CN108548039B - 一种保温管及含有该保温管的自保温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种保温管及含有该保温管的自保温系统，涉及蒸汽管网保温技术领域，其中保温管包括内导管，内导管外侧套设有外导管，内导管与外导管之间设置有多层隔板，外导管外侧包设有保温层，保温层外套设有外壳。蒸汽主要通过内导管进行输送，而在内导管与外导管之间的部分蒸汽为静止状态。由于水蒸汽的导热系数比大部分常规保温材料均低，因而通过静止蒸汽对内导管起到保温作用，进而实现自保温，合理利用静止蒸汽的热能也减少了流动蒸汽热能的散失，提高了保温管的热传递效率。隔板将静止蒸汽分隔，多层设置一方面起到了逐级保温效果，另一方面通过减小流动空间避免了静止蒸汽的流动，使得静止蒸汽的热能得以高效利用。

Description

一种保温管及含有该保温管的自保温系统

技术领域

本发明涉及蒸汽管网保温技术领域，更具体地说，它涉及一种保温管及含有该保温管的自保温系统。

背景技术

大型工业蒸汽输配管网中输送的蒸汽都是过热蒸汽，输配管网上的用户根据运行方式可大致分为两类用户，一类用户为24小时不间断地使用蒸汽；另一类用户为间断性使用蒸汽。而后一类用户多为用气量比较少的企业，在输配管网上后一类用户占多数且分布较散。

工业蒸汽的温度范围大约为150℃-350℃，管网所在环境温度平均为20℃，两者之间存在很大落差，有温差就会发生热能传递。高温蒸汽输送过程中，热能会穿过蒸汽管的管壁散失到外界环境中，该散热是无法避免的。过热蒸汽自身具有较高的焓值，蒸汽散热过程中其焓值会降低。蒸汽管中蒸汽流动的速度越快，一定量的蒸汽传给蒸汽管管壁的热量就越少，从而保持着蒸汽的过热状态。相反，蒸汽管中蒸汽静止不动时，蒸汽就会不断失热，进而变成饱和蒸汽，产生凝结水，排到管外。排除冷凝水会导致输配管网的热损失增加20％-40％。

间歇性使用蒸汽的用户在停汽期间，从干线到厂区的支线管道中的蒸汽将静止不动，一段时间后过热蒸汽就会很快变成饱和蒸汽，热能散失，产生凝结水；重新启用蒸汽时，由于支线管道温度已经下降，因而需要等待干线蒸汽完全进入支线，又耗时耗能。

根据该类用户在管网中的位置差别，这些间歇用汽的企业的蒸汽管道上各个位置的蒸汽压力也各不相同，相对应的蒸汽饱和温度大致在150℃-200℃之间。目前传统做法常用疏水装置将管道中产生的凝结水排到管网外，所排出的凝结水的温度等于饱和蒸汽的温度，仍具有很高的热能。这种操作方式一方面浪费热能，另一方面对环境会造成污染。

发明内容

针对现有技术中用户支线蒸汽管散热严重的问题，本发明的目的一提供一种保温管，其具有热能高效利用、自我保温、减少热能散失、热传递效率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种保温管，包括用于输送流向用户蒸汽的内导管，所述内导管外侧同轴套设有外导管，所述内导管与所述外导管之间设置有多层隔板，所述外导管外侧包覆设置有保温层，所述保温层外套设有外壳。

通过上述技术方案，蒸汽通过内导管进行输送，蒸汽输送过程中还可充满内导管与外导管之间，而内导管与外导管之间的蒸汽为静止状态。由于水蒸汽的导热系数比大部分常规保温材料均低，因而通过静止蒸汽对内导管起到保温作用，进而实现自保温，合理利用静止蒸汽的热能也减少了流动蒸汽热能的散失，提高了保温管的热传递效率。隔板将静止蒸汽分隔，多层设置一方面起到了逐级保温效果，另一方面通过减小流动空间避免了静止蒸汽的流动，使得静止蒸汽的热能得以高效利用。

进一步的，所述内导管的侧壁开设有用于连通所述内导管内部空间和所述内导管与所述外导管之间空间的内开口，所述外导管侧壁开设有用于连通所述内导管与所述外导管之间空间和所述外导管外部空间的外开口。

通过上述技术方案，内导管内流动蒸汽的部分可通过内开口进入内导管和外导管之间，进而成为静止蒸汽，从而起到自保温效果；外开口可将静止蒸汽排出，最大程度的减少静止蒸汽变成饱和蒸汽，而在外导管内产生凝结水。

进一步的，所述隔板将所述内导管与所述外导管分隔为多个夹层，所述夹层厚度小于10mm。

通过上述技术方案，当夹层的间距被控制在10mm以下后，静止蒸汽在保温过程中由于两侧温差导而致的流动大大减弱，使得静止蒸汽更加稳定，自保温效果更好，同时夹层也将能够承受更大的温度落差，进一步减小了保温管的直径。

进一步的，所述保温层包括保温内层和保温外层，所述保温内层位于所述保温外层与所述外导管之间，所述保温外层位于所述保温内层和所述外壳之间。

通过上述技术方案，多层材料起到保温作用，减小了单种材料的厚度，进而也减小了保温管的直径。

进一步的，所述内导管与所述外导管之间设置有多个用于固定所述隔板位置的定位杆。

通过上述技术方案，定位杆起到支撑隔板的作用，使得隔板更加稳定，隔板与内导管和外导管之间的间距更加恒定。

针对现有技术中间歇性使用蒸汽的用户存在的问题，本发明的目的二提供一种自保温系统，其具有热能高效利用、保护环境、减少冷凝水产生、减少热能散失、热传递效率高的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种自保温系统，包括干线蒸汽管，所述干线蒸汽管的通气方向上依次连接有如上述所述的保温管和喷咀，所述内导管远离所述干线蒸汽管的一端设置有用户阀，所述外导管与所述喷咀之间连接有短管，所述短管上设置有调控阀。

通过上述技术方案，当用户需要用汽时，用户阀开启，调控阀关闭，干线蒸汽管内蒸汽进入内导管，通过内导管传递给用户，部分蒸汽进入内导管与外导管之间成为静止蒸汽，通过静止蒸汽对内导管内的流动蒸汽起到保温作用。当用户停止用汽时，用户阀关闭，调控阀开启，由于喷咀的存在，喷咀处的蒸汽压力低于内导管和干线蒸汽管连接点的蒸汽压力，因而部分流动蒸汽将依次进入内导管内部、内导管和外导管之间、连管和喷咀，最终汇入干线蒸汽管。无论用户停汽与否，通过保持内导管内蒸汽的流动，使得用户的支线管道的温度始终维持，避免了冷凝水的产生，保护了环境，节约了维护成本，同时用户再次用汽也更加迅捷高效。

进一步的，所述喷咀的两端为开口部，所述喷咀的中间处为喉部，所述喉部的截面积小于所述开口部的截面积。

通过上述技术方案，蒸汽从喷咀的开口部进入喉部的过程中，流速加快，同时喉部的蒸汽压力将降低。

进一步的，所述干线蒸汽管和所述短管的外侧包覆设置有保温层，所述保温层外套设有外壳。

进一步的，所述保温内层为错位拼接的微孔硅酸钙瓦，所述保温外层为聚氨酯泡沫。

通过上述技术方案，通过微孔硅酸钙瓦和聚氨酯泡沫起到联合保温作用，同时使得保温层更加稳定。

通过上述技术方案，干线蒸汽管和短管的外部依然需要保温层对其进行保温。

进一步的，所述用户阀和调节阀为电磁阀或者手动阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）通通过在内导管和外导管的夹层之间充入蒸汽，对内导管内流动的蒸汽起到保温作用，实现了自保温，这依靠于水蒸汽的导热系数比大部分常规保温材料的导热系数均低，进而减少了流动蒸汽的热能散失，提高热能传递效率；

（2）通过隔板将内导管和外导管之间的静止蒸汽分隔在多个夹层中，多层设置一方面起到了逐级保温效果，另一方面避免了静止蒸汽在夹层中的流动，使得静止蒸汽的热能得以高效利用；

（3）通过喷咀使得无论用户是否停汽，内导管内的蒸汽都能够保持流动状态，使得用户的支线管道的温度始终维持在工作温度，避免了支线管道内的过热蒸汽变成饱和蒸汽，进而避免了冷凝水的产生，节能且保护了环境；

（4）用户停汽状态下，内导管内部的蒸汽依然能够处于流动状态，进而减小了因静止蒸汽失热产生冷凝水衍生的附加热能损失，同时节约了对支线管道的维护成本，同时用户再次用汽也更加迅捷高效，管中充水，不会发生汽水冲击，提高了管网安全性，提高了工作效率。

附图说明

图1是一种保温管的横截面示意图；

图2是一种自保温系统结构示意图。

附图标记：1、内导管；2、外导管；3、隔板；4、保温层；5、外壳；6、内开口；7、外开口；8、保温内层；9、保温外层；10、定位杆；11、夹层；20、干线蒸汽管；21、喷咀；22、用户阀；23、短管；24、调控阀；25、开口部；26、喉部。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

一种保温管，如图1所示，包括用于输送流向用户蒸汽的内导管1，内导管1外侧同轴套设有外导管2，内导管1与外导管2均为钢材料制作而成。内导管1与外导管2之间设置有多层隔板3，隔板3呈筒状且直径不一，隔板3与内导管1均同轴设置。内导管1内将通入流动蒸汽，在用户正常作业时间段，内导管1与外导管2之间将充满静止蒸汽，由于水蒸汽的导热系数比大部分常规保温材料导热系数均低，因而通过静止蒸汽对内导管1起到保温作用，进而实现自保温。

内导管1与外导管2之间固定有多个用于固定隔板3位置的定位杆10，定位杆10的位置不限，定位杆10均指向内导管1的轴线。通过定位杆10对隔板3起到支撑的作用，使得隔板3更加稳定，隔板3与内导管1和外导管2之间的间距更加恒定。隔板3将内导管1与外导管2之间的空间分隔为多个夹层11，每个夹层11的厚度均小于10mm。当夹层11的间距被控制在10mm以下后，静止蒸汽在保温过程中由于两侧温差导而致的对流流动大大减弱，使得静止蒸汽更加稳定，自保温效果更好；另一方面隔板3的多层设置一方面起到了逐级保温效果，同时夹层11也将能够承受更大的温度落差，进而能够减小保温管的原有直径。

外导管2外侧包覆设置有保温层4，保温层4外套设有外壳5，外壳5呈筒状且与内导管1同轴设置，外壳5为钢制套管。外导管2外部依然需要用保温层4进行保温，进而防止静止蒸汽的热能快速散失。

保温层4包括保温内层8和保温外层9，保温内层8位于保温外层9与外导管2之间，保温外层9位于保温内层8和外壳5之间。保温内层8为微孔硅酸钙瓦，微孔硅酸钙瓦呈半弧状且前后左右错位拼接成筒状，保温外层9为聚氨酯泡沫，保温外层9可在保温内层8和外壳5之间发泡形成。通过多层材料起到联合保温作用，减小了单种材料的厚度，进而也减小了保温管的直径，同时使得保温层4更加稳定。

参见附图2，内导管1一端的侧壁开设有用于连通内导管1内部空间和内导管1与外导管2之间空间的内开口6，该处内开口6可通过钢材焊接封闭，外导管2侧壁开设有用于连通内导管1与外导管2之间空间和外导管2外部空间的外开口7，该处外开口7可通过钢材焊接封闭。内导管1内流动蒸汽的部分可通过内开口6进入内导管1和外导管2之间，进而成为静止蒸汽，从而起到自保温效果；外开口7可将静止蒸汽排出，最大程度的减少静止蒸汽变成饱和蒸汽，而在外导管2内产生凝结水。

一种自保温系统，如图2所示，包括干线蒸汽管20，干线蒸汽管20与热电厂连接，干线蒸汽管20的通气方向上依次连接有如上述所述的保温管和喷咀21，喷咀21直接安置在干线蒸汽管20上。

内导管1的一端与干线蒸汽管20连通，另一端安装有用于控制用户用汽量的用户阀22，用户阀22为电磁阀或者手动阀。通过用户阀22可控制用户的用汽时间和用汽量。

外导管2的与喷咀21之间连接有短管23，喷咀21的两端为开口部25，喷咀21的中间处为喉部26，喉部26的截面积小于开口部25的截面积，喷咀21的喉部26与外导管2的外开口7处通过短管23直接连通。蒸汽从喷咀21的开口部25进入喉部26的过程中，流速加快，同时喉部26的蒸汽压力将降低。短管23上安装有调控阀24，调控阀24为电磁阀或者手动阀。

干线蒸汽管20和短管23的外侧均包覆设置有保温层4，保温层4依然采用保温内层8和保温外层9的结合，保温内层8为微孔硅酸钙，保温外层9为聚氨酯泡沫，保温层4外套设有外壳5。通过保温层4和外壳5对干线蒸汽管20和短管23的外部进行保温。

本发明的工作原理及有益效果如下：

当用户需要使用工业蒸汽时，用户阀22开启，调控阀24关闭，干线蒸汽管20内蒸汽进入内导管1，通过内导管1输送给用户，少量进入内导管1与外导管2之间的蒸汽成为静止蒸汽。

由于水蒸汽的导热系数比大部分常规保温材料的导热系数均低，因而静止蒸汽可对内导管1起到保温作用，通过合理利用静止蒸汽的热能减少流动蒸汽的热能散失，从而实现保温管的自保温，保温效果更好，进一步提高了保温管的热传递效率。通过隔板3可将静止蒸汽分隔在多个夹层11中，多层隔板3的设置一方面起到了逐级保温效果，另一方面避免了保温过程中静止蒸汽在夹层11中的对流流动，使得静止蒸汽的热能得以高效利用。

当用户停止使用工业蒸汽时，用户阀22关闭，调控阀24开启，由于喷咀21的存在，喷咀21与干线蒸汽管20连接点的蒸汽压力低于内导管1和干线蒸汽管20连接点的蒸汽压力，因而干线蒸汽管20内部分蒸汽将依次流入内导管1内部、内导管1和外导管2之间、连管和喷咀21，最终再汇入干线蒸汽管20。

由于喷咀21的存在，无论用户停汽与否，内导管1内蒸汽都能够保持流动，流动的蒸汽滞留在管道中的时间短，散热少，使得用户的支线管道的温度始终维持在工作温度，避免了支线管道内的过热蒸汽变成饱和蒸汽，进而避免了冷凝水的产生，保护了环境，通过合理利用热能的方式，节约了对支线管道的维护成本，同时用户再次用汽也更加迅捷高效，提供了工作效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种保温管，其特征在于，包括用于输送流向用户蒸汽的内导管（1），所述内导管（1）外侧同轴套设有外导管（2），所述内导管（1）与所述外导管（2）之间设置有多层隔板（3），所述外导管（2）外侧包覆设置有保温层（4），所述保温层（4）外套设有外壳（5），所述内导管（1）的侧壁开设有用于连通所述内导管（1）内部空间和所述内导管（1）与所述外导管（2）之间空间的内开口（6），所述外导管（2）侧壁开设有用于连通所述内导管（1）与所述外导管（2）之间空间和所述外导管（2）外部空间的外开口（7），所述外开口（7）处设置有控制其开合的调控阀（24）。

2.根据权利要求1所述的保温管，其特征在于，所述隔板（3）将所述内导管（1）与所述外导管（2）分隔为多个夹层（11），所述夹层（11）厚度小于10mm。

3.根据权利要求2所述的保温管，其特征在于，所述保温层（4）包括保温内层（8）和保温外层（9），所述保温内层（8）位于所述保温外层（9）与所述外导管（2）之间，所述保温外层（9）位于所述保温内层（8）和所述外壳（5）之间。

4.根据权利要求3所述的保温管，其特征在于，所述内导管（1）与所述外导管（2）之间设置有多个用于固定所述隔板（3）位置的定位杆（10）。

5.一种自保温系统，其特征在于，包括干线蒸汽管（20），所述干线蒸汽管（20）的通气方向上依次连接有如权利要求3或4中任意一项所述的保温管和喷咀（21），所述内导管（1）远离所述干线蒸汽管（20）的一端设置有用户阀（22），所述外导管（2）与所述喷咀（21）之间连接有短管（23），所述短管（23）上设置有调控阀（24）。

6.根据权利要求5所述的自保温系统，其特征在于，所述喷咀（21）的两端为开口部（25），所述喷咀（21）的中间处为喉部（26），所述喉部（26）的截面积小于所述开口部（25）的截面积。

7.根据权利要求5所述的自保温系统，其特征在于，所述干线蒸汽管（20）和所述短管（23）的外侧包覆设置有保温层（4），所述保温层（4）外套设有外壳（5）。

8.根据权利要求7所述的自保温系统，其特征在于，所述保温内层（8）为错位拼接的微孔硅酸钙瓦，所述保温外层（9）为聚氨酯泡沫。

9.根据权利要求5所述的自保温系统，其特征在于，所述用户阀（22）和所述调控阀（24）为电磁阀或者手动阀。