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相比于傳統(tǒng)材料氣凝膠已成為高溫蒸汽管道保溫的首選材料

文章來源：賢集網(wǎng) 更新時間：2024-02-20 14:35:39

隨著我國熱電聯(lián)產(chǎn)和集中供熱事業(yè)的蓬勃發(fā)展，長距離輸送的蒸汽管網(wǎng)愈漸增多，這勢必對蒸汽管道的絕熱保溫工程提出了更高的要求。

據(jù)了解，保溫節(jié)能通常可以減少90%的能量損失，并有助于確保工廠設(shè)備的適當(dāng)蒸汽壓力。任何超過50℃的表面都應(yīng)該保溫，包括鍋爐表面、蒸汽和冷凝水回流管道和配件。

傳統(tǒng)材料

一般蒸汽管道的溫度都是相對比較高的，對管道的保溫也有一定的要求。像尤特森的玻璃棉管、巖棉管、橡塑管都可以應(yīng)用在蒸汽管道上作為保溫材料。

玻璃棉管：離心玻璃棉管殼專門用于各類管道（包括：冷凍、熱水、蒸汽）系統(tǒng)的保溫，能在-4℃-454℃的環(huán)境溫度下正常工作，外露、隱蔽均可。

由于這種材料的管套具有防水、防腐、不發(fā)霉、不生蟲的特性，因此能有效地阻止冷凝，防止管道凍結(jié)，被大量用于民用建筑，供熱管道、空調(diào)、制冷設(shè)備的保溫。絕熱，節(jié)能效果可提高15-30%。

巖棉管：廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、船舶、紡織等各工業(yè)鍋爐及設(shè)備管道的保溫，也用于建筑行業(yè)的隔墻，吊頂及內(nèi)外墻的保溫和及各種類型的冷、熱管道和隱藏、外露管道的絕熱保溫。電力、石油、化工、輕工、冶金等行業(yè)的管道保溫隔熱適用于各種管道的保溫和隔熱，尤其對小口直管道施工方便迅速。防水巖棉管道具有防潮、排溫、憎水的特殊功能，特別適宜在多雨，潮濕環(huán)境下使用，吸濕率百分之五以下，憎水率在99%以上。

橡塑管：具備完善的閉孔發(fā)泡結(jié)構(gòu)系引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)及工藝，采用自動化生產(chǎn)線，以性能優(yōu)異的丁腈橡膠、聚氯乙烯為主要原料，經(jīng)密煉、硫化發(fā)泡等特殊工藝制成，阻燃效果達(dá)到國家B1級標(biāo)準(zhǔn)。其主要特點為：低密度、密閉式氣泡結(jié)構(gòu)、導(dǎo)熱系數(shù)、水汽透過率、吸水率低、富柔軟性、施工方便；適用溫度范圍廣，綠色環(huán)保，從生產(chǎn)至安裝完全符合國家環(huán)保要求，外觀整體美觀；廣泛用于中央空調(diào)冷凍機(jī)房、建筑、船舶、車輛等行業(yè)的各類水，汽管道的保溫，隔熱，并獲得了理想的使用效果。

氣凝膠材料

氣凝膠是一種源自凝膠體的固體，凝膠體的液體成分被空氣替代，使得它干燥且多孔。其緊密分布的粒徑特別適合絕熱應(yīng)用，因為它們的導(dǎo)熱性能極低、抗剪能力很高且耐高溫性強(qiáng)。比對巖棉和玻璃棉，氣凝膠在價格上相對比較高。

氣凝膠絕熱氈作為一種新型絕熱材料，具有低導(dǎo)熱系數(shù)、防火、耐腐蝕、憎水率高、質(zhì)輕柔軟、使用壽命長、綠色環(huán)保等特點，應(yīng)用于高溫?zé)崃蚬に嚬艿兰霸O(shè)備保溫，保證長生命周期穩(wěn)定、高效運(yùn)行，減少保溫運(yùn)維成本，實現(xiàn)節(jié)能低碳目標(biāo)。典型產(chǎn)品如中凝科技AG-F氣凝膠絕熱氈，其保溫隔熱效果優(yōu)異，且施工方便，壽命長達(dá)15年。

應(yīng)用案例

華東某石化企業(yè)高壓蒸汽管道保溫項目

華東某石化企業(yè)高壓蒸汽管道項目，主管道DN500，蒸汽溫度420℃，采用中凝60mm氣凝膠絕熱氈以及氣凝膠管殼進(jìn)行保溫改造，保溫效果良好，并成數(shù)倍延長保溫周期。

華北某能源企業(yè)高壓蒸汽管道保溫項目

華北某能源企業(yè)客戶80t/h高壓蒸汽（9.5MPa，540℃）管道（DN175）保溫項目，采用中凝60mm厚度氣凝膠絕熱氈進(jìn)行保溫改造，大大減少散熱面積和熱損失量。

東北某石化企業(yè)管道保溫項目

東北某石化企業(yè)管道設(shè)備，使用中凝氣凝膠絕熱氈進(jìn)行保溫改造，保障設(shè)備運(yùn)行安全。氣凝膠不僅能夠降低能耗、減少散熱損失，也為企業(yè)安全生產(chǎn)和創(chuàng)造更好的效益提供了保障。

目前，氣凝膠絕熱材料已成為高溫蒸汽管道保溫的首選材料。

生物質(zhì)基氣凝膠成研究熱點

據(jù)中國石油管道科技研究中心評估，以350攝氏度蒸汽管道的保溫應(yīng)用為例，相比于傳統(tǒng)保溫材料，氣凝膠的保溫層厚度可減少2/3，節(jié)約能耗40%以上，每公里管道每年可減少二氧化碳排放125噸。

數(shù)據(jù)顯示，2021年油氣領(lǐng)域?qū)饽z的需求占總需求量的56%，另有18%用于工業(yè)隔熱、9%用于建筑建造、8%用于交通運(yùn)輸。國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會在《2022氣凝膠行業(yè)研究報告》中指出，在新能源汽車蓄電池芯模組中采用氣凝膠阻燃材料，可將電池包高溫耐受能力提高至800攝氏度以上。隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)等的發(fā)展，氣凝膠在新能源汽車及儲能行業(yè)應(yīng)用場景廣泛，需求量有望持續(xù)提升。

氣凝膠發(fā)展迅速。國務(wù)院發(fā)展研究中心國際技術(shù)經(jīng)濟(jì)研究所分析員李維科說，近年來，中國、美國、歐洲等國家和地區(qū)的研究人員通過改進(jìn)氣凝膠制備工藝，開發(fā)出生物質(zhì)基氣凝膠、石墨烯氣凝膠、聚合物氣凝膠等多種新型氣凝膠。值得一提的是，生物質(zhì)原料來源廣泛、成本低廉、碳源豐富，利用生物質(zhì)原料制備環(huán)保型多孔碳纖維氣凝膠是一種經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)的生產(chǎn)方式，因此目前生物質(zhì)基氣凝膠也成為研究的熱點。

比如中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)俞書宏院士團(tuán)隊研發(fā)出超彈性纖維素氣凝膠，該纖維素氣凝膠從室溫到零下196攝氏度，都表現(xiàn)出不隨溫度變化的超彈性、優(yōu)異的抗疲勞性等，在惡劣環(huán)境中具有巨大的隔熱潛力。且制備中所使用的材料均為生物質(zhì)原料，有望解決能源密集型技術(shù)和石化材料造成的環(huán)境污染問題，是傳統(tǒng)不可再生氣凝膠的理想替代品。

中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所盧蕓研究員團(tuán)隊以木材為基質(zhì)，將無機(jī)、有機(jī)氣凝膠與木材骨架基體復(fù)合，首創(chuàng)了第三代木質(zhì)纖維素氣凝膠。通過對木材及生物質(zhì)廢棄物纖維素的調(diào)控，將纖維素比表面積提高了7個數(shù)量級，對油污吸附能力高達(dá)自身質(zhì)量的75—300倍，體積用量縮減50%—75%，可降解、可再生。

氣凝膠發(fā)展駛?cè)?ldquo;快車道”

氣凝膠的發(fā)展得到國家政策的持續(xù)支持。2014年和2015年，國家發(fā)改委連續(xù)兩年將氣凝膠列入《國家重點節(jié)能低碳技術(shù)推廣目錄》，開始對氣凝膠進(jìn)行初步推廣應(yīng)用；2018年6月氣凝膠被列入建材新興產(chǎn)業(yè)；同年9月，第一個氣凝膠方面的國家標(biāo)準(zhǔn)《納米孔氣凝膠復(fù)合絕熱制品》發(fā)布；2020年，《氣凝膠保溫隔熱涂料系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》啟用；2021年，《中共中央、國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》提出，推動氣凝膠等新型材料研發(fā)應(yīng)用。

隨著氣凝膠應(yīng)用技術(shù)不斷成熟，氣凝膠發(fā)展進(jìn)入“快車道”。不過，李維科說，目前氣凝膠研究仍存在一些問題，比如氣凝膠在高溫條件下熱導(dǎo)率增長較快，與纖維等增強(qiáng)基體材料的黏結(jié)性較差；生產(chǎn)過程中會用到許多有機(jī)溶劑，容易造成環(huán)境污染；氣凝膠難以回收利用，不利于可持續(xù)發(fā)展等。

此外，氣凝膠生產(chǎn)成本高昂，產(chǎn)品價格昂貴。《2022氣凝膠行業(yè)研究報告》指出，氣凝膠的生產(chǎn)成本主要集中在原材料硅源、設(shè)備折舊及能耗方面。有效降低成本既依賴于制備工藝的突破，也需要通過低成本原材料的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化來實現(xiàn)。

氣凝膠是罕見的可以同時滿足防火、防水、隔熱、隔音等多種需求的材料。李維科說，氣凝膠的發(fā)展和應(yīng)用仍然處于不斷探索的過程，未來的研究方向主要集中在開發(fā)纖維素氣凝膠、石墨烯氣凝膠、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)氣凝膠、非金屬單質(zhì)氣凝膠等新型氣凝膠上。

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來源：賢集網(wǎng)
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