CN110239152B - 一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构 - Google Patents
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Abstract
一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，涉及绝热保温工程技术领域。本发明的目的是要解决现有的高温蒸汽管道用保温结构存在热损失严重、保温效果不好的问题。本发明包括隔热结构和密封结构，两段隔热结构套装在蒸汽管道上，密封结构套装在隔热结构的对接处。隔热结构包括从内到外依次设置的内部填充有高温隔热涂层的隔热介质层、高温热反射层、纳米气凝胶隔热层a、中温热反射层、基础保温隔热层a、可压缩阻挡层和刚性承载层a，密封结构包括从内到外依次设置的基础保温隔热层b、刚性承载层b、纳米气凝胶隔热层b和保护层。本发明可获得一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构。
Description
技术领域
本发明涉及绝热保温工程技术领域。
背景技术
目前，随着全国经济发展进入新常态和人们对生态环境要求日益提高，我国电力供需形势发生了重大变化，热电联产和集中供热得到了快速发展。大中型城市集中供热和新工业园区供热需求迅速增长，而现有大中型燃煤机组一般处在中心城市边缘，供热半径覆盖范围增大，供热管网的输送距离也随之增加。而供热长输管网的散热损失往往很高，供热效果会大打折扣。显然，采用常规保温方式和方法已经不能满足新的运行要求。
近年来，随着保温材料技术的发展，供热管网保温结构技术也得到了相应的发展。目前国外采用的管线保温结构基本形式为：钢管-防腐层-保温层-防水保护层。保温层与保护层之间用粘结剂连接，这样不但构成管线的“三防体系”，并且使钢管、防腐层、保温层和保护层牢固地结合为一体，大大提高了管线的防腐保温效果。国内目前供热管线保温结构有毡、双层瓦块、单层微孔硅酸钙瓦+单层型材等形式，保温材料一般选用的是岩棉(矿渣棉)及其制品、玻璃棉及其制品、硬质成型微孔硅酸钙绝热制品、硅酸铝棉及其制品等。其中，长距离输送管道通常采用内层微孔硅酸钙瓦，外层复合硅酸盐毡软质材料结合使用的保温结构，但两者不能形成一个有机整体，长期高温使用且受管线内蒸汽压力波动、水力冲击、人为踩踏等因素影响，存在保温材料变形、滑移、下沉的情况，从而导致保温管线上部热损失日益严重。另外，多层型材对接处存在缝隙，振动后缝隙增大，使保温效果大打折扣。此外，对于管壳这种保温结构形式，连接处一般采用涂料固定接缝，其保温材料虽不出现下沉现象，但保温材料接头开裂的情况比较普遍，从而导致热损失增大、保温效果会随使用时间的延长而日渐劣化。
发明内容
本发明的目的是要解决现有的高温蒸汽管道用保温结构存在热损失严重、保温效果不好的问题，而提供一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构。
一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，包括隔热结构和密封结构，隔热结构为中空圆柱形结构，密封结构为环状开口结构，两段隔热结构沿轴向对接套装在蒸汽管道的外表面上，密封结构沿开口位置套装在两段隔热结构的对接处，再做紧固处理；
所述隔热结构包括从内到外依次设置的内部填充有高温隔热涂层的隔热介质层、高温热反射层、纳米气凝胶隔热层a、中温热反射层、基础保温隔热层a、可压缩阻挡层和刚性承载层a；
所述密封结构包括从内到外依次设置的基础保温隔热层b、刚性承载层b、纳米气凝胶隔热层b和保护层。
本发明的有益效果：
一、本发明一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构，具有超级隔热的特点，高温隔热涂层能够降低固体热传导，隔热介质层降低了隔热结构内部的气体对流，高温热反射层则能显著降低因热辐射而导致的热量损失，因此隔热结构宏观热导率低，有效增强其保温效果，有助于减小热损耗，从而提高终端温度，适用于超高温蒸汽介质的长距离输送；
二、本发明一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的密封结构，既是两段隔热结构沿蒸汽管道轴向的连接装置，也是整个管网结构的支撑架着力点。其不但具有应变隔离垫的作用，而且能够有效降低两段隔热结构的对接处的热损失，有效提高多层复合轻质保温结构的整体保温效果。
三、本发明一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构的刚性承载层为刚性外壳，连接处为经整体处理的保护层，具有良好的力学性能和全天侯工作性能，适宜于各种恶劣环境和承载环境，且寿命长。
四、本发明一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，具有轻量化、模块化的特点，克服了传统输热管道保温材料结构松散的缺点，便于批量生产加工，易于现场安装、更换维修，提高工作效率。
本发明可获得一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构。
附图说明
图1是实施例一一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构套装在蒸汽管道上的结构示意图；
图2是图1中沿A-A方向的剖视图；
图3是实施例一一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的密封结构的结构示意图；
图4是图3中沿B-B方向的剖视图。
其中：1.蒸汽管道；2.高温隔热涂层；3.隔热介质层；4.高温热反射层；5.纳米气凝胶隔热层a；6.中温热反射层；7.基础保温隔热层a；8.可压缩阻挡层；9.刚性承载层a；10.保护层；11.纳米气凝胶隔热层b；12.刚性承载层b；13.基础保温隔热层b。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于它包括隔热结构和密封结构，隔热结构为中空圆柱形结构，密封结构为环状开口结构，两段隔热结构沿轴向对接套装在蒸汽管道1的外表面上，密封结构沿开口位置套装在两段隔热结构的对接处，再做紧固处理；
所述隔热结构包括从内到外依次设置的内部填充有高温隔热涂层2的隔热介质层3、高温热反射层4、纳米气凝胶隔热层a 5、中温热反射层6、基础保温隔热层a 7、可压缩阻挡层8和刚性承载层a 9；
所述密封结构包括从内到外依次设置的基础保温隔热层b 13、刚性承载层b 12、纳米气凝胶隔热层b 11和保护层10。
本实施方式的有益效果：
一、本实施方式一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构，具有超级隔热的特点，高温隔热涂层2能够降低固体热传导，隔热介质层3降低了隔热结构内部的气体对流，高温热反射层4则能显著降低因热辐射而导致的热量损失，因此隔热结构宏观热导率低，有效增强其保温效果，有助于减小热损耗，从而提高终端温度，适用于超高温蒸汽介质的长距离输送；
二、本实施方式一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的密封结构，既是两段隔热结构沿蒸汽管道1轴向的连接装置，也是整个管网结构的支撑架着力点。其不但具有应变隔离垫的作用，而且能够有效降低两段隔热结构的对接处的热损失，有效提高多层复合轻质保温结构的整体保温效果。
三、本实施方式一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构的刚性承载层9为刚性外壳，连接处为经整体处理的保护层10，具有良好的力学性能和全天侯工作性能，适宜于各种恶劣环境和承载环境，且寿命长。
四、本实施方式一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，具有轻量化、模块化的特点，克服了传统输热管道保温材料结构松散的缺点，便于批量生产加工，易于现场安装、更换维修，提高工作效率。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：所述的高温隔热涂层2的材质为有机硅树脂，高温隔热涂层2的厚度为1mm～5mm，采用真空浸渍手段将高温隔热涂层2完全填充到隔热介质层3的内部，高温隔热涂层2在隔热介质层3的内部填充的位置为距离隔热介质层3的内表面2mm～4mm处。
其他步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：所述的隔热介质层3的材质为莫来石纤维、氧化硅纤维或氧化铝纤维，内部浸渍有高温隔热涂层2的隔热介质层3的厚度为10mm～15mm。
其他步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：所述的高温热反射层4的材质为不锈钢箔或镍基高温合金箔，高温热反射层4的厚度为0.1mm～0.15mm。
其他步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：所述的纳米气凝胶隔热层a 5和纳米气凝胶隔热层b 11的材质均为疏水性纳米气凝胶，纳米气凝胶隔热层a 5和纳米气凝胶隔热层b 11的厚度均为5mm～8mm。
其他步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：所述的中温热反射层6的材质为铝箔玻纤布，中温热反射层6的厚度为0.1mm～0.15mm。
其他步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：所述的基础保温隔热层a 7和基础保温隔热层b 13的材质均为复合硅酸盐毡、玻璃岩棉毡或硅酸铝棉，基础保温隔热层a 7的厚度为10mm～15mm，基础保温隔热层b 13的厚度为5mm～8mm。
其他步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：所述的可压缩阻挡层8为单层纳米气囊层，可压缩阻挡层8的厚度为2mm～3mm。
其他步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：所述的刚性承载层a 9和刚性承载层b 12的材质均为彩钢板，刚性承载层a 9的厚度为0.5mm～0.6mm，刚性承载层b 12的厚度为5mm～8mm。
其他步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：所述的保护层10的材质为柔性隔热毡，厚度为2mm～5mm，保护层10使用前在180℃的温度条件下，采用0.1mol/L正硅酸乙酯溶液熏蒸3h～6h。
其他步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，包括隔热结构和密封结构，隔热结构为中空圆柱形结构，密封结构为环状开口结构；
隔热结构包括从内到外依次设置的内部填充有高温隔热涂层2的隔热介质层3、高温热反射层4、纳米气凝胶隔热层a 5、中温热反射层6、基础保温隔热层a 7、可压缩阻挡层8和刚性承载层a 9，高温隔热涂层2的材质为有机硅树脂，高温隔热涂层2的厚度为2mm，采用真空浸渍手段将高温隔热涂层2完全填充到隔热介质层3的内部，高温隔热涂层2在隔热介质层3的内部填充的位置为距离隔热介质层3的内表面2mm处；隔热介质层3的材质为氧化硅纤维，厚度为10mm；高温热反射层4的材质为不锈钢箔，厚度为0.1mm；纳米气凝胶隔热层a 5的材质为疏水性纳米气凝胶，厚度为5mm；中温热反射层6的材质为铝箔玻纤布，厚度为0.1mm；基础保温隔热层a 7的材质为硅酸铝棉，厚度为10mm；可压缩阻挡层8为单层纳米气囊层，厚度为2mm；刚性承载层a 9的材质为彩钢板，厚度为0.6mm；
所述的有机硅树脂的型号为KF96H-12500，购买自上海共航化工有限公司；
所述的疏水性纳米气凝胶的型号为JC-400，购买自晋诚实业有限公司；
所述的单层纳米气囊层购买自苏州君旺节能科技有限公司；
经测试，隔热结构的总厚度为27.8mm，宏观密度为0.55g/cm3，抗压强度达300KPa，导热系数为0.033W/mK。
密封结构包括从内到外依次设置的基础保温隔热层b 13、刚性承载层b 12、纳米气凝胶隔热层b 11和保护层10；基础保温隔热层b 13的材质为硅酸铝棉，厚度为5mm；刚性承载层b 12的材质为彩钢板，厚度为5mm；纳米气凝胶隔热层b 11的材质为疏水性纳米气凝胶，厚度为5mm；保护层10的材质为柔性隔热毡，厚度为2mm，保护层10使用前在180℃的温度条件下，采用0.1mol/L正硅酸乙酯溶液熏蒸5h，做整体防水处理。
所述的疏水性纳米气凝胶的型号为JC-400，购买自晋诚实业有限公司；
经测试，密封结构的总厚度为17mm，宏观密度为0.40g/cm3，导热系数为0.028W/mK。
实施例二：将实施例一中得到的两段隔热结构沿轴向对接套装在蒸汽管道进气口位置处的外表面上，将实施例一中得到的密封结构沿其开口位置套装在两段隔热结构的对接处，再采用钢带对密封结构的接口处进行环状包扎做紧固处理，完成保温结构的安装。并且以此段蒸汽管道的位置作为测试温降的起点，将一定距离外的蒸汽管道的位置作为测试温降的终点，测试温降的起点和测试温降的终点之间的距离均安装有保温结构。
通过输送蒸汽将测试温降的起点处的蒸汽管道的温度升至200℃，并及时监测测试温降的终点处的温度，测试温降的起点处与测试温降的终点处的温度差为蒸汽管道的热损耗温度，即为温降。经过反复测试，平均的温降仅为2℃/Km，远低于国内长距离蒸汽管道一般设计工况下的温降15℃/km～20℃/km。
实施例三：将实施例一中得到的两段隔热结构沿轴向对接套装在蒸汽管道进气口位置处的外表面上，将实施例一中得到的密封结构沿其开口位置套装在两段隔热结构的对接处，再采用钢带对密封结构的接口处进行环状包扎做紧固处理，完成保温结构的安装。并且以此段蒸汽管道的位置作为测试温降的起点，将一定距离外的蒸汽管道的位置作为测试温降的终点，测试温降的起点和测试温降的终点之间的距离均安装有保温结构。
通过输送蒸汽将测试温降的起点处的蒸汽管道的温度升至450℃，并及时监测测试温降的终点处的温度，测试温降的起点处与测试温降的终点处的温度差为蒸汽管道的热损耗温度，即为温降。经过反复测试，平均的温降仅为6℃/Km，远低于国内长距离蒸汽管道一般设计工况下的温降15℃/km～20℃/km。
实施例的有益效果：
一、一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构，具有超级隔热的特点，高温隔热涂层2能够降低固体热传导，隔热介质层3降低了隔热结构内部的气体对流，高温热反射层4则能显著降低因热辐射而导致的热量损失，因此隔热结构宏观热导率低，有效增强其保温效果，有助于减小热损耗，从而提高终端温度，适用于超高温蒸汽介质的长距离输送；
二、一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的密封结构，既是两段隔热结构沿蒸汽管道轴向的连接装置，也是整个管网结构的支撑架着力点。其不但具有应变隔离垫的作用，而且能够有效降低两段隔热结构的对接处的热损失，有效提高多层复合轻质保温结构的整体保温效果。
三、一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构的隔热结构的刚性承载层9为刚性外壳，连接处为经整体处理的保护层10，具有良好的力学性能和全天侯工作性能，适宜于各种恶劣环境和承载环境，且寿命长。
四、一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，具有轻量化、模块化的特点，克服了传统输热管道保温材料结构松散的缺点，便于批量生产加工，易于现场安装、更换维修，提高工作效率。
Claims (7)
1.一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于它包括隔热结构和密封结构，隔热结构为中空圆柱形结构，密封结构为环状开口结构，两段隔热结构沿轴向对接套装在蒸汽管道(1)的外表面上，密封结构沿开口位置套装在两段隔热结构的对接处，再做紧固处理；
所述隔热结构包括从内到外依次设置的内部填充有高温隔热涂层(2)的隔热介质层(3)、高温热反射层(4)、纳米气凝胶隔热层a(5)、中温热反射层(6)、基础保温隔热层a(7)、可压缩阻挡层(8)和刚性承载层a(9)；
所述的高温隔热涂层(2)的材质为有机硅树脂，高温隔热涂层(2)的厚度为1mm～5mm，采用真空浸渍手段将高温隔热涂层(2)完全填充到隔热介质层(3)的内部，高温隔热涂层(2)在隔热介质层(3)的内部填充的位置为距离隔热介质层(3)的内表面2mm～4mm处；所述的隔热介质层(3)的材质为莫来石纤维、氧化硅纤维或氧化铝纤维，内部浸渍有高温隔热涂层(2)的隔热介质层(3)的厚度为10mm～15mm；所述的可压缩阻挡层(8)的材质为单层纳米气囊层，可压缩阻挡层(8)的厚度为2mm～3mm；
所述密封结构包括从内到外依次设置的基础保温隔热层b(13)、刚性承载层b(12)、纳米气凝胶隔热层b(11)和保护层(10)。
2.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的高温热反射层(4)的材质为不锈钢箔或镍基高温合金箔，高温热反射层(4)的厚度为0.1mm～0.15mm。
3.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的纳米气凝胶隔热层a(5)和纳米气凝胶隔热层b(11)的材质均为疏水性纳米气凝胶，纳米气凝胶隔热层a(5)和纳米气凝胶隔热层b(11)的厚度均为5mm～8mm。
4.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的中温热反射层(6)的材质为铝箔玻纤布，中温热反射层(6)的厚度为0.1mm～0.15mm。
5.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的基础保温隔热层a(7)和基础保温隔热层b(13)的材质均为复合硅酸盐毡、玻璃岩棉毡或硅酸铝棉，基础保温隔热层a(7)的厚度为10mm～15mm，基础保温隔热层b(13)的厚度为5mm～8mm。
6.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的刚性承载层a(9)和刚性承载层b(12)的材质均为彩钢板，刚性承载层a(9)的厚度为0.5mm～0.6mm，刚性承载层b(12)的厚度为5mm～8mm。
7.根据权利要求1所述的一种高温蒸汽管道用多层复合轻质保温结构，其特征在于所述的保护层(10)的材质为柔性隔热毡，厚度为2mm～5mm，保护层(10)使用前在180℃的温度条件下，采用0.1mol/L正硅酸乙酯溶液熏蒸3h～6h。
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