LNG输送管道保冷材料应用现状
基于LNG超低温(-163℃)存储的特点,对LNG管道保冷材料的选取就成为行业必须面临的问题。保冷效果的好坏不仅关系到整个管路的输送效率,而且 对装置的安全生产也有至关重要的影响。因而,合适的保冷材料不仅能够降低能耗、减少冷量损失和BOG损耗,而且为符合环保要求、为企业安全生产和创造更好 的效益提供了保障。
我国当前绝大多数的LNG输送管道保冷工程都不是很理想,其主要缺陷及成因如下:
缺陷一: 保冷结构不合理,保冷厚度不规范
成因:保冷工程采用的某些主材耐寒度不够,低温稳定差;传统材料低温导热系数计算谬误较多,导致保冷厚度计算产生错误。
缺陷二: 保冷效果差且易衰减,冷损量高,增加维护成本及系统运行风险
成因:传统材料导热系数较高,超低温下机械强度较低、易碎,造成保冷层损坏。
缺陷三: 保冷后直径大,管廊体积大,管线排布困难
成因:传统材料导热系数较高导致。
缺陷四: 需设置伸缩缝,增加施工难度及保冷结构失效风险
成因:传统材料在低温时膨胀率或收缩率与钢管差异较大,需专门设置伸缩缝。
缺陷五: 施工复杂,难度大,安装时间较长
成因:传统保冷工程施工工序较多,工艺又较复杂,较难掌握。
气凝胶绝热毡用于LNG输送管道保冷的优势
项目 | 气凝胶绝热毡 | 泡沫玻璃 | PIR |
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导热系数(25℃) | 0.014~0.016 | 0.045~0.055 | 0.022~0.026 |
容重,kg/m3 | 180 | 180~240 | 50~80 |
保冷厚度 | 约为传统材料的1/2 | —— | —— |
节能效果 | 节省30%的冷损失和BOG | —— | —— |
吸水率(vol%) | 0.36 | 0.5 | 1.5 |
防水性 | 整体防水,憎水率≥99%,能够有效的抵御结露、结霜 | 材料本体防水 | 防水性差 |
可施工性 | 成卷卷材,柔性好,易施工 | 损耗高,异形件需内部聚氨酯发泡 | 可现场发泡,但发泡均匀性较差 |
超低温稳定性 | 优 | 优 | 易老化,强度变低,稳定性差 |
尺寸稳定性 | 0.45% | 差 | 差 |
伸缩缝 | 无需设置,减少系统失效的风险 | 需设置,防止因管道位移致材料挤压 | 需设置,防止因管道位移致材料挤压 |
保护管道抵抗机械撞击 | 抗压、抗拉、抗裂,可抵御一定野蛮施工 | 差,脆性材料易碎 | 差,脆性材料易碎 |
重复利用性 | 拆卸检修时,可重复利用 | 拆卸时易碎,无法利用 | 拆卸时易碎,无法利用 |
其 他 | 厚度小,减少25%的辅材费用,减少厂房面积或管廊大小,减少管线排布难度。 |
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气凝胶绝热毡保温方案与经济效益
以管道外径108mm的LNG输送管道(直管段)为例,对气凝胶与传统保温材料的使用厚度、保冷效果、经济效益进行分析如下:绝热方案
采用气凝胶隔热毡作为绝热材料,外层用一层铝箔降低热辐射,绝热层外用彩钢板进行防护。气凝胶绝热毡 | 10mm×4层 + 铝箔 |
传统材料 | PIR 80mm + 铝箔 |
计算采用的数据:环境温度35℃,湿度60%。 |