显得尤为重要[1]。

1炼油厂管路保温的现状

1.1国内外设计差异

设计规范上国外管路保温的基本设计思路相比于国内更加注重安全性，如：在保温设计时，当管路工作温度高于60℃时，国外的设计规范要求的工作安全距离大于国内的设计规范要求。

1.2保温材料的选型及其性能要求

1.2.1保温绝缘材料的性能要求

①热导率：热导率即导热系数。保温材料所具备热量传递的性能，我们称之为热导性。通过材料的热导性可以识别其热量传递的能力，作为导热的参数。不同的保温材料所具备的该项基本物理特性均有所差异。

②容重：即密度，代表其单位体积的质量。但并非容重越高或越低，则热导率越好，经过计算，保温材料拥有一个最佳容重值，只有达到最佳的容重时，它才具有较小的热导率和较好的保温效果。但在施工过程中，企业往往会考虑构件的设计负荷，尽可能的减少容量。所以，在保证其热导率较低的情况下，选择较低容重的保温材料，是炼油企业的普遍选择方向。

③最高使用温度：一般保温材料的使用温度是指保温材料在该温度下长期使用，其理化性能稳定，符合设计和运行的技术要求。根据现场管路实际运作温度的极限值，选择合适的保温绝缘材料。在选择保温材料时，必须考虑其所能长时间安全、可靠承受的极限温度[2]。

④含水率：对于水分的吸收能力称为保温材料的吸水性。保温材料在其单位体积内所能吸收水分的量称之为吸水率。潮湿的保温材料往往会因为温差而积聚形成冷凝水，并附着在管路系统上，随着时间的推移，开始大范围的扩散至其他干燥的保温层内，造成大面积的凝水环境，将提高保温材料的热导性，大幅度降低其保温效果，还可能导致材料的变形，甚至脱落。因此，为了有效减少保温材料的吸水性，除了创造较为良好的干燥环境外，还可以适当地在保温材料中加入憎水剂，如憎水型岩棉板、管和憎水硅酸铝制品等。

⑤线膨胀系数：所有材料都具备基本的热胀冷缩的物理特性。当保温材料受热时，其膨胀的大小称之为线膨胀系数。保温材料的线膨胀系数与材料的热稳定性有密切的关系。线膨胀系数较大的保温材料，其受热产生的应力就会更大，从而导致更大的形变，严重时，会直接瓦解保温材料的内部结构，使其出现断层，丧失保温效果。因此，在设计时，应充分考虑保温材料的的线膨胀系数，在建模阶段留足其受热膨胀的空间，防止其因内外应力而产生无法补救的形变。

⑥防火及隔音性能：当前的保温绝缘材料基本都具备一定的防火性能，属不燃物，如保温岩棉，不仅不含石棉，还能达到隔音降噪的效果。

1.2.2材料的选型模式

根据保温材料的特有性能及现场实际需求情况，应至少满足以下几个选型要求：①热导率低、容重低、满足现场施工条件、方便安装。②确保保温材料的耐受温度高于现场管路实际工作温度，且可以长时间耐受。③结合各个工厂、企业的实际情况，可不使用单一品种的保温材料。但必须保证其安全性[3]。

2 保温材料的安装工艺

保温材料的安装在国内已较为成熟，其主要由管路基层喷涂、保温绝缘层及外层保护加上固定件的组合构成。常规的安装工艺为：在管路预舾装结束后，进入砂房打磨抛光，随后进行第一遍底漆喷涂，待底漆干涸后，进行第二遍面漆喷涂。随后进行现场管路安装，不同的制造业其保温层的安装固定模式不同，通常采用绑扎的方式将保温材料固定在管路表面，最后，根据实际需要，选择合适的保护层覆盖即可。尽管国内保温层的安装工艺已趋于成熟，但依然不可能避免的受到外界因素的影響，如：施工工艺节点未按厂家要求施工、现场验收不严谨、搭缝错位，少做、漏做、材料使用错误、厚度未按要求等，都会造成保温材料安装完成后无法满足实际隔热要求，造成热量的过度损耗。

3执行分级设计模式

不同的介质传导需要的温度不同，导致管路承受的温度各不相同。在管路传输高热量介质时，能量传导剧烈，热量损耗就越明显。只有选择相适应的保温材料，才能最大化的满足管路的隔热要求，减少因传导带来的热量流失。因此，在设计阶段，工程师需要对各个管路系统进行分级分类，根据其介质的传导温度，选择最佳的保温层进行隔热防护，而不是一概而论的统一一种保温材料。同时，需要考虑现场施工的可行性，在现场实际施工情况无法满足当前级别的保温材料时，可选择更高级别的保温材料代替，切不可以低替高，或者选择性放弃，应与设计部及时沟通，通过现场勘验及技术规范要求，制定合适的施工方案[4]。

4 尝试新型保温材料

企业想要发展，离不开创新。在保温材料的选型上，切不可刚愎自用。应积极吸取、采纳新型保温材料。随着科技的高速发展，如气凝胶、纳米技术、功能性陶瓷等新型材料的相继出炉，已逐渐填补当下保温材料在部分功能上的不足，甚至还能提供更多优秀的功能，如防腐、易更换、易施工等。随着新材料新工艺的发展，也给企业带来了更优质、更高效的使用效果，以及更高的经济效益。

结论

管路保温的热损率是当下国内炼油厂普遍关注的问题，热损率的高低直接影响一个炼化企业的成本投入，乃至安全问题。本文通过当前炼油企业内部保温管道系统的热量损耗情况，从材料选型、工艺工法和分级设计模式这三个维度研究分析出如下应对方案：①为减少和解决管路的保温问题，各炼油厂首先需要清晰的了解各类保温材料的性能及其基本属性，熟悉国内的主流保温材料品种。根据材料的热导率、容重、安装工艺、耐受温度科学的选择与现场相适应的保温材料。②优化工艺工法，提高保温材料的现场安装质量，减少或避免材料浪费和施工错误的发生。③有效的执行分级管理思路，根据管路系统温度的不同，选择最优的安装方式④尝试接受新型保温材料，根据材料的各自优势，合理的进行材料选型，以提高企业的经济效益。

参考文献：

[1]袁飞，杨光，徐安军，et al.基于不同保温措施下的铁水包热状态模拟分析[J].工程科学学报，2018，76（1）：31-40.

[2]张培华，徐晓光，王建军.管道热损失及锅炉房加热系数的选取[J].工业加热，2018，47（3）：78-79.

[3]杨涵宇，刘秦见，龙恩深.毛细管辐射地板结构设计参数对有效供热及热损特性的影响[J].四川建筑科学研究，2019，23（4）：89-90.

（作者单位：中国石化集团茂名石油化工有限公司工程管理部）