纳米气凝胶绝热毡在烟管保温中的应用

郭石宇 火箭军士官学校

纳米气凝胶绝热毡属于一种耐高温，憎水型柔性保温材料，其成分98%为空气，是一种由纳米级粒子聚集并以空气为分散介质的新型非晶固态材料，具有独特光学、热学及电学性能，可用于650℃以下的高温区域，是实现高效隔热与最低能耗的最佳产品，目前气凝胶是导热系数最低、保温性能最好的材料，已在多个领域得到广泛应用。

一、气凝胶绝热毡优点

1.保温性能较强，隔热效果为传统石棉绳保温的3～5倍。

2.保温层厚度较薄，与传统材料相比绝热性更强，热损失或冷损失更小，空间利用率更高。

3.憎水性较强，具有强大的憎水性能，在隔绝液态水的同时又允许水蒸汽通过。

4.防火性能强，A级防火阻燃，可长期耐高温。

5.隔声抗振，对设备进行保温的同时，还可以起到吸声抗噪、缓冲振动等功能，提高环境质量，保护设备。

6.具有柔性，抗拉、抗压强度较好，可有效抵抗暴力施工，长期使用也不会出现下沉、变形等问题。

7.安全环保无污染，不含对人体有害物质，安装便捷、可拆解、可重复使用，废料可通过填埋进行处理。

8.轻巧方便，易于切割，容易操作，适合各种复杂外形要求及狭窄空间。

二、烟管保温材料应用对比

柴油机排烟管保温作为柴油机安装的重要环节，关乎柴油发电机组效能的正常发挥，而排烟管直径一般较大，体积较大、安装位置空间狭小且属于高空作业。使用传统石棉绳保温工作难度大，费时费力，而纳米气凝胶绝热毡的应用无论在安装效率上还是在保温效果上都有较大的应用优势。下面将传统排烟管保温法与气凝胶绝热毡保温法作以下对比。

（一）传统排烟管保温法

1.柴油机排烟管采用Φ25mm石棉绳保温，保温层总厚度为55mm，保温层外设金属铁皮进行保护。

2.保温前应将石棉绳晾干（如果石棉绳没有晾干，在柴油发电机组运行时将发出刺鼻的气味），保温时将Φ25mm石棉绳在烟管外缠裹两遍，缠绕层应均匀、密实，石棉绳缠好后用Φ25mm×25mm×0.5mm镀锌铁丝网包扎牢固。

3.采用石棉灰、石棉绒、普通水泥混合搅拌制成的石棉水泥浆抹面，石棉灰、石棉绒、普通水泥的体积配合比为3：2：1，抹面应均匀、光滑，厚度为10mm～15mm。

4.待石棉水泥层完全干燥后，采用0.5mm～0.7mm厚度镀锌铁皮或不锈钢铁皮包裹烟管作为保护层。

5.法兰、阀门及补偿器不做保温处理，法兰两侧应留出1.2倍螺栓长度距离，并在其端部抹出60°～70°的斜坡。

（二）纳米气凝胶绝热毡保温法

为了达到节约能源、降低劳动强度和提高施工效率的目标，对柴油机排烟管的保温有了新的创新，就是采用纳米气凝胶绝热毡保温。在柴油机排烟管保温工程中，采用纳米气凝胶绝热毡进行保温处理逐渐普及，与石棉绳保温材料相比，效果更加理想，且应用方法也更加精简、方便，具体做法如下：

1.保温时将Φ20mm的纳米气凝胶绝热毡在烟管外缠绕两遍，保温总厚度为40mm，每层气凝胶绝热毡缠好后用钢打包带或18#铁丝包扎牢固，缠绕层均匀、密实即可。

2.两遍纳米气凝胶绝热毡安装完毕后，使用耐高温玻璃丝布缠绕一遍。然后采用0.5mm～0.7mm厚度镀锌铁皮或不锈钢铁皮包裹烟管作为保护层。

通过对比发现，纳米气凝胶绝热毡安装工序简便，大大提高了保温效率。

三、烟管保温材料的应用实例

在某烟管保温工程中，管道外包镀锌铁皮，管道规格为DN516mm，环境温度为20℃，介质温度为610℃，基本的保温要求为外层设计温度不超过45℃，热损失量不超过最大规定值。分别采用石棉绳、纳米气凝胶绝热毡作为保温材料，对两种保温方案进行对比，分别测量两种保温方法的厚度、表面温度、用料量，线热损失、节能率等参数，如表1所示。

表1 烟管保温方案对比

由上表可知，两种方案中的保温计算均与设计要求（不超过45℃）相符合。相比之下，纳米气凝胶绝热毡在用料、节能方面具有更大优势，当表面温度在41℃（±0.5℃）条件下，与传统保温方式相比，纳米气凝胶绝热毡的材料用量仅为35.4%。由此可见，采用纳米气凝胶绝热能毡能够在很大程度上减少保温材料的用量，减小材料占用的面积，这些优势在柴油机烟管保温工程中更加突出。虽然上述两种方案在表面温度问题上较为接近，但由于纳米气凝胶绝热的毡保温层厚度较小，因此散热面积相对较小，单位长度内热损失量低，保温效果更加理想。与传统保温方式相比，在节能率上节省了25.2%，具有明显的保温效果。

综上所述，柴油机烟管保温采用纳米气凝胶绝热毡替代石棉绳，能有效提高烟管保温施工的进度，同时又能降低施工难度，提升了空气质量及环境，提高了烟管保温的质量，成为工程施工中柴油机保温的最佳材料，未来将在更多的领域得到广泛应用。