CN103244758A - 一种直埋式蒸汽节能输送方法 - Google Patents

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李关
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Abstract

本发明公开了一种直埋式蒸汽节能输送方法，采用了直埋式保温输送管道，所述管道包括由内到外依次设置的内工作管、保温层和外防护管，所述保温层包括有内保温层和外保温层，其中，内保温层为二氧化硅气凝胶保温层，外保温层为超细玻璃棉保温层，同层及不同层间保温材料错缝包扎；所述外防护管包括有设置在外保温层外部的外套管和覆于该外套管外表面的外防腐层。本发明采用上述直埋式保温输送管道，能够大大提高保温层的保温性能，有效降低长距离蒸汽输送过程中的热能损耗、提高管道输送能力，并且降低管道运输成本及土建、安装等费用。

Description

一种直埋式蒸汽节能输送方法
技术领域
    本发明涉及一种蒸汽节能输送方法，更具体地说，尤其涉及一种直埋式蒸汽节能输送方法，属于热力工程技术领域。
背景技术
目前，在热力行业的蒸汽直埋输送技术中，直埋式保温输送管道的应用形式主要是钢套预制保温管道，即内工作管和外保护管均为钢制管道，保温层采用耐高温离心玻璃棉、硅酸铝棉及其制品、硅酸钙制品等。
传统钢套钢蒸汽直埋管道的结构形式主要有内滑动式和外滑动式两种，内滑动式即为内工作钢管与保温结构层是脱开的，工作钢管受热膨胀时，钢管运动，发生位移，而保温结构层与外套管成为一整体结构，不产生运动，保温结构内层采用耐高温的硬质微孔硅酸钙瓦或硅酸镁瓦作为隔热层，外层采用热导率低、防水防腐性能好的聚氨酯泡沫塑料作为保温层。
上述内滑动式蒸汽直埋管道在施工和应用中存在以下缺点：第一，硅酸钙瓦或硅酸镁瓦在作为内层硬质隔热层时，由于其结构不致密，在包裹过程中容易产生缝隙，造成不均匀，局部散热量较大；第二，硅酸钙瓦或硅酸镁瓦的密度较大，造成管道整体重量较重，不利用管道运输和吊装；第三，管道的使用受到了高温下硅酸钙瓦等的导热系数较高，保温性能较差，而外层的聚氯酯保温层耐温较低等因素的制约。因此，在现有技术中已经基本不采用内滑动式的蒸汽直埋管道，而多采用外滑动式的蒸汽直埋管道。
外滑动式蒸汽直埋管道，其结构由内向外依次为内工作钢管、保温层、外套钢管和外防腐层，此结构能够满足高温蒸汽直埋输送的要求，并且使用也较为方便，但是，这种管道也存在较大缺点：例如，保温层主要为硅酸铝棉及其制品和离心玻璃，这些保温材料多为不防水材料，在运输及施工过程中保温层容易进水，这不仅影响了保温材料的保温性能和使用寿命，在运行初期还会造成大量热能的损失，热能损失率高；另外，因为受保温材料保温性能的约束，外套钢管的规格较内工作钢管的规格要大很多，直接增加了材料成本及一系列的工程成本，也影响了运输及地下敷设。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种能够有效降低长距离蒸汽输送过程中的热能损耗、提高管道输送能力，同时还能降低运输、施工等一系列工程费用的直埋式蒸汽节能输送方法。
为实现上述目的，本发明所提供的直埋式蒸汽节能输送方法，采用了直埋式保温输送管道，所述管道包括由内到外依次设置的内工作管、保温层和外防护管，所述保温层包括有内保温层和外保温层，其中，内保温层为二氧化硅气凝胶保温层，外保温层为超细玻璃棉保温层，同层及不同层间保温材料错缝包扎；所述外防护管包括有设置在外保温层外部的外套管和覆于该外套管外表面的外防腐层。
优选地，所述内保温层采用的二氧化硅气凝胶保温材料为二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡。
优选地，所述外保温层采用的超细玻璃棉保温材料为憎水型耐高温超细玻璃棉。
优选地，在所述内工作管的外表面包覆有热熔摩擦减阻层，所述热熔摩擦减阻层可采用热熔性塑料薄膜。
优选地，在所述内保温层和外保温层外均包覆有反射层，所述反射层可采用阻燃铝箔玻纤布。
优选地，在所述外保温层与外套管之间还设有真空层，真空可进一步降低管道热能损失。
优选地，所述内工作管及外套管均采用钢管；所述外防腐层为3PE或者聚脲防腐层。
本发明采用上述直埋式保温输送管道，将现有技术中应用于航空航天、炼油、冶金等领域的二氧化硅气凝胶保温材料制成的耐高温复合绝热保温棉毡作为内保温层、同时将具有体质轻、导热系数低、热绝缘和吸声性能好、耐腐蚀、憎水率高等优点的超细玻璃棉作为外保温层，形成双层结构的保温层，从而大大提高了保温层的保温性能，有效降低了长距离蒸汽输送过程中的热能损耗、提高了管道输送能力，并且降低了管道运输成本及土建、安装等费用。
附图说明
图1是本发明中保温输送管道的结构示意图。
图中：1－内工作管；2－热熔摩擦减阻层；3－内保温层；4－外保温层；5－反射层；6－真空层；7－外套管；8－外防腐层。
具体实施方式
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
参阅图1所示，本发明直埋式蒸汽节能输送方法中所采用的直埋式保温输送管道，包括由内到外依次设置的内工作管1、保温层和外防护管，所述保温层包括有内保温层3和外保温层4，其中，内保温层3为二氧化硅气凝胶保温层，外保温层4为超细玻璃棉保温层，同层及不同层间保温材料错缝包扎。所述外防护管包括有设置在外保温层4外部的外套管7和覆于该外套管7外表面的外防腐层8。
此外，在内工作管1的外表面包覆有热熔摩擦减阻层2，该热熔摩擦减阻层2在蒸汽管道暖管时即熔化或炭化，为内工作管1提供了因受热膨胀而需要伸缩的空间，并起到减小内工作管1与内保温层3间的摩擦作用。
在内保温层3和外保温层4外均包覆有反射层5，用于反射热辐射，以增强保温效果。
在外保温层4与外套管7之间还设有真空层6，以备抽真空，真空可进一步降低管道热能损失。
作为本实施例的一个实现方式，所述内工作管1及外套管7均可采用钢管；所述热熔摩擦减阻层2可采用热熔性塑料薄膜；所述内保温层3采用的二氧化硅气凝胶保温材料为二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡；所述外保温层4采用的超细玻璃棉保温材料为憎水型耐高温超细玻璃棉；所述反射层5可采用阻燃铝箔玻纤布；所述外防腐层8可采用3PE或者聚脲防腐层。
本实施例中的内保温层3采用的二氧化硅气凝胶保温材料作为现有技术中主要应用于航空航天、炼油、冶金等领域的纳米级耐高温绝热保温材料，其纳米效应所带来的优越保温性能主要表现在以下两个方面： 
A、零对流效应：当绝热材料中的气孔直径均为小于50nm的闭孔理想状态时，绝热材料内部的气体分子就基本失去了宏观运动能力，因此也就失去了热对流运动和对流传热的能力；
B、无穷多面遮热效应：当绝热材料中的气孔直径减小时，其气孔壁的表面积会急剧增加，在材料内形成无穷多的气――固界面，热辐射的射线在传递过程中会发生近乎无穷多次的反射、吸收、透射和再辐射过程，使热辐射能力迅速衰减，最后大部分被吸收在绝热材料的靠近热面一侧的表面，然后再以热辐射的方式返回原有的热发射体。
二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡是二氧化硅气凝胶的复合制品，其保温性能非常优越，在常温下其导热系数λ≤0.02 W/m·K，耐温最高可达650℃，有较好的韧性和抗拉强度，作为本实施例中内保温层2的保温材料，具有极为显著的优越性。
本实施例中的外保温层4采用的超细玻璃棉保温材料是将熔融状态的玻璃用离心法制作而成的棉絮状玻璃纤维，其纤维平均直径为2.5～5μm，纤维与纤维间立体交叉缠绕，具有大量的内外连通的微小孔隙和孔洞，具有体质轻、导热系数低、热绝缘和吸声性能好、耐腐蚀、憎水率高等优点。在常温下其导热系数λ≤0.038 W/m·K，密度范围在24～80 kg/m3，阻燃等级达到A级，憎水率≥99%，最高耐温为420℃，经常使用温度≥350℃，通过复合保温结构，内层的二氧化硅气凝胶保温层完全可以将温度降低到超细玻璃棉的安全使用范围。
在具体施工时，内保温层3和外保温层4的厚度可视实际需要设置。
本发明采用上述直埋式保温输送管道，利用内层的纳米高性能复合绝热保温棉毡将内工作管外表面温度降至某一满足外层的超细玻璃棉耐温要求的温度范围，使得内、外保温层能充分发挥各自优越的保温性能，不仅能很好的降低蒸汽输送过程中的热量损失，还能降低外套管的口径规格并降低因此而带来的一系列的工程造价（如沟槽开挖、安装、运输等），同时也减少了直埋管道在埋地时所占据的空间大小，提高了地下空间利用率。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡的导热系数低、保温性能极好，大大减少了蒸汽输送过程中的热量损失，增长了蒸汽输送距离；
2、保温层厚度大大降低，外套钢管的规格相应地改小，从而降低了管道运输成本及土建、安装等费用；
3、减少了蒸汽直埋管道在埋地时所占据的空间大小，提高了地下空间利用率；
4、二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡和憎水型耐高温超细玻璃棉双层保温结构的运用，合理的发挥了各层保温材料的保温性能，并且最大限度的降低了保温结构的造价；
5、直管段的保温层即可作为内工作管的工作导向和滑动支架，无需另设，降低了管道生产制作难度；
6、保温层的防水效果极好，大大降低了管道在施工、运输过程中保温层进水的可能性，解决了传统直埋式蒸汽输送管道因保温层防水效果差而造成的热量损失的问题。

Claims (10)

1.一种直埋式蒸汽节能输送方法，采用了直埋式保温输送管道，所述管道包括由内到外依次设置的内工作管、保温层和外防护管，其特征在于：所述保温层包括有内保温层和外保温层，其中，内保温层为二氧化硅气凝胶保温层，外保温层为超细玻璃棉保温层，同层及不同层间保温材料错缝包扎；所述外防护管包括有设置在外保温层外部的外套管和覆于该外套管外表面的外防腐层。
2.根据权利要求1所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述内保温层采用的二氧化硅气凝胶保温材料为二氧化硅气凝胶纳米复合绝热保温棉毡。
3.根据权利要求1所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述外保温层采用的超细玻璃棉保温材料为憎水型耐高温超细玻璃棉。
4.根据权利要求1所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：在所述内工作管的外表面包覆有热熔摩擦减阻层。
5.根据权利要求4所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述热熔摩擦减阻层为热熔性塑料薄膜。
6.根据权利要求1所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：在所述内保温层和外保温层外均包覆有反射层。
7.根据权利要求6所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述反射层为阻燃铝箔玻纤布。
8.根据权利要求1所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：在所述外保温层与外套管之间还设有真空层。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述内工作管及外套管均为钢管。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的直埋式蒸汽节能输送方法，其特征在于：所述外防腐层为3PE或者聚脲防腐层。
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