气凝胶复合绝热毡与硅酸钙在电厂管道保温的应用对比

　　电力行业是一个高能耗的行业，如何做好管道和设备的保温，减少热量损失，提高热能利用率？目前电厂大多用传统保温材料，岩棉、硅酸钙和珍珠岩等，济南火龙热陶瓷有限公司，与华北某电厂合作采用一种新型保温节能隔热材料气凝胶复合绝热毡替代传统材料硅酸钙管壳，并进行保温改造前后热损对比。

　　该电厂拥有3台350MW的燃煤发电机组和1台150MW的燃气-蒸汽联合循环发电机组，总装机容量1200MW。经过与电厂设备部和技术部沟通，选择连接汽轮机的主蒸汽管道作为节能改造保温试验，采用济南火龙热陶瓷有限责任公司气凝胶复合绝热毡HLGX-853。

　　1. 两种保温材料

　　1.1 产品特点

　　HLGX硅酸钙管壳：是硅藻土，增强纤维等原料混合，经模压高温蒸氧工艺制成管壳。主要应用于电力、石油、化工、冶金等领域的管道保温。硅酸钙管壳具有导热系数较低、比强度高、耐久性好、抗热震性差、易碎裂和粉化等特点。

　　气凝胶复合绝热毡（HLGX-853）: 气凝胶复合绝热毡是目前技术先进、隔热性能好的超级绝热材料。常温下导热系数为0.015W/(m·K)，保温性能优于传统材料多倍。具有憎水性、柔韧性、自重轻、优良的热稳定性和抗热震性、施工方便、绿色环保节能效果明显等优点。

　　1.2 产品的主要性能指标

　　2. 改造保温技术方案

　　2.1 主蒸汽管道基本概况

　　所属装置：1#机组

　　介质：主蒸汽 温度：540℃ 管径DN=400mm 室内

　　2.2 改造前保温结构

　　硅酸钙管壳，保温层厚度=200mm

　　2.3 改造后保温结构

　　气凝胶复合绝热毡，保温层厚度=66mm

　　3. 改造前后的保温效果（检测点的温度对比）

　　改造前硅酸钙材料：环境温度37℃，无风，红外线温度计测得主蒸汽管道外表面平均温度43℃，主蒸汽管道外表面与环境温度差值6℃。

　　改造后纳米复合材料：环境温度37℃，无风，红外线温度计测得主蒸汽管道外表面平均温度42℃，主蒸汽管道外表面与环境温度差值5℃。

　　4. 改造前后的节能经济分析

　　4.1 根据电厂保温管道热损失计算公式

　　改造前硅酸钙管壳散热损失：q前=224.43W/㎡

　　改造后气凝胶复合绝热毡散热损失：q后=149.51W/㎡

　　4.2 蒸汽管道改造前后散热面积

　　A前=3.14х0.800х1=2.51㎡；A后=3.14х0.528х1=1.76㎡

　　4.3 每米管道减少热量损失：

　　ΔQ=q前×A前-q后×A后=224.43х2.51-149.51х1.76=300.18W/M.h

　　改造后每米管道每天减少散热量300.18w/m.h*24/1000=7.204kw/m.d

　　按1kw.h=0.404kg标准煤(用于计算火力发电)

　　每天节约的标准煤，7.204kw/m.d*0.404=2.91kg标准煤

　　如果按燃煤单价按0.8元/Kg计算,每米管道每天节省燃煤费用2.91*0.8=2.328元

　　每米管道每月节省燃煤费用2.328*30=69.84元

　　5.电厂管道保温经济效益分析

　　假设主蒸汽管道总长为1000米，使用寿命8年为一周期计算。

　　5.1 第1年保温材料投资计算：

　　硅酸钙材料投资：1072.00*1000/10000=107.20万元;

　　气凝胶复合绝热毡投资：2598.32*1000/10000=259.83万元

　　相对于传统的无石棉微孔硅酸钙材料，纳米复合材料能带来节能：

　　每年节省燃煤资金69.84*12*1000/10000=83.8万元。

　　实际纳米复合材料的总投资为：259.83-83.8=176.03万元。

　　5.2 第2～4年效益计算

　　无石棉微孔硅酸钙没有节能，不能带来经济效益。

　　纳米复合材料3年共节省燃煤资金8.38*3=251.4万元。

　　5.3 第5年经济计算

　　当传统材料硅酸钙管壳使用4年后，由于保温性能严重下降，不能满足工艺要求。在第5年需要会更换新材料来保温(即第2次购买)。

　　无石棉微孔硅酸钙投资：1072.00*1000/10000=107.20万元;

　　纳米复合材料节省燃煤资金83.8万元

　　5.4 第6～8年效益计算

　　无石棉微孔硅酸钙没有节能，不能带来经济效益。

　　纳米复合材料3年共节省燃煤资金8.38*3=251.4万元。

　　两种材料的总投资经济效益分析：

　　无石棉微孔硅酸钙总投资为107.20*2=214.20万元;

　　纳米复合保温材料给用户创造经济效益为251.4*2+83.8-176.03=410.57万元

　　采用气凝胶复合绝热毡对1000米主蒸汽管道保温，相对于传统的硅酸钙管壳：8年可以为用户共节省标煤2.48*365*1000*8*/1000=7601.60吨;

　　节省燃煤资金2.328*365*8*1000/10000=679.78万元。

　　6.传统保温材料与新型保温材料对比小结

　　在相同工况下，电厂管道保温，气凝胶复合绝热毡相对于硅酸钙管壳，

　　保温层厚度仅为硅酸钙管壳保温厚度的1/3,节省了辅材和空间；

　　与传统保温材料相比，保温层外表面温度低1℃；

　　其能源利用率和环保性能得到提高，减少了散热损失。

　　以该电厂主蒸汽管道的实际工况计算，每千米管道运行8年可节省标煤7601.60吨，节约燃煤资金679.98万元，投资回收期短，能取得良好的经济效益和社会效益。

　　济南火龙热陶瓷有限责任公司此次电厂管道保温实验，为电力行业的高温设备和管道保温节能环保改造工程开辟了新的思路，值得继续推广和使用气凝胶复合绝热毡HLGX-853。

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