CN206206904U - 用于中温管道的复合绝热结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及的是用于中温管道的复合绝热结构，这种用于中温管道的复合绝热结构的内层为SiO₂气凝胶绝热层，硅酸铝针刺毯层裹在SiO₂气凝胶绝热层外，镀锌铁丝网层紧紧敷设在硅酸铝针刺毯层外，铝皮将镀锌铁丝网层包绕在其中。本实用新型具有绝热效果好且结构稳定的特点，解决了现有绝热结构施工难度大，中温绝热效果差，绝热结构易破损等问题。

Description

用于中温管道的复合绝热结构

技术领域：

本实用新型涉及的是适用于石油、石化、电力、冶炼等企业的中温蒸汽管线使用绝热结构，具体涉及的是用于中温管道的复合绝热结构。

背景技术：

我国经济发展正处于增速换档、结构调整、动能转换的关键时期，各行业发展的安全环保压力和要素成本约束日益突出。对于耗能巨大的领域，该问题尤为突出。我国的能耗主要集中于工业、建筑和交通三大领域。其中，工业能耗在三者中所占的比重最大，占据总能耗的近70%。工业能耗中，又以过程工业能耗为重中之重，几乎占当前全国总能耗的一半，特别是其中的石化和钢铁行业，占到了25％。

稠油开采、石油炼制、电力、冶炼行业存在大量200-450℃的中温管线。合理的绝热技术，不但可以节约燃料，而且能提高产品质量，保证安全生产。绝热技术是减少热力管网散热损失的重要手段，因此，保温绝热被称为“第五能源”。但目前很多企业对绝热技术的重视程度并不够。绝热工程在日常监测与维护、绝热材料选择、绝热结构合理性以及绝热施工等多方面尚存在问题。现有绝热结构存在施工难度大，中温绝热效果差，绝热结构易破损等问题。

发明内容：

本实用新型的目的是提供用于中温管道的复合绝热结构，这种用于中温管道的复合绝热结构用于解决现有绝热结构存在施工难度大，中温绝热效果差，绝热结构易破损等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种用于中温管道的复合绝热结构的内层为SiO₂气凝胶绝热层，硅酸铝针刺毯层裹在SiO₂气凝胶绝热层外，镀锌铁丝网层紧紧敷设在硅酸铝针刺毯层外，铝皮将镀锌铁丝网层包绕在其中。

上述方案中SiO₂气凝胶绝热层为SiO₂气凝胶保温毡，SiO₂气凝胶保温毡通过镀锌铁丝捆扎在被保温的中温管道外，镀锌铁丝间距不大于300mm，且每片SiO₂气凝胶保温毡至少捆扎2道镀锌铁丝。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型充分发挥SiO₂气凝胶中温导热系数极低、硅酸铝针刺毯低温导热系数低且价格低廉的优势，具有绝热层厚度薄，施工方面，绝热效果好且结构稳定的特点，解决了现有绝热结构施工难度大，中温绝热效果差，绝热结构易破损等问题。

2、本实用新型绝热导热系数比传统绝热结构低10%以上。

附图说明

图1是本实用新型的示意图。

1中温管道， 2 SiO₂气凝胶绝热层， 3镀锌铁丝， 4硅酸铝针刺毯层，5镀锌铁丝网层，6铝皮。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

如图1所示，这种用于中温管道的复合绝热结构的内层为SiO₂气凝胶绝热层2，SiO₂气凝胶绝热层2为SiO₂气凝胶保温毡，SiO₂气凝胶保温毡通过镀锌铁丝3捆扎在被保温的中温管道1外，镀锌铁丝3间距不大于300mm，且每片SiO₂气凝胶保温毡至少捆扎2道镀锌铁丝3。硅酸铝针刺毯层4裹在SiO₂气凝胶绝热层2外，镀锌铁丝网层5紧紧敷设在硅酸铝针刺毯层4外，通过镀锌铁丝网5与硅酸铝针刺毯密连接，使整个保温结构形成一个封闭整体。铝皮6将镀锌铁丝网层5包绕在其中，以防止绝热结构受外力作用而破损，同时防止雨水侵入造成结构沉降破坏。

本实用新型同样可以用于中温设备的保温，使用时结构相同：内层为SiO₂气凝胶绝热层2，硅酸铝针刺毯层4裹在SiO₂气凝胶绝热层2外，镀锌铁丝网层5紧紧敷设在硅酸铝针刺毯层4外，铝皮6将镀锌铁丝网层5包绕在其中。

本实用新型用于温度在200-450℃的热介质管线及设备。

传统绝热材料导热系数随温度上升存在较大幅度上升，导致其用于中温条件下，散热损失过大。此时降低管线散热损失的方法是增大绝热层厚度，带来的问题是管线外径与间距过大，绝热材料用量及初投资大幅度增加。同时过厚的绝热结构厚度影响绝热结构的强度，同时施工难度大大增加。常温条件下SiO₂气凝胶导热系数（约0.018W/(m·K)）远低于传统材料导热系数，且随温度升高的幅度很小。将其用在内层直接接触中温表面，可以有效增大整个绝热结构的传热热阻，减少散热损失。经过SiO₂气凝胶绝热层2后，温度大幅度降低，然后外层包一层价格低廉的硅酸铝针刺毯。由于硅酸铝针刺毯接触的是温度较低的SiO₂气凝胶绝热层2外表面，在此温度区间内硅酸铝针刺毯同样具有良好绝热性能。该复合结构充分发挥了SiO₂气凝胶绝热材料中温导热系数低，硅酸铝针刺毯经济性好的优势。整个绝热结构厚度薄，绝热材料用量少，综合绝热效果好，施工简单且结构强度大，使用寿命长。

为了验证SiO₂气凝胶保温毡+硅酸铝针刺毯复合绝热结构的实际应用效果，对常见绝热结构导热系数与该复合结构导热系数进行了秘密的对比实验测试。实验涉及的绝热结构有：纯硅酸铝针刺毯绝热结构、硅酸铝针刺毯+硅酸盐保温型材绝热结构复合绝热结构、SiO₂气凝胶保温毡+硅酸铝针刺毯复合绝热结构、硅酸铝针刺毯+SiO₂气凝胶保温毡复合绝热结构。各绝热结构导热系数测试结果见下表：

表1 不同绝热结构在不同温度条件下的结构导热系数测试结果

序号	绝热结构（由内至外）	管道温度/℃	环境温度/℃	结构导热系数/W/(m·K)
					1	硅酸铝针刺毯（150mm）	450	17	0.116
2	硅酸铝针刺毯（100mm）+硅酸盐保温型材绝热结构（50mm）复合绝热结构	450	18	0.127
					3	硅酸铝针刺毯（100mm）+硅酸盐保温型材（30mm）+复合硅酸盐涂料（20mm）复合绝热结构	450	19	0.109
4	SiO2气凝胶保温毡（15mm）+硅酸铝针刺毯（150）复合绝热结构	450	17	0.085
					5	硅酸铝针刺毯（150）+SiO2气凝胶保温毡（15mm）复合绝热结构	450	17	0.094

结合实验测试结果分析，SiO₂气凝胶/硅酸铝针刺毯复合绝热结构具体优点如下：

（1）绝热结构绝热效果突出。由于SiO₂气凝胶保温毡采用纳米孔结构，内部气体导热量忽略不计，其绝热性能是常规材料不能企及的。SiO₂气凝胶保温毡用于内层可充分发挥其在中温区绝热性能突出的优点，使管线散热损失大大降低。另外，常规硅酸铝绝热材料属于开孔材料，且孔径较大，内层热气流很容易流向外侧。同时硅酸铝结构易下沉或破损，导致出现局部散热损失较大现象，即热桥。SiO₂气凝胶保温毡内部属于纳米结构，在其孔内部，气体贴附于孔壁面，而不产生流动，从而充分阻断了热气流外流。

（2）散热面积小。由于SiO₂气凝胶保温毡导热系数比常规材料低很多，在达到同样绝热效果的情况下，所需要的保温厚度较常规结构小。这带来的直接优势就是散热面积减小，即使外表面温度与热流密度相同，SiO₂气凝胶保温毡+硅酸铝针刺毯复合绝热结构的散热损失仍然比常规结构低很多。

（3）绝热施工难度小。当采用传统材料施工时，由于管道1表面温度较高，所需绝热层厚度较大。绝热材料单层厚度有限，需要多层材料复合施工。随着结构层厚度增大，绝热材料敷设、固定以及铝皮6制作也越大，影响了施工质量。SiO₂气凝胶中温区导热系数小，整个绝热层厚度大大减小，各施工环节难度大幅度降低。

（4）延长使用年限。在相同绝热效果情况下，该结构比常规结构保温厚度薄，从而降低了整个绝热结构下沉与破损的几率。同时气凝胶材料本身强度很大，会使整个绝热结构强度较大。

本实用新型保温时，将中温管道1表面进行防腐处理后，外包一层SiO₂气凝胶保温毡。SiO₂气凝胶保温毡施工时要充分考虑材料在使用温度条件下的收缩情况，防止材料受热收缩后出现缝隙。在SiO₂气凝胶保温毡外捆扎镀锌铁丝3以固定保温毡。镀锌铁丝3间距不大于300mm，且每片SiO₂气凝胶保温毡至少捆2道扎镀锌铁丝3。SiO₂气凝胶保温毡外层敷设一定厚度的硅酸铝针刺毯。硅酸铝针刺毯同样要考虑材料的收缩情况，预留好搭接长度。另外内外层绝热材料要进行错缝搭接，防止内外形成通缝而漏热。硅酸铝针刺毯外层敷设一层镀锌铁丝网，通过镀锌铁丝网与硅酸铝针刺毯密连接，使整个保温结构形成一个封闭整体。最外层包一层铝皮6，以防止绝热结构受外力作用而破损，同时防止雨水侵入造成结构沉降破坏。

Claims (2)

1.一种用于中温管道的复合绝热结构，其特征在于：这种用于中温管道的复合绝热结构的内层为SiO₂气凝胶绝热层（2），硅酸铝针刺毯层（4）裹在SiO₂气凝胶绝热层（2）外，镀锌铁丝网层（5）紧紧敷设在硅酸铝针刺毯层（4）外，铝皮（6）将镀锌铁丝网层（5）包绕在其中。

2.根据权利要求1所述的用于中温管道的复合绝热结构，其特征在于：所述的SiO₂气凝胶绝热层（2）为SiO₂气凝胶保温毡，SiO₂气凝胶保温毡通过镀锌铁丝（3）捆扎在被保温的中温管道外，镀锌铁丝（3）间距不大于300mm，且每片SiO₂气凝胶保温毡至少捆扎2道镀锌铁丝（3）。