熱力管道保溫材料的選擇及問題探究

　　摘要：隨著科技水平的不斷提升，化工、電力、供暖行業逐漸認識到保溫材料對熱力系統的作用，在選擇保溫材料上還有著許多問題需要解決，本文將對幾種常見的熱力管道保溫材料進行分析，然后對熱力管道保溫材料選擇問題進行探究，希望給相關從業者一些參考。

　　關鍵詞：熱力管道;保溫材料;聚氨酯

　　前言：目前，在熱力運輸項目中使用的管道保溫材料有多種，其中一些已經或者即將被淘汰，比如棉渣、膨脹水泥等。市場上還出現了一些新研發的材料，比如：巖棉、超細玻璃棉、硅酸鋁纖維、微孔硅酸鈣、聚氨酯泡沫、高分子納米材料、氣溶膠材料等。在選擇保溫材料時，為了以盡可能少的投資達到最佳的保溫效果，即選擇性價比最高的保溫材料，我們應該詳細掌握常用保溫材料的性能和價格，然后根據項目需求來進行選擇。

　　1熱力管道保溫材料的選擇

　　1.1輕質硅酸鈣

　　輕質硅酸鈣作為熱力管道的保溫材料在國外已經有著50多年的使用歷史，其技術成熟穩定，而我國70年代才開始研究使用這種材料，相較于西方起步比較晚，其主要是用硅質材料和各種其他材料經過一定的比例和多種加工方法制成的一種無機材料。其具有輕質、高強、保溫、耐熱等諸多優良性能，現在輕質硅酸鈣已經在工業保溫上廣泛地使用。其中托貝莫來石型耐高溫能達到650℃，是非常優秀的熱力管道保溫材料，但是有些產品在制作中添加的纖維過度，在300℃左右就會開始碳化，而采用堿性玻璃纖維的就有著更好的耐高溫水平，并且沒有過高的收縮率。熱力管道使用的輕質硅酸鈣材料密度在190kg/m3，其抗壓強度大于0.35MPa，導熱系數每小時內通過1m2的熱量為0.053。線膨脹系數及收縮率低于120℃微膨脹。在不濕潤狀態下，抗壓強度為0.3MPa，在干燥以后，強度沒有改變，熱性能為每小時內通過1m2的熱量為0.056。

　　2.2巖棉

　　國外還會使用巖棉作為熱力管道的保溫材料，巖棉以天然的玄武巖為材料，通過高溫熔融后，在經過高速離心設備甩絲成的無機人造纖維，并且在其中加入特質的粘結劑和防塵油，之后在經過加溫固化而制作成能夠適用于不同規格要求的巖棉保溫管。其具有質地輕、導熱系數小、化學性質穩定等優點，作為一種新型的保溫隔熱材料，它還有著優良的防水性能，是一種非常適合熱力管道保溫的材料，被廣泛的應用與石油、化工、冶金、電力等工業設備鍋爐管道的保溫。其優良的防潮、憎水特性特別適合在潮濕的場景下使用。

　　2.3硅酸鋁

　　硅酸鋁保溫又稱耐火纖維，能夠承受在-40℃至800℃范圍之內的急冷急熱，其耐火的溫度甚至達到1100℃以上，能夠讓保溫層不出現問題，而且耐酸堿腐蝕。有著優良的熱穩定性，抗壓強度，和化學穩定性，還有著低熱容量和低熱導率[1]。作為保溫材料有著很高的安全系數。在硅酸鋁纖維中加入粘結劑等輔助材料，可制成纖維氈、板、管、毯等成品在工業上都得到了廣泛應用，且材料成本相對較低。

　　2.4聚氨酯

　　目前在美國、意大利等國家使用比較多的高溫保溫管材料就是聚氨酯，我國也對聚氨酯材料進行了一定的開發與研究，但是在使用上與外國的技術水平還是有著一定的差距，大部分的聚氨酯材料可以承受住140℃的高溫，完全滿足熱力管道的保溫需求，并且使用的壽命能達到30年以上，適合需要長期保溫的熱力管道。但是因為聚氨酯的泡體很脆弱，體積受到溫度的影響變化很大，對熱力管道的質量和壽命有一定的影響。為了保證熱力管道的運輸水平，保證熱力運輸的質量，那么就需要對保溫材料的性質進行測試，只有通過長時間的測試，確保保溫材料能夠性能穩定的進行保溫工作。聚氨酯因為其導熱系數低，能夠有效地阻止熱量的流失，并且閉孔率高，適合包裹其它材料，作為一種很好的直埋保溫材料在熱力管道的架設中被廣泛地使用。為了能夠延長聚氨酯的使用期限，讓其處于安全的運行狀態，那么就應該將聚氨酯的使用溫度控制在120℃以下，保證其不會因為溫度的變化而影響使用壽命。

　　聚氨酯的綜合性能也比較強，因為保溫材料需要承受熱力管道的重力、土壤的壓力、工作管膨脹等多種力量，如果保溫材料的機械強度不能承受住這些壓力，那么就不能滿足熱力管道保溫的需求。一般來說，保溫材料的密度越高，就會有更高的機械強度，并且也會增加保溫能力。而聚氨酯就是符合這種條件的材料，其在高密度的情況下仍然有著很好的彈性，并且其強度超過通常的橡膠材料，而且聚氨酯材料非常耐磨，不容易受到外界的影響而磨損。保溫的性能也超過傳統的管材，還耐酸堿腐蝕，穩定且安全。使用壽命也在30年以上，不需要經常去更換，并且可以制作成合適的大小，滿足用戶對保溫管的需求。

　　2 熱力管道保溫材料選擇問題

　　保溫材料會直接影響熱力管道的運輸效率，而怎樣去選擇保溫材料需要對鋪設地點的氣候、環境進行調查，根據介質參數進行選擇。隨著科技的不停發展，工程中能應用的保溫材料種類也越來越多，但是人們對熱力的要求也越來越高，有部分不適合的材料要及時地進行淘汰，應該更多地去使用新型的保溫材料，所以在選擇保溫材料的時候，更應該更加詳盡的去分析每個材料的特點，選擇出更加適合的材料，這樣才可以將經濟最大化，降低投入的成本，讓企業獲得更高的收益[2]。

　　在設計保溫結構的時候，都是會采用空氣夾層或者真空層的方式來設計，因為這樣不僅可以降低材料的成本，還可以利用空氣的隔熱性提高保溫的效果，熱力管道保溫層厚度一般采用年最小成本法確定。管道保溫的經濟作用主要與平均溫度、環境溫度、年運行時間、保溫材料的導熱系數、熱量價格以及保溫材料和保護層的價格有關。對于特定的項目，前四個參數是固定參考值。因此，隔熱層的經濟厚度僅隨熱量、隔熱材料和保護層的價格而變化。從上面可以看出，管道保溫設計、保溫結構和保溫經濟厚度都有一些規律可循，關鍵和難點在于保溫材料的選擇。

　　結論：綜上所述，熱力管道保溫材料的選擇不僅需要其有著很好的保溫作用，還需要其有著很高的抗高溫水平，并且在選擇的時候要考慮實際的情況，選擇材料和厚度，才能夠最好的滿足熱力管道保溫需要，為節能、減排作出應有的貢獻。

　　參考文獻：

　　[1]余本海.熱力管道泄漏與熱損若干問題研究[D].安徽建筑大學，2021.000192.

　　[2]李智，田穎超，任富建.氣凝膠氈在熱力管道保溫的應用[C]/2019供熱工程建設與高效運行研討會論文集(下)，2019：111-113.023108.

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