舊爐著新衣 汽凝膠護(hù)翼注汽鍋爐降溫節(jié)能

陳曉香

（中國(guó)石油遼河油田分公司，遼寧 盤錦 124010）

注汽鍋爐在正常運(yùn)行時(shí)，熱損耗主要由排煙熱損失、爐體散熱損失和未完全燃燒熱損失3部分組成。但當(dāng)鍋爐投產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)時(shí)，爐內(nèi)保溫層老化，爐體外表面溫度升高，一般能達(dá)到100~130℃左右，不僅增大了熱損失，還存在安全隱患。為解決上述問(wèn)題，采用氣凝膠爐體降溫技術(shù)，以減少鍋爐熱損失，節(jié)約能源。

一、氣凝膠爐體降溫技術(shù)原理

氣凝膠是在保持凝膠骨架結(jié)構(gòu)完整的情況下，將凝膠內(nèi)溶劑干燥后的產(chǎn)物，具有納米多孔結(jié)構(gòu)、低密度、高孔隙率、高比表面積等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

氣凝膠屬于固體，但其99%由氣體構(gòu)成，外觀似云。當(dāng)氣凝膠材料中的氣孔直徑小于70nm時(shí)，氣孔內(nèi)的空氣分子就失去自由流動(dòng)的能力，相對(duì)地附著在氣孔壁上，這時(shí)材料處于近似真空狀態(tài)，即產(chǎn)生“零對(duì)流效應(yīng)”。由于材料內(nèi)的氣孔均為納米級(jí)氣孔，再加上材料本身極低的密度，使材料內(nèi)部氣孔壁數(shù)目趨于“無(wú)窮多”。每一個(gè)氣孔壁都具有遮熱板的作用，因而產(chǎn)生近于“無(wú)窮多遮熱板”的效應(yīng)，使輻射傳熱下降到近乎最低極限。由于近乎無(wú)窮多納米孔的存在，熱流在固體中傳遞時(shí)只能沿著氣孔壁傳遞，近于無(wú)窮多的氣孔壁構(gòu)成了近于“無(wú)窮長(zhǎng)路徑”效應(yīng)，使固體熱傳導(dǎo)的能力下降到接近最低極限?；谝陨咸匦?，加上在熱輻射吸收方面對(duì)材料進(jìn)行進(jìn)一步改性，還可以阻隔熱輻射。這三方面共同作用，阻斷了熱傳遞的所有途徑，使氣凝膠達(dá)到其他材料無(wú)法比擬的絕熱效果，甚至遠(yuǎn)低于常溫下靜態(tài)空氣0.025W/m·K的導(dǎo)熱系數(shù)，達(dá)到0.013W/m·K以下。圖1是不同溫度下二氧化硅氣凝膠與傳統(tǒng)材料導(dǎo)熱系數(shù)對(duì)比圖。應(yīng)用于生產(chǎn)時(shí)，是將低密度纖維和二氧化硅氣凝膠復(fù)合成二氧化硅氣凝膠氈，再將其敷設(shè)在鍋爐爐體表面。

二、氣凝膠爐體降溫技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施情況

施工前通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查，對(duì)輻射段、過(guò)渡段、爐體后端板表面溫度檢測(cè)做綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)檢測(cè)溫度高低確定保溫層厚度。如過(guò)渡段前段最低點(diǎn)130℃，最高點(diǎn)180℃，對(duì)溫度特高點(diǎn)用雙層氣凝膠保溫，以達(dá)到降溫效果。然后測(cè)量并記錄爐體外部各項(xiàng)尺寸，并確定采用型號(hào)為FMA400的氣凝膠絕熱氈進(jìn)行保溫，最后測(cè)量爐體槽鋼制定四面搭接型材的尺寸。

在鍋爐停爐具備施工條件后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，清理爐體表面，對(duì)輻射段、過(guò)渡段、爐體后端板根據(jù)測(cè)量尺寸裁剪氣凝膠。然后在爐體表面敷設(shè)氣凝膠，用鐵絲扎緊，搭接處應(yīng)用氣凝膠膠帶粘接。敷設(shè)完畢后，待搭接處達(dá)到密封要求后方可進(jìn)行下一步工序。最后在氣凝膠表面采用金屬氟碳漆0.5mm鋼板鉚接，輻射段槽鋼采用金屬氟碳漆0.5mm鋼板四面搭接型材。

敷設(shè)后對(duì)鍋爐進(jìn)行了各方面的數(shù)據(jù)測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

三、節(jié)能效果分析

注汽鍋爐應(yīng)用氣凝膠爐體降溫技術(shù)后，在鍋爐表面選取29個(gè)測(cè)試點(diǎn)，每個(gè)測(cè)試點(diǎn)測(cè)試3次后取平均值。

將29個(gè)測(cè)試點(diǎn)分為輻射段、過(guò)渡段前段、過(guò)渡段后段和后爐門計(jì)算平均溫度后得出結(jié)果。輻射段由60℃降低到40℃，過(guò)渡段前段由148℃降低到89℃，過(guò)渡段后段由103℃降低到74℃，后爐門由84℃降低到35℃。

通過(guò)對(duì)比應(yīng)用前后的測(cè)試數(shù)據(jù)可知，爐體表面溫度平均降低了39.0℃，使用前熱效率為79.7%，使用后熱效率為81.9%，節(jié)能2.2%。

表1 數(shù)據(jù)測(cè)試表

四、經(jīng)濟(jì)效益及結(jié)語(yǔ)

上述各個(gè)項(xiàng)目實(shí)施后，鍋爐熱效率平均提高2.2%，每臺(tái)鍋爐1年的注汽量為4萬(wàn)m3，單耗按79.6m3/m3計(jì)算，鍋爐安裝該裝置后可節(jié)省天然氣40 000×79.6×2.2%=70 048m3。

注汽鍋爐用的天然氣以市場(chǎng)價(jià)1.98元/m3計(jì)算，安裝該裝置后，去除敷設(shè)氣凝膠費(fèi)用6.8萬(wàn)元，創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益約7萬(wàn)元。

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