CN108758173A - 包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道及蒸汽输送系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于热力管道领域，涉及包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道及蒸汽输送系统。本发明的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的至少两层保温层、至少两层反射层和一层外护层，反射层的数量与保温层的数量相同，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，其中，气凝胶毡层主要由硅源、甲基三乙氧基硅烷改性剂和多晶莫来石纤维增强相制得；复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、无机纤维或矿物纤维和粘合剂复合而成。本发明在实现远距离或超远距离输送蒸汽的同时，降低管网运行时的热损失，减小温降和压降，减少能源的浪费，节能环保、安全可靠。

Description

包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道及蒸汽输送系统

技术领域

本发明属于热力管道技术领域，具体而言，涉及一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道及蒸汽输送系统。

背景技术

供热管网在热量从热源输送到用户系统的过程中，由于管道内的温度高于周围环境温度，热量将不断地散失到周围环境中，从而造成供热管网的散热损失。管道保温广泛应用于液体、气体的输送管网、化工管道保温、集中供热热网、中央空调通风管道、市政工程等。管道保温的目的主要就是减少在输送过程中的热损失、节约燃料、保证温度等。然而，现有的热水管网的热损失仍约占总输送热量的5％－8％，蒸汽管网的热损失约占总输送热量的8％－12％。

随着节能减排政策的大力推行，集中供热发展越来越快，集中供热的范围也进一步扩大，尤其在蒸汽管网供热工程中，供热半径越来越大，越来越多的长距离如40km或50km以上的蒸汽输送管网，因而对蒸汽管道的保温、热损失的要求也越来越高。

现有的蒸汽管道通常采用高温玻璃棉、岩棉、陶瓷纤维、硅酸铝针刺毯等进行保温，上述材料不仅保温厚度较大，投资成本较高，而且保温效果较差，不适用于长距离的蒸汽管网工程。目前设计的长距离蒸汽管网仍会存在一定的压损、温损、量损，在管道运行时热损失高，不符合节能、保护环境等的要求，也存在着一定的安全隐患。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，在实现远距离或超远距离输送蒸汽的同时，降低管网运行时的热损失，减小温降和压降，减少能源的浪费，安全性好，缓解由于蒸汽温降过大满足不能用户要求的问题。

本发明的第二目的在于提供一种包含上述包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道的蒸汽输送系统，结构简单，能够有效降低蒸汽输送过程中的热损耗，运行稳定可靠。

本发明的第三目的在于提供一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道在蒸汽管网输送距离大于50km中的应用，以缓解现有的蒸汽管道在输送过程中热损失大，输送距离短的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的至少两层保温层、至少两层反射层和一层外护层，反射层的数量与保温层的数量相同，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

所述保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，其中，所述气凝胶毡层主要由硅源、甲基三乙氧基硅烷改性剂和多晶莫来石纤维增强相制得；

所述复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、无机纤维或矿物纤维和粘合剂复合而成。

作为进一步优选技术方案，所述硅源为正硅酸甲酯或正硅酸四乙酯。

作为进一步优选技术方案，所述多晶莫来石纤维为经过硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；

优选地，所述硅烷偶联剂包括γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ－甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

作为进一步优选技术方案，所述二氧化硅气凝胶中添加有红外遮光剂、阻燃剂和红外阻隔剂中的至少一种；

和/或，所述粘合剂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种。

作为进一步优选技术方案，所述无机纤维包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维和预氧化纤维毡中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维包括石膏纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维或无机纤维与二氧化硅气凝胶的体积比为3～6：1。

作为进一步优选技术方案，还包括防水保温层，所述防水保温层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括纳米气垫隔热层或泡沫隔热层，所述纳米气垫隔热层或泡沫隔热层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括阻隔膜层，所述阻隔膜层设在蒸汽管和第一层保温层之间。

作为进一步优选技术方案，保温层和反射层的数量均为两层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为三层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为四层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

优选地，所述反射层为铝箔玻纤布或纳米阻燃隔热材料；

优选地，所述外护层为彩钢板或硬质PVC材料。

作为进一步优选技术方案，单层保温层的厚度为15～50mm；

和/或，单层反射层的厚度为4～12mm；

和/或，外护层的厚度为1～5mm。

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种包含上述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道的蒸汽输送系统。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道在蒸汽管网输送距离大于50km中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明提供的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道通过在蒸汽管外部包裹多层保温层、多层反射层和一层外护层，且其中的保温层包括了气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，通过特殊的气凝胶毡层的加入，可以达到良好的保温效果，有效降低蒸汽在输送过程中的热损失，确保了蒸汽管网的终端压力、温度和流量，减少了能源的浪费，降低能耗，节省生产成本，也降低了热用户的生产成本，还避免了流体或杂质等的泄漏，具备节能环保和安全可靠等特性，符合国家节能、保护环境的方针要求。

2、本发明能够实现长距离或超长距离的蒸汽的输送，同时降低管网热损失，减小温降和压降；即本发明将蒸汽管网输送距离提升至50km以上，管网运行管损仅为0－1％。

具体实施方式

下面将结合实施方式和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，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。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。

第一方面，在至少一个实施例中提供一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的至少两层保温层、至少两层反射层和一层外护层，反射层的数量与保温层的数量相同，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

所述保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，其中，所述气凝胶毡层主要由硅源、甲基三乙氧基硅烷改性剂和多晶莫来石纤维增强相制得；

所述复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、无机纤维或矿物纤维和粘合剂复合而成。

气凝胶因其具有独特的纳米孔和三维网状结构使其具有极低的热导率，其特殊的结构使其成为理想的超级隔热材料和保温材料。气凝胶毡应用温度宽泛、保温效果好，可以有效降低保温层厚度节能空间。然而现有的气凝胶毡由于其本身的低密度和高孔隙率导致其机械强度较低，易于破碎，使其隔热性能大打折扣，限制了其应用。鉴于此，本发明采用了改进的气凝胶毡，并将其与反射层和外护层结合，应用到蒸汽管道保温中，以提高其结构稳定性，并实现远距离或超远距离的蒸汽输送，降低管网运行的管损，节能能耗，降低生产成本，具有节能环保和安全可靠等特点。

本发明的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道通过在蒸汽管外部包裹多层保温层、多层反射层和一层外护层，尤其是其中的保温层采用了本发明的气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，通过特殊的气凝胶毡层的加入，可以达到良好的保温效果，有效降低蒸汽在输送过程中的热损失，确保了蒸汽管网的终端压力、温度和流量，减少了能源的浪费，降低能耗，节省生产成本，也降低了热用户的生产成本，还避免了流体或杂质等的泄漏，具备节能环保和安全可靠等特性，符合国家节能、保护环境的方针要求。本发明能够实现长距离或超长距离的蒸汽的输送，同时降低管网热损失，减小温降和压降；即本发明将蒸汽管网输送距离提升至50km以上，管网运行管损仅为0－1％。进一步地讲：

本发明的气凝胶毡层主要由硅源、甲基三乙氧基硅烷改性剂、多晶莫来石纤维增强相制得。其中，可以正硅酸甲酯或正硅酸四乙酯作为硅源使制得的气凝胶为二氧化硅气凝胶；甲基三乙氧基硅烷作为改性剂使制得的气凝胶具有较强的疏水性能；多晶莫来石纤维作增强相与气凝胶结合可以显著提高本发明气凝胶复合材料的强度与耐热性能。因此，本发明提供的气凝胶毡在保持气凝胶优异的性能的同时，又明显提高了材料的强度与耐热性能，有效地改善现有气凝胶材料机械强度差，脆性大等方面的不足，该材料整体性能好，应用范围广。

本发明的复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、无机纤维或矿物纤维和粘合剂复合而成，将无机纤维或矿物纤维与二氧化硅气凝胶相互穿插交织形成稳定的三维网络结构，大大提高了纯二氧化硅气凝胶的强度与韧性，且制得的复合毡不掉渣，机械性能好，质量稳定，将二氧化硅气凝胶与纤维复合制备的复合气凝胶毡具有更优异的性能，更适合作为保温隔热材料。

本发明的保温层设置了上述气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，可以进一步确保蒸汽管道的保温隔热性能，强度高，结构稳定性好，可以缓解目前长距离蒸汽管网热损失大，无法满足终端供热用户的蒸汽参数的问题。

需要说明的是，本发明的“长距离”或“远距离”指的是40km－100km的距离，“超长距离”或“超远距离”指的是100km以上的距离。

可以理解的是，本发明设置了多层保温层和发射层以及一层外护层，将保温层包裹于蒸汽管外部，将反射层包裹于保温层外部，反射层与保温层的数量相对应，且反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层(或称最外一层)反射层的外部。

在一种优选的实施方式中，所述硅源为正硅酸甲酯或正硅酸四乙酯。

在一种优选的实施方式中，所述多晶莫来石纤维为经过硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；

优选地，所述硅烷偶联剂包括γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ－甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

本发明对于硅源没有特殊限制，可采用本领域常用的硅源，例如可以为正硅酸甲酯或正硅酸四乙酯，优选为正硅酸四乙酯。

硅烷偶联剂处理为在多晶莫来石纤维表面与气凝胶基体之间形成化学键发挥作用，用偶联剂处理多晶莫来石纤维表面能够改善纤维与基体之间的润湿性，形成一个力学上的微缓冲区，提高了界面之间的粘结力，进而显著提高材料的综合性能，并可延长材料的使用寿命，降低多晶莫来石纤维自身的吸水性。

同时，多晶莫来石纤维强化了气凝胶骨架的强度，克服了纯二氧化硅气凝胶强度低和脆性大的缺点，避免了在老化和干燥阶段体积过度收缩、结构坍塌等问题，进而减少了表面裂纹，以便得到成块性较好的气凝胶毡。

本发明对于上述多晶莫来石纤维的硅烷偶联剂处理方法没有特殊限制，可采用本领域常用的处理方法进行处理，例如可以为：

首先将多晶莫来石纤维浸入在硅烷偶联剂溶液中，缓慢搅拌0.5～2h后取出漂洗，随后在100～120℃下热处理1～5h，冷却后得到经硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；

优选的，所述硅烷偶联剂溶液中的溶剂为无水乙醇；

优选的，所述硅烷偶联剂溶液中硅烷偶联剂与无水乙醇的体积比为1∶50～2000。

本发明对于该气凝胶毡的制备方法没有特殊限制，可采用本领域常用的方法进行制备，例如可以为：

首先将正硅烷四乙脂溶于无水乙醇溶液中，然后加入水在40～60℃下搅拌20～40min，随后加入甲基三乙氧基硅烷继续搅拌40～80min后将pH调节至8，得到溶胶；

将任选加入的二氧化锆与多晶莫来石纤维混匀并放入模具中，随后将得到的溶胶倒入放有多晶莫来石纤维的模具中在20～30℃下静置成胶，然后依次经过老化和超临界干燥，热处理后得到气凝胶毡。

在一种优选的实施方式中，所述二氧化硅气凝胶中添加有红外遮光剂、阻燃剂和红外阻隔剂中的至少一种；

和/或，所述粘合剂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种。

在一种优选的实施方式中，所述无机纤维包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维和预氧化纤维毡中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维包括石膏纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维或无机纤维与二氧化硅气凝胶的体积比为3～6：1。

需要说明的是，本发明对复合气凝胶毡层的制备方式没有特殊限制，该复合气凝胶毡层可采用本领域常用的湿法工艺制造出任何尺寸和形状。

所述的复合气凝胶毡可呈现优异的绝缘性质。例如在150℃、300℃或650℃，所述复合气凝胶毡的导热率可低于50mW/m·K，或低于30mW/m·K，或低于20mW/m·K，或低于19mW/m·K，或低于15mW/m·K。

该复合气凝胶毡可在高温下抗收缩，例如，在650℃，当使用例如ASTM方法C356测试时，其可收缩低于4％，或低于2％，低于1％。这种对收缩的抗性可用于许多高温场景中。

该复合气凝胶毡的制备方法，例如可以为：

采用本领域常用的方法制备二氧化硅湿凝胶；

将无机纤维或矿物纤维凝胶化，例如可以通过加入分散剂、氢氧化钠、交联剂等在搅拌下得到凝胶化的无机纤维或矿物纤维；

然后将得到的二氧化硅湿凝胶和凝胶化的无机纤维或矿物纤维以体积比1：3～6配制，加入粘合剂混合均匀，在引入模压辊，形成气凝胶毡雏形，再经过后处理得到复合气凝胶毡成品。

本发明提供的复合气凝胶毡层具有一定的柔性，结构强度好，保温性能好，质量稳定，能更好的应用于保温材料方面。

在一种优选的实施方式中，还包括防水保温层，所述防水保温层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括纳米气垫隔热层或泡沫隔热层，所述纳米气垫隔热层或泡沫隔热层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括阻隔膜层，所述阻隔膜层设在蒸汽管和第一层保温层之间。

可以理解的是，本发明的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道除包括必备的保温层、反射层和外护层以外，还可以包括任选的防水保温层、纳米气垫隔热层或泡沫隔热层和阻隔膜层。即上述防水保温层、纳米气垫隔热层或泡沫隔热层和阻隔膜层可以设置也可以不设置，可以根据实际的应用场景而选择性的设置。

通过进一步的增加防水保温层、纳米气垫隔热层或泡沫隔热层和阻隔膜层可以增强保温效果，隔水效果好，更耐热、耐老化，延长保温材料使用寿命，结构设置合理，应用范围更广。

在一种优选的实施方式中，保温层和反射层的数量均为两层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为三层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为四层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

优选地，所述反射层为铝箔玻纤布或纳米阻燃隔热材料；

优选地，所述外护层为彩钢板或硬质PVC材料。

可以理解的是，本发明的保温层和反射层的数量不做特殊限制，例如可以为两层、三层、四层、五层甚至更多，优选为2－4层。保温层中的气凝胶毡层和复合气凝胶毡层可以交叉设置。各保温层间保温材料纵横缝错开。进一步地，由第一组保温层和反射层组成的环状结构的接缝与第二组保温层和反射层组层的环状结构的接缝错位设置，错位间距可以为5～25cm；并将搭扣组件设置在外护层的接缝处。

对于反射层的制作材料不做特殊限制，可采用本领域常用的材料，包括但不限于铝箔玻纤布或纳米阻燃隔热材料。

对于外护层的制作材料不做特殊限制，可采用本领域常用的材料，包括但不限于彩钢板或硬质PVC材料。

在一种优选的实施方式中，单层保温层的厚度为15～50mm，优选为15～40mm，进一步优选为18～30mm；

和/或，单层反射层的厚度为4～12mm，优选为4～10mm，进一步优选为5～8mm；

和/或，外护层的厚度为1～5mm，优选为1～4mm，进一步优选为2～3mm。

本发明不仅保温效果好，而且降低了蒸汽管道的总厚度，降低了成本，结构简单、轻便，方便安装，可确保末端供热用户的蒸汽参数要求，并最大限度减少蒸汽管网管损。

第二方面，在至少一个实施例中提供一种包含上述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道的蒸汽输送系统。

可以理解的是，所述的蒸汽输送系统除了包含上述包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道以外，还可以包括支撑或固定装置、连接装置或接头等其他辅助装置，本发明对于其他的辅助装置不做特殊限制，按照本领域常用的结构形式设置即可。该蒸汽输送系统的核心在于包含了本发明的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，因而至少具有与上述包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道相同的优势，本发明在此不再详细描述。

第三方面，在至少一个实施例中提供一种所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道在蒸汽管网输送距离大于50km中的应用。

本发明能够实现长距离或超长距离的蒸汽的输送，同时降低管网热损失，减小温降和压降；即本发明将蒸汽管网输送距离提升至50km以上，管网运行管损仅为0－1％。

下面结合具体实施例和对比例，对本发明作进一步说明。

实施例1

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的两层保温层、两层反射层和一层外护层，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

其中，气凝胶毡层主要由正硅酸四乙酯为硅源、甲基三乙氧基硅烷为改性剂和多晶莫来石纤维为增强相制得；

复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、玻璃纤维和聚氨酯复合而成；

反射层为铝箔玻纤布；

外护层为彩钢板。

气凝胶毡层的厚度为15mm，反射层的厚度为6mm，复合气凝胶毡层的厚度为20mm，外护层的厚度为3mm。

将本实施例的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道应用到实际项目中，管线单线(起到到终点)全长约50km，热电厂出口压力为1.2MPa，温度为260℃，流量为20t/h，输送至末端用户的参数为压力可达1.0MPa，温度达220℃，每km温降仅为1.25℃，完全满足末端用户的要求(末端用户要求压力大于0.6MPa，温度大于165℃)。

实施例2

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的三层保温层、三层反射层和一层外护层，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

其中，气凝胶毡层主要由正硅酸四乙酯为硅源、甲基三乙氧基硅烷为改性剂和多晶莫来石纤维为增强相制得；多晶莫来石纤维为经过硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；硅烷偶联剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷；

复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、玄武岩纤维和酚醛树脂复合而成；二氧化硅气凝胶中添加有红外遮光剂和阻燃剂；

反射层为铝箔玻纤布；

外护层为彩钢板。

气凝胶毡层的厚度为25mm，反射层的厚度为10mm，复合气凝胶毡层的厚度为15mm，外护层的厚度为5mm。

将本实施例的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道应用到实际项目中，管线单线(起到到终点)全长约60km，热电厂出口压力为1.5MPa，温度为300℃，流量为15t/h，输送至末端用户的参数为压力可达1.2MPa，温度达240℃，每km温降仅为1.0℃，完全满足末端用户的要求(末端用户要求压力大于0.8MPa，温度大于180℃)。

实施例3

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的四层保温层、四层反射层和一层外护层，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

其中，气凝胶毡层主要由正硅酸甲酯为硅源、甲基三乙氧基硅烷为改性剂和多晶莫来石纤维为增强相制得；多晶莫来石纤维为经过硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；硅烷偶联剂为γ－甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、石膏纤维和聚丙烯酰胺复合而成；二氧化硅气凝胶中添加有红外阻隔剂；

反射层为纳米阻燃隔热材料；

外护层为硬质PVC材料。

气凝胶毡层的厚度为18mm，反射层的厚度为8mm，复合气凝胶毡层的厚度为18mm，外护层的厚度为4mm。

实施例4

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，与实施例1的区别在于：

还包括防水保温层；

蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、防水保温层和外护层。

实施例5

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，与实施例1的区别在于：

还包括防水保温层和纳米气垫隔热层；

蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、纳米气垫隔热层、防水保温层和外护层。

对比例1

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，与实施例1的区别在于：

将气凝胶毡层和复合气凝胶毡层替换为两个高温玻璃棉毡层。

将本对比例的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道应用到实际项目中，管线单线(起到到终点)全长约50km，热电厂出口压力为1.2MPa，温度为260℃，流量为20t/h，输送至末端用户的参数为压力为0.6MPa，温度为160℃，热损失较大，不能满足末端用户的要求。

对比例2

一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，与实施例1的区别在于：

将气凝胶毡层和复合气凝胶毡层替换为硅酸铝针刺毯层和高温玻璃棉毡层。

将本对比例的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道应用到实际项目中，管线单线(起到到终点)全长约50km，热电厂出口压力为1.0MPa，温度为240℃，流量为10t/h，输送至末端用户的参数为压力为0.55MPa，温度为155℃，热损失较大，不能满足末端用户的要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，包括蒸汽管和包裹于蒸汽管外部的至少两层保温层、至少两层反射层和一层外护层，反射层的数量与保温层的数量相同，反射层与保温层相间包裹，外护层包裹于最后一层反射层外部；

所述保温层包括气凝胶毡层和复合气凝胶毡层，其中，所述气凝胶毡层主要由硅源、甲基三乙氧基硅烷改性剂和多晶莫来石纤维增强相制得；

所述复合气凝胶毡层主要由二氧化硅气凝胶、无机纤维或矿物纤维和粘合剂复合而成。

2.根据权利要求1所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，所述硅源为正硅酸甲酯或正硅酸四乙酯。

3.根据权利要求1所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，所述多晶莫来石纤维为经过硅烷偶联剂处理的多晶莫来石纤维；

优选地，所述硅烷偶联剂包括γ－氨丙基三乙氧基硅烷、γ－缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ－甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶中添加有红外遮光剂、阻燃剂和红外阻隔剂中的至少一种；

和/或，所述粘合剂包括酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯、聚丙烯酰胺和聚二烯丙基二甲基氯化铵中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，所述无机纤维包括玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维和预氧化纤维毡中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维包括石膏纤维、玄武岩纤维和海泡石纤维中的至少一种；

和/或，所述矿物纤维或无机纤维与二氧化硅气凝胶的体积比为3～6：1。

6.根据权利要求1～5任一项所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，还包括防水保温层，所述防水保温层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括纳米气垫隔热层或泡沫隔热层，所述纳米气垫隔热层或泡沫隔热层设在外护层和最后一层反射层之间；

和/或，还包括阻隔膜层，所述阻隔膜层设在蒸汽管和第一层保温层之间。

7.根据权利要求1～5任一项所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，保温层和反射层的数量均为两层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为三层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

或者，保温层和反射层的数量均为四层，蒸汽管的外部依次包裹有气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层、气凝胶毡层、反射层、复合气凝胶毡层、反射层和外护层；

优选地，所述反射层为铝箔玻纤布或纳米阻燃隔热材料；

优选地，所述外护层为彩钢板或硬质PVC材料。

8.根据权利要求1～5任一项所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道，其特征在于，单层保温层的厚度为15～50mm；

和/或，单层反射层的厚度为4～12mm；

和/或，外护层的厚度为1～5mm。

9.包含权利要求1～8任一项所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道的蒸汽输送系统。

10.权利要求1～8任一项所述的包含气凝胶的蒸汽低能耗长距离输送管道在蒸汽管网输送距离大于50km中的应用。