CN105864581B - 一种多功能性复合保温层 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多功能性复合保温层，包括管道或设备基体、至少为一层以上的保温层、至少为一层以上的起到吸收膨胀、支撑整体保温结构不坍塌作用的内保护层、以及至少为一层以上的耐高温发射材料的具有防腐、闭气、减小金属材料传热系数、导热系数，隔离管道支吊架的热传导、冷热桥以及提高热屏障的效果的隔离层；其中，管道或设备基体外侧依次贴附有隔离层、内保护层、保温层，内保护层、保温层复合使用相互作用，交替排列以解决辐射、传导、对流的散热损失，每层的接缝处互相错开以实现结构的无对流散热，相邻两层选择不同的材料。本发明的多功能性复合保温层解决了辐射、传导、对流的散热损失的问题。

Description

一种多功能性复合保温层

技术领域

本发明涉及管道和设备保温领域，具体而言，涉及一种多功能性复合保温层。

背景技术

现如今，钢厂、电厂、石油化工厂以及诸多生产企业由于生产装置上的管道众多，因此对管道采取良好的保温措施不仅具有节能降耗的现实意义，而且还能从源头上降低生产成本，从而达到节能减排的目的。选择管道保温材料时，除了考虑材料的导热系数外，还应考虑材料的吸水率、燃烧性能、强度等指标。

现有技术中，管道保温主要采用岩棉、硅酸铝纤维等传统单一蓄热型材料，单一的结构不仅保温性能较差，热损失较大，而且这样的结构在使用1-2年之后保温效果急速下降，保温层外表面温度逐渐升高，热损失非常严重，这样不仅提高了生产成本，而且增加了装置的负荷量，生产装置在这种情况下长期运行也会存在安全隐患。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能性复合保温层，该复合保温层结构通过将隔离层、保温层、内保护层进行复合使用的同时，解决了辐射、传导、对流的散热损失，同时保证整体保温结构最小的散热面积及散热损失，以及保证了在管道中输送的物料不会外渗对外层的保温材料造成任何影响，减小金属材料传热系数、导热系数，隔离管道支吊架的热传导、冷热桥，并在安装时采用独特的错缝结构以实现保温结构无对流散热达到更好的保温效果，使保温层的使用寿命、保温效果得到显著提升，保证了最小的散热损失，为企业的热力设备、管道提供了更好的保护，降低了企业的燃料消耗节约了经常更换保温材料的费用，同时也节约了生产时间，提高了生产效率，应用也非常广泛，既可以在管道上使用还可以在阀门等设备上进行保温处理使用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种多功能性复合保温层，包括管道或设备基体、至少为一层以上的保温层、至少为一层以上的内保护层以起到吸收膨胀、支撑整体保温结构不坍塌的作用、以及至少为一层以上的耐高温发射材料的隔离层以具有防腐、闭气、减小金属材料传热系数、导热系数，隔离管道支吊架的热传导、冷热桥以及提高热屏障的效果；

其中，管道或设备基体外侧依次贴附有隔离层、内保护层、保温层，内保护层、保温层复合使用相互作用，交替排列以解决辐射、传导、对流的散热损失，每层的接缝处互相错开以实现结构的无对流散热，相邻两层选择不同的材料。

所谓高温管道是指输送高温高压的金属(其它耐高温材料)热力工程管道，这种管道在钢厂、电厂、石油化工厂以及诸多生产企业都非常常见，应用非常广泛，正因为其使用频率高，因此如何能够切实提高保温管道本身的保温性能成为当今领域比较重要的研究方向，现有技术中管道保温主要采用岩棉、硅酸铝纤维等传统单一蓄热型材料，单一的结构不仅保温性能较差，热损失较大，而且这样的结构在使用1-2年之后保温效果急速下降，保温层外表面温度逐渐升高，热损失非常严重，这样不仅提高了生产成本，而且增加了装置的负荷量，生产装置在这种情况下长期运行也会存在安全隐患，因此发明一种保温性能好、热损失小又低成本的复合保温层是当今亟待解决的技术问题。

并且现有技术中，并没有关于对需保温处理的管道或设备中的介质做任何隔离处理的相关技术，如果不做隔离处理会很容易使得管道或设备中的物料外渗，尤其是输送的物料为高温水蒸汽时，常年日积月累水蒸气会通过管道渗出对外侧的保温结构造成非常严重的腐蚀破坏，严重影响保温结构本身的使用寿命。

因此，本发明为了解决现有技术中存在的诸多技术问题，本发明提供了一种结构新颖的多功能性复合保温层，在管道基体的外侧依次包覆有隔离层、内保护层、保温层，并且每层的接缝处需要互相错开，这种结构现有技术中还没有任何相关的报道，其中内保护层除了具有吸收线性膨胀，防止管道与材料之间相互挤压碰撞的作用外，还可以保证保温层维持一定的低传热系数、导热系数，减小散热面积和散热损失，更重要的在于可以起到支撑整个保温结构不坍塌，切实延长保温结构使用寿命的作用。即使高温管道、高温设备的工艺操作温度区间变化比较大，也可以保证有良好的保温效果，另外内保护层的接缝处与保温层的接缝处需要互相错开，这是在实际施工过程中比较微小但是经常被忽略的环节，本发明通过限定这样的结构可以防止对流散热以引起的不必要的热损失，从而增强了保温性能。

其中内保护层为陶瓷纤维、含镐纤维、晶体纤维、气凝胶、硅酸铝、岩棉、硅酸钙、多凝泡沫玻璃、热屏障发射玻璃、泡沫玻璃、发射材料的内保护层中的其中一种，既可以为软质材料也可以为硬质材料，具有一定的保温隔热效果，并且内保护层的厚度有一定的控制范围，最好在2-150mm之间，更优的为6-20mm，还可以为15mm、25mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm等，内保护层同时还具有减压减震的效果，可以防止管道的震动对外层的保温层有影响，当然内保护层的厚度不宜过厚、也不宜过薄，因为厚度达不到可能起不到防震减压以及维持外面的保温层一定的传热系数、导热系数的效果，厚度太厚既不经济还会增加散热面积和高温管道本身的负担，降低生产企业的安全性，因此需要根据具体工况调整适宜的厚度，但是最好控制在上述要求的适宜厚度范围内。内保护层一般选用具有耐高温性能的隔热保温材料作为保护层。利用软质材料作为硬质材料与基体之间、硬质材料与硬质材料之间的保护层吸收线性膨胀保护材料的完整性。按照设备管道的介质温度材料的耐高温性能选用布置保护层材料，选用布置的保护层材料在高温条件下应保证保护层材质及结构的完整。

除了内保护层，保温层为陶瓷纤维、含镐纤维、晶体纤维、气凝胶、硅酸铝、岩棉、硅酸钙、多凝泡沫玻璃、热屏障发射玻璃、泡沫玻璃、发射材料的保温层中的其中一种，岩棉、硅酸钙、硅酸铝保温层虽然热损失比较大，但是通过与适宜厚度的保护层相搭配使用也可保证一定的低导热系数，而气凝胶保护层以及多凝泡沫玻璃保温层本身具有良好的保温性能，尤其多凝泡沫玻璃保温层本身的憎水性能与活性较好，导热系数低，发射率高，这样对与其配套的保护层的要求则相对不高，需要根据实际情况调整搭配使用，本发明的方案中揭示的每一种内保护层与保温层均可以互相搭配使用，没有具体要求，操作灵活，需要根据实际工况进行调整。另外，保温层的厚度最好控制在一定的范围内，保温层的厚度控制在2-200mm，更优的控制在50-150mm，还可以为35mm、40mm、60mm、80mm、90mm、100mm、120mm等，厚度控制适宜的原因在于厚度达不到可能会影响保温的效果，厚度太厚既不经济还会增加高温管道本身的负担，增加散热面积，降低生产企业的安全性，因此需要根据具体工况调整适宜的厚度，但是最好控制在上述要求的适宜厚度范围内。内保护层与保温层协同作用共同达到保温的效果。保温层的选取是按照内保护层与保温层之间温度和保温层阶梯温度的导热系数、传热系数，以最大程度的减少复合保温层体积以及减小散热面积和散热损失，以保护下一层的导热系数、传热系数。而现有技术中普通缠岩棉保温的措施散热面积大，包裹保温材料比较厚重，只能起到一定的防烫伤的作用，完全达不到节能标准。

隔离层的材质需要为耐高温发射材料，选用这种材料的隔离层直接贴附于管道或设备基体的外侧，从而具有防腐、闭气以及提高热屏障的效果，选择这种材质作为隔离层在本领域中属于首创，现有技术中的一般闭气层根本不可能达到这样的效果，不能从根本上实现闭气防腐的功能，但是本发明的发明人通过大量的实践发现这种材质的隔离层可以很好的实现隔离物料、防腐的效果，使得输送的物料不会对外部的保温结构产生任何影响，本发明的隔离层的总厚度最好控制在1-100mm之间，优选10-80mm之间，还可以选择20mm、30mm、40mm、50mm、60mm等，隔离层可以分成1-5层不等进行贴附，但是厚度不宜太厚，控制在适宜的厚度内不会影响后续保温结构的应用性能，所述隔离层的法向全发射率最好控制在0.8-0.99之间。还有，为了提高防腐闭气效果，可以先将隔离层涂覆于钢板(钢板的厚度为0.5-1.5mm)之上，然后包裹于管道或设备基体的外侧以增强防腐闭气的效果。

另外，在距离所述管道或设备基体最远的内保护层的外侧，还附有外保护层，外保护层为金属材质的外保护层或树脂材质的外保护层，如果保温层与内保护层设计得当，外保护层最好采用树脂材质的外保护层，树脂材质的外保护层可以减轻高温管道本身的重量，减轻负担，金属材质的外保护层则比较容易散热，保温性能不佳，但是现有技术中普遍的高温管道最外层均是采用金属材质的外保护层，因为保温性能不佳传出的余热会损坏树脂材质的外保护层。但是，利用本发明这种结构的复合保温层，最外层的外保护层完全可以采用树脂材质的外保护层，因为本发明这种复合保温层结构保温性能好，热损失小，因此不会有树脂材质的外保护层被损坏的情况发生。本发明的外保护层还可为具有相变效果制作的外保护层，其散热速度小于最外层的内保护层、保温层的散热速度。外保护层具有防腐、美观、还具有降低散热速度、吸音降噪的作用。

优选地，本发明的隔离层除了直接附在管道或设备基体上，还可以在外保护层的内外壁附有至少为一层以上具有防腐、闭气、减小金属材料传热系数、导热系数，隔离管道支吊架的热传导、冷热桥以及提高热屏障的效果的隔离层，还可以在本身为硬质材料的保温层、内保护层的内壁上附有一层隔离层，这些方式的实施可以扩大本身隔离层的应用范围，并且还能起到防水的效果。外保护层需要拼接时，板块与板块之间采用高温防水材料密封、树脂材料密封或高温防水胶条，环形、横向纵向、异型的密封圈，密封条，密封垫密封处理，对于相对容易滑动的板块之间最好采用胶条，采用一般的防水胶可能还会存在板块之间发生滑动的现象。拼接的方式可包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。隔离层涂覆的方式可以为喷涂、涂刷以及表面熔融的任意一种方式，所谓表面熔融是指先将待涂覆面熔融后，喷涂或涂刷隔离层之后再熔融，然后自然降温干燥即可，这种方式较前两种涂刷以及喷涂的方式能够将隔离层更紧密的与待涂覆面结合，不易脱落。

值得注意的在于，保温层是由若干保温瓦、板、毯、毡、块拼接而形成的，保温瓦、板、毯、毡、块之间的连接包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。为了便于安装，保温层本身是切割成若干瓦或板或块然后拼接的，并且是按照保温管道的尺寸进行切割成两个半圆或多个弧状，然后以插槽式、对接式、搭接式、子母扣式、粘结式进行安装对接，这样安装对接后可以保证没有任何空隙，避免热损失的现象发生，具体安装时要保证和内外层进行错缝，以防止对流散热，本发明这种保温瓦、板之间的拼接结构是现有技术中没有任何记载的，只有参照本发明的技术方案才能得以实施，通过实现本发明的发明目的。

同样的，内保护层最好也是由若干保护瓦、板、毯、毡、块拼接而成的，所述保护瓦、板、毯、毡、块之间的拼接方式包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。

优选地，本发明还包括环形、螺旋形的紧固层，所述紧固层贴附于所述保护层和/或保温层的外侧以起到紧固作用。

优选地，本发明的复合保温层结构还包括配合内保护层支撑整体保温结构不坍塌变形，因材料吸湿或材料本身含有水分，制作的防水层，保护相邻层和整体保温结构不受影响，当保温层需要防水时最好制作防水层以提高保温层的使用持久度，所述防水层紧贴所述保温层的外壁，所述防水层包括防水涂料、树脂材质的防水层、防水织布的防水层、金属材质的防水层中的其中一种。

最后，还可包括用于提高热屏障效果的发射层，所述发射层紧贴所述管道基体，和/或所述发射层设置于所述内保护层与所述保温层之间，和/或所述发射层设置于距离所述管道基体最远的内保护层与所述外保护层之间。发射层本身具有一定的发射率，可以解决高温管道热辐射的问题，具体操作时可以涂一层具有发射率的材料或者包覆发射材料均可。其具体设置位置也比较灵活，根据具体工况结合实际工艺操作温度，进行调整。按照所选材料的发射率合理布置发射层可以解决设备管道的辐射散热损失。发射层具有全法相发射率0.80-0.99之间。多功能性复合保温层的保温范围控制在-273～1350℃之间。

另外，内保护层、保温层、具有热屏障效果的发射层按照材料阶梯温度的传热系数、导热系数、全法相发射率合理布置保护下一层的材料性能，可以最大的解决辐射、传导散热损失，减小保温结构体积减小最外层的散热面积。内保护层、保温层、具有热屏障效果的发射层每层之间搓缝安装，硬质或软质保温材料的材料与材料之间选用插槽式连接、对接式连接、对接式粘结链接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种，解决对流散热的损失。

本发明在对整个复合保温层结构进行合理布局时是需要考虑以下几方面的内容：1.介质温度；2.高温时材料本身的对流传热；3.设备及管道的震动及温度变化时的形变；4.使用材料在温度变化时的形变；5.发射层、保护层、保温层的结构布置为下一层材料考虑最佳的性能；6.每层材料的厚度；7.材料的耐高温性能；8.阶梯温度的传热系数、导热系数；9.阶梯温度的全法向发射率；10.防潮防水防腐闭气的性能；11.融冻循环对材料质量的影响；12.最外层的最小散热面积、散热损失、防潮防水防腐、吸音降噪；13.总传热系数；14.支撑固定设备及管道支吊架的热传导及冷热桥；15.保证整体结构的完整性；16.复合布置使用的节能经济效益。在进行实际施工操作时只有在充分考虑这几方面之后进行综合考量后，才会进行搭建复合保温层结构，而不是简单随便的进行选择就可以得出方案的。

综上，本发明较优的一种实施方案可以为：三层内保护层、二层保温层，一层隔离层，依次为管道基体、隔离层、内保护层、保温层、内保护层、保温层、内保护层，内保护层外侧再包有外保护层，这种实施方案基本可以满足任意温度要求(-273～1350℃)的高温设备及管道，属于具体安装操作时比较优选的一种操作方式。更优的实施方案为在三层内保护层、两层保温层的基础上，紧贴管道基体的外侧再设置一层发射层，以解决热辐射的问题，这样可以使得保温性能达到最佳。

其中，保护层材料包括：陶瓷纤维、含镐纤维、晶体纤维、气凝胶、硅酸盐、硅酸铝、岩棉。

保温层材料包括：气凝胶、硅酸盐、硅酸铝、岩棉、硅酸钙、多凝泡沫玻璃、多凝泡沫玻璃、气凝胶。

发射层材料包括：高发射率材料等。

另外，本发明的多功能性复合保温层还包括用于固定支撑的内支吊架、外支吊架，内支吊架设置于管道或设备基体的底部或顶部用于固定支撑管道或设备基体，外支吊架设置于所述复合保温层的底部或顶部用于固定支撑整个保温结构，内支吊架与外支吊架之间采用可调节距离的螺栓贯穿固定，位于螺栓两侧的螺母分别陷于内支吊架、外支吊架的内部，这样能够保证螺母不会与支吊架接触以达到隔热的效果。

为了进一步提高隔热保温的效果，内支吊架与外支吊架之间最好采用保温材料填充隔离以防止热传导及冷热桥，还有螺栓上的螺栓套、螺栓垫、阻塞也最好采用保温材料的材质。

如果待保温设备为异型结构，为了提高保温效果，需要按照设备管道支吊架的外形结构制作成一层以上的外衣，而不能直接将保温层包覆在外侧，否则有空隙的情况下会影响保温效果。

现有技术相比，本发明的有益效果为：

1)本发明实施例的复合保温层结构通过将保温层与内保护层进行复合使用的同时，并在安装时采用独特的错缝结构以实现了保温效果良好，保温层使用耐久度得到显著提升，热损失小；

2)本发明这种特定的保温层结构具有阶梯温度较低的传热系数、导热系数，同时解决了热传导、热辐射以及热对流三方面的问题，减小散热面积、散热损失，全方位的保证了保温效果，这种复合保温层结构在本领域中尚属首创，现有技术中有没有任何记载，值得大力推广应用，为生产企业的保温问题提供了一种可解决的途径，成本低，使用便捷，持久度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例一的多功能性复合保温层的每层结构图；

图2为本发明实施例一的复合保温层中的保温瓦之间的对接结构图；

图3为本发明实施例二的多功能性复合保温层的每层结构图；

图4为本发明实施例二的复合保温层中的保温板之间的对接结构图；

图5为本发明实施例二的多功能复合保温层的内、外支吊架的结构图；

附图标记：

101-管道或设备基体； 102-内保护层；

103-保温层； 104-外保护层；

105-发射层； 106-隔离层；

107-内支吊架； 108-外支吊架；

109-螺栓； 110-螺母；

111-螺栓套、阻塞。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

首钢炼钢RH炉过热蒸汽管道保温改造工程，管径DN325，长度906m，介质温度285℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装一层耐高温发射材料的隔离层106，再安装一层含镐纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm，隔离层的厚度控制在1mm；

2、按照内保护层与保温层之间的温度安装全法向发射率选用热屏障发射玻璃的发射层105，厚度为50mm，根据热力设备及管道的表面形状切割成多个保温瓦，互相搭接式连接；

3、紧贴全法向发射率选用热屏障发射玻璃的发射层105的外侧再安装一层陶瓷纤维材料的内保护层102，厚度为6mm；

4、按照前一层的外表面温度，再安装多凝泡沫玻璃绝热材料保温层103，厚度为50mm；

5、再安装一层纤维材料的内保护层102，厚度为20mm；

6、内保护层的最外层使用金属铝皮外保护层104加以包覆，层与层之间的接缝处互相错开错缝安装以实现无对流散热。

实施例2

30WM机组主蒸汽管道保温改造工程，管径DN325，长度170m，介质温度545℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装耐高温发射材料的隔离层106，再安装晶体纤维的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm以作为管道基体与保温层之间的保护层吸收热膨胀并减压减震，支撑整体保温结构不坍塌，以保护管道基体与保温层，隔离层的厚度控制在100mm分为三层涂刷；

2、根据第一层内保护层102的外表面温度，再安装一层硅酸钙材质的保温层103，保温层的厚度控制在50mm，根据热力设备及管道的表面形状切割成多个保温板，互相插槽式连接；

3、紧贴硅酸钙内层绝热材料保温层103再安装一层含锆纤维材料的内保护层102，厚度为10mm；

4、根据第三层的外表面温度，保温材料的阶梯温度的导热系数再安装硅酸钙材质的保温层103，厚度为50mm，保温层的外侧包覆金属材质的防水层；

5、再安装一层含锆纤维材料的内保护层102，厚度为10mm；

6、内保护层的最外层使用耐高温树脂板制作的外保护层104加以包覆，层与层之间的接缝处互相错开错缝安装以实现无对流散热，每一层均需加紧固层进行紧固处理。

7、为了起到加固效果，管道或设备基体101的底部设置有内支吊架107，外保护层104的底部设置有外支吊架108，内支吊架与外支吊架之间采用螺栓109贯穿固定，位于螺栓两侧的螺母110分别陷于内支吊架107、外支吊架108的内部，内支吊架与外支吊架之间最好采用保温材料填充，还有螺栓上的螺栓套111、螺栓垫、阻塞为保温材料材质。

实施例3

北京市热力集团有限公司月坛联通线主线改造工程，管径DN720,长度3920m，介质温度103℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装耐高温发射材料的隔离层106，再安装气凝胶的内保护层102，内保护层的厚度控制在2mm以作为管道基体与保温层之间的保护层吸收热膨胀并减压减震，支撑整体保温结构不坍塌，以保护管道基体与保温层，隔离层的厚度控制在80mm分为两层通过表面熔融的方式附于管道或设备基体表面；

2、根据第一层内保护层102的外表面温度，再安装一层泡沫玻璃材质的保温层，保温层的厚度控制在40mm；

3、内保护层的最外层使用耐高温树脂板制作的外保护层104加以包覆，外保护层的内壁喷涂有一层10mm厚的隔离层用于防水，层与层之间的接缝处互相错开错缝安装以实现无对流散热，每一层均需加紧固层进行紧固处理，外保护层切割成多个板块，板块之间采用防水胶条或防水胶密封处理。

实施例4

京唐公司冷轧部罩式炉改造工程，介质温度1250℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装一层耐高温发射材料的隔离层106，再安装一层耐高温涂料喷涂形成的内保护层102，内保护层的厚度控制在10mm以作为管道基体与保温层之间的保护层吸收热膨胀并减压减震，以保护管道基体与保温层，隔离层的厚度控制在10mm通过喷涂的方式附于管道或设备基体表面；

2、根据第一层内保护层102的外表面温度，再安装一层含锆纤维材质的保温层103，保温层103的厚度控制在150mm，根据热力设备及管道的表面形状切割成多个保温板，互相粘结形成；

3、紧贴硅酸钙内层绝热材料保温层103再安装一层含锆纤维材料的内保护层102，厚度为10mm；

4、根据第三层的外表面温度，安装一层含锆纤维材质的保温层，保温层的厚度控制在200mm，根据热力设备及管道的表面形状切割成多个保温板，互相粘结形成，利用含锆的多个模块的保温形成保护下一层；

5、再安装一层气凝胶材料的内保护层102，厚度为10mm；

6、内保护层的最外层使用310S耐高温不锈钢的外保护层104加以包覆，层与层之间的接缝处互相错开，错缝安装以实现无对流散热，每一层均需加紧固层进行紧固处理。

以上实施例中，内保护层、保温层均具有保温的功效，因此厚度尺寸上，两者是可以互换的。

实施例5

首钢1.2炼钢联通管道改造工程，管径DN377，长度1300m，介质温度210℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装一层气凝胶的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm；

2、按照内保护层102的表面温度，保温材料的阶梯温度的传、导热系数，安装全法向发射率选用热屏障发射玻璃的发射层105，发射层的厚度控制在60mm，管壳或瓦形单层搭接与保护层之间错缝安装(需要紧固)；

3、最外层采用耐高温树脂板材制作的外保护层104，相较于传统的镀锌铁皮、铝皮最大的降低了散热损失。

实施例6

京唐公司30WM机组再热蒸气管道改造工程，管径DN325，长度170m，介质温度545℃，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道或设备基体101安装一层多晶纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm，以保护保温层的传热系数和导热系数；

2、根据第一层内保护层102的外表面温度，再安装一层硅酸铝材质的保温层103，保温层的厚度控制在50mm，根据热力设备及管道的表面形状切割成多个保温板，互相插槽式连接，利用硅酸铝的保温性能保护下一层；

3、再安装一层含镐纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在10mm；

4、按照上一层的外表面温度，再安装一层硅酸铝材质的保温层103，保温层的厚度控制在30mm，利用硅酸铝的保温性能保护下一层；

5、再安装一层陶瓷纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在5mm；

6、根据上一层的表面温度，保温材料的阶梯温度的导热系数选用岩棉材质的保温层103，保温层的厚度为50mm；

7、再安装一层陶瓷纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在5mm；

8、根据上一层的表面温度，保温材料的阶梯温度的导热系数选用岩棉材质的保温层103，保温层的厚度为30mm；

9、玻璃丝布、耐高温树脂制作的防水层；

10、最外层采用铝皮制作的外保护层104。

实施例7

京唐公司热轧1580粗轧保温罩改造工程，介质温度1350℃；

1、紧贴管道或设备基体101安装一层GH99板材的内保护层102，内保护层的厚度控制在20mm，子母扣连接，具有高温耐腐蚀功能；

2、安装一层烧结发射材料的发射层105，阻隔高温辐射；

3、再安装一层多晶纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm；

4、按照上一层的外表面温度，再安装一层含镐纤维材质的保温层103，保温层的厚度控制在30mm，利用含镐模块的保温性能保护下一层；

5、再安装一层陶瓷纤维材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在12mm；

6、根据上一层的表面温度，保温材料的阶梯温度的导热系数选用气凝胶材质的保温层103，保温层的厚度为6-12mm，利用气凝胶的保温性能保护下一层；

7、再安装一层多凝泡沫玻璃材料的内保护层102，内保护层的厚度控制在50mm，子母扣式连接；

8、最外层采用厚度5mm盖板的外保护层104。

实施例8

航天三期羽流导流深冷工程，介质温度-265℃，直径159长度105米，保温层外表面无结霜冰冻温升2℃；

1、紧贴管道或设备基体101安装一层晶体纤维的内保护层102，内保护层的厚度控制在2mm；

2、根据第一层内保护层102的外表面温度，再安装一层多凝泡沫玻璃材质的保温层103，保温层103的厚度控制在50mm；

3、安装一层晶体纤维的内保护层102，内保护层的厚度控制在2mm；

4、根据内保护层102的外表面温度，再安装一层多凝泡沫玻璃材质的保温层103，保温层103的厚度控制在50mm；

5、最外层采用铝板制作的外保护层104。

比较例1

应用实验地点选择在大唐国际迁安热电220MW机组大修停运期间，开展了复合保温层实施结构改造，对机组蒸汽以及再热蒸汽部分管道进行了保温改造，实验实施步骤如下：

1、紧贴管道安装两层减压减震层与含锆氧化铝纤维过渡层；

2、安装岩棉蓄热材料进行防护；

3、保温材料最外层使用金属铝皮加以包覆。

实验例1

将上述实施例1与比较例1的应用实验的保温材料的性能进行对比后：检测标准:依据国家标准GB/T4272-1992、GB/T8174-1987、GB/T18021-2000、GB/T16617-1996、CJ/T140-2001。比较例1的实施方案外表面平均温度为165℃，散热面积为408平米。实施例1的外表面平均温度为50℃，散热面积为397平米。降低散热损失115℃，减小散热面积11平米。国家标准GB/T15910-2009热力输送系统节能监测标准中的常年运行的热力输送系统的保温结构表面温升的最大允许值中规定的最高介质温度为350℃，使用寿命比比较例1的保温结构至少延长5-10年。

经济效益方面：按照国家标准GB/T15910-2009计算，按照30MW发电机组散热面积4600平米计算，与比较例1相比，每年可节约标准煤13616吨，直接经济效益680万元人民币。

实验例2

将上述实施例2与比较例1的应用实验的保温材料的性能进行对比后：检测标准:依据国家标准GB/T4272-1992、GB/T8174-1987、GB/T18021-2000、GB/T16617-1996、CJ/T140-2001。比较例1的实施方案外表面平均温度为165℃，散热面积为408平米。实施例2的外表面平均温度为50℃，散热面积为397平米。降低散热损失115℃，减小散热面积11平米。国家标准GB/T15910-2009热力输送系统节能监测标准中的常年运行的热力输送系统的保温结构表面温升的最大允许值中规定的最高介质温度为350℃，使用寿命比比较例1的保温结构至少延长5-10年。

经济效益方面：按照国家标准GB/T15910-2009计算，按照30MW发电机组散热面积4600平米计算，与比较例1相比每年可节约标准煤13616吨，直接经济效益680万元人民币。

本发明实施例的复合保温层的保温性能较传统的蓄热型单层保温结构优势明显，节能效果显著，为企业新型保温系统的更新换代提供了新的选择，为有效降低企业能耗水平，提升效益空间提供了有效途径。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (17)

1.一种多功能性复合保温层，其特征在于，包括管道或设备基体、至少为一层以上的保温层、至少为一层以上的起到吸收膨胀、支撑整体保温结构不坍塌作用的内保护层、以及至少为一层以上的耐高温发射材料的隔离层，所述隔离层具有防腐、闭气、减小金属材料传热系数、导热系数，隔离管道支吊架的热传导、冷热桥以及提高热屏障的效果；

其中，所述管道或设备基体外侧依次贴附有所述隔离层、内保护层、保温层，所述内保护层、保温层复合使用相互作用，交替排列以解决辐射、传导、对流的散热损失，每层的接缝处互相错开以实现结构的无对流散热，相邻两层选择不同的材料；

所述内保护层的材质为陶瓷纤维、含镐纤维、晶体纤维、气凝胶、硅酸铝、岩棉、硅酸钙、多凝泡沫玻璃、热屏障发射玻璃、泡沫玻璃、发射材料中的其中一种；

所述保温层的材质为陶瓷纤维、含镐纤维、晶体纤维、气凝胶、硅酸铝、岩棉、硅酸钙、多凝泡沫玻璃、热屏障发射玻璃、泡沫玻璃、发射材料中的其中一种，所述内保护层、保温层复合使用，以保证阶梯温度时所使用的材料本身无对流传热和保证阶梯温度的传热系数、导热系数；

其中，法向全发射率控制在0.8-0.99之间的隔离层采用喷涂、涂刷以及表面熔融的任意一种方式附于所述管道或设备基体的外侧；

所述隔离层的层数控制在1-5层，隔离层的总厚度控制在1-100mm之间。

2.根据权利要求1所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述内保护层的厚度控制在2-150mm之间；

所述保温层的厚度控制在2-200mm之间；

所述隔离层的厚度控制10-80mm之间。

3.根据权利要求2所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述内保护层的厚度控制在6-20mm之间。

4.根据权利要求2所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述保温层的厚度控制在50-150mm之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述保温层由若干保温瓦、板、毯、毡、块拼接而成，所述保温瓦、板、毯、毡、块之间的拼接方式包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。

6.根据权利要求1-4任一项所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述内保护层由若干保护瓦、板、毯、毡、块拼接而成，所述保护瓦、板、毯、毡、块之间的拼接方式包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，还包括外保护层，所述外保护层包覆于距离所述管道或设备基体最远的内保护层或保温层的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，

所述外保护层的内外壁附有至少为一层以上的隔离层。

9.根据权利要求7所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，

所述外保护层至少为一块以上的板块拼接而成，板块与板块之间采用高温防水材料或树脂材料密封处理。

10.根据权利要求9所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述拼接的方式包括插槽式连接、对接式连接、搭接式连接、子母扣式连接、粘结式连接中的其中一种。

11.根据权利要求7所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述外保护层为金属材质的外保护层、树脂材质、吸音材料的外保护层或者相变材料的外保护层。

12.根据权利要求1-4任一项所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，还包括环形、螺旋形的紧固层、配合内保护层支撑整体保温结构不坍塌变形，因材料吸湿或材料本身含有水分制作的防水层，以保护相邻层和整体保温结构不受影响，所述紧固层、防水层贴附于所述保护层和/或所述保温层的外侧。

13.根据权利要求11所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，还包括用于提高热屏障效果的发射层，所述发射层紧贴所述管道基体，和/或所述发射层设置于所述内保护层与所述保温层之间，和/或所述发射层设置于距离所述管道基体最远的内保护层与所述外保护层之间。

14.根据权利要求13所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述多功能性复合保温层的保温范围控制在-273-1350℃之间。

15.根据权利要求12所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，还包括内支吊架、外支吊架；

所述内支吊架设置于所述管道或设备基体的底部或顶部用于固定支撑所述管道或设备基体，所述外支吊架设置于所述复合保温层的底部或顶部用于固定支撑整个保温结构，所述内支吊架与所述外支吊架之间采用可调节距离的螺栓贯穿固定，位于螺栓两侧的螺母分别陷于所述内支吊架、外支吊架的内部。

16.根据权利要求15所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，所述内支吊架与外支吊架之间采用保温材料填充隔离以防止热传导及冷热桥。

17.根据权利要求16所述的一种多功能性复合保温层，其特征在于，螺栓上的螺栓套、螺栓垫、阻塞的材质为保温材料。