火電廠保溫設(shè)計常見問題及優(yōu)化探究

趙軍 趙齊軒 裴劉輝

摘要：火電廠節(jié)能降耗的目標實現(xiàn)過程中，增強生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的保溫水平是一條科學可行的路徑。本文圍繞火電廠保溫設(shè)計的議題進行了探討，概述了保溫材料性能和保溫設(shè)計的要求，然后對常見問題提出了保溫設(shè)計的優(yōu)化策略，旨在推動火電長節(jié)能降耗目標順利實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：保溫、火電廠、工藝設(shè)備、技術(shù)設(shè)計

1引言

火電廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)存在多個環(huán)節(jié)的能耗損失，這對于火電廠經(jīng)濟效益提升十分不利。通過對火電廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)進行保溫設(shè)計，提高工藝系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)濟性，推動火電廠經(jīng)營效益提升。

2保溫材料性能和保溫設(shè)計要求

保溫材料必須具有很強的保溫性能，其中衡量保溫性能指標的重要參數(shù)是材料的導熱系數(shù)。通常情況下，當密度變化時，導熱系數(shù)會隨之變化，材料的密度越小，導熱系數(shù)越小，反之，導熱系數(shù)越大。因此，為了使保溫材料具有較強的保溫性能，導熱系數(shù)越小越好，這就要求材料密度較低。另外，考慮到保溫材料施工的便利性，保溫材料除了具有很強的保溫性能以外，還要具有施工方便，維護簡單，成本經(jīng)濟的特點。

在保溫設(shè)計過程中，主要參考依據(jù)是火力發(fā)電廠保溫材料的相關(guān)設(shè)計規(guī)程。如保溫層的厚度可根據(jù)火力發(fā)電廠保溫油漆設(shè)計規(guī)程中的經(jīng)濟厚度法來進行保溫層厚度計算。保溫層外表面散熱損失應(yīng)滿足化工行業(yè)設(shè)備及管道絕熱技術(shù)規(guī)程中的相關(guān)要求。如當環(huán)境溫度低于27℃時，設(shè)備保結(jié)構(gòu)的外表面溫度應(yīng)低于50℃。

3保溫設(shè)計中的常見問題

在火電廠的保溫設(shè)計中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題包括：保溫材料選擇不合理、保溫參數(shù)計算出現(xiàn)偏差、沒有考慮到高溫或低溫等極端環(huán)境條件。例如，保溫材料選擇過程中出現(xiàn)不符合實際情況的問題、或者保溫材料存在質(zhì)量不合格問題;保溫設(shè)計過程中在計算參數(shù)的過程中依據(jù)的技術(shù)標準之間存在矛盾的問題、保溫參數(shù)的計算沒有考慮全面，只考慮到其中一方面的技術(shù)指標要求。

4機組保溫設(shè)計優(yōu)化分析

4.1鍋爐保溫設(shè)計

鍋爐保溫設(shè)計應(yīng)考慮到鍋爐管道、鍋爐煙風道熱量逸散，通過設(shè)計來減少熱能損失。在材料選擇上，可采用新型納米復合隔熱板來保溫節(jié)能。納米復合隔熱板是由納米微孔絕熱材料制備成，內(nèi)部是微納米級硅粉，外部由數(shù)層金屬箔復合而成，具有很低的導熱系數(shù)，這種材料的隔熱性能比傳統(tǒng)陶瓷纖維、巖棉材料的隔熱性能強2～3倍，耐火溫度可達到1100℃。鍋爐保溫層的施工設(shè)計范圍包括鍋爐周圍及上下側(cè)的冷卻水管壁、煙道周圍壁墻、風箱、汽水管道等。保溫施工中可采用支撐鉤以及自鎖壓片相結(jié)合的固定方式。

4.2汽輪機保溫設(shè)計

汽輪機保溫設(shè)計主要有以下幾種方案：一是采用硅酸鋁或巖棉的傳統(tǒng)保溫材料進行保溫。目前，該保溫方式在300WM、600MW等小功率機組中使用較多。第二種是可拆卸式保溫。對每個保溫組件再進行獨立保溫，每個保溫組件中均含有保溫層、保護層、搭扣等組件。這種方式比上一種保溫方式的保溫效果好，其不足之處在于在各個保溫組件連接的位置容易產(chǎn)生泄露，拼接位置容易產(chǎn)生熱橋，而且在檢查故障時較麻煩。第三種是保溫層噴涂的方式。該方式能夠很好地適應(yīng)汽輪機外表面形狀的多樣性，解決普通保溫及可拆卸保溫方式中密封不嚴的問題。該方式中涂料的性能十分關(guān)鍵，必須具有較低的導熱系數(shù)。如采用無機硅酸鹽材料、熱反射物質(zhì)以及玻璃陶瓷材料制備而成的無機型保溫涂料，導熱系數(shù)約0.03w/m·k。當汽輪機表面溫度為1000℃時，噴涂8mm厚度的涂料可將表面溫度降低到100℃以內(nèi)，保溫性能很好。

4.3管道保溫設(shè)計

管道保溫層厚度計算是管道保溫設(shè)計的關(guān)鍵。對于單層保溫的情況，采用經(jīng)濟厚度法來計算保溫層厚度。對于復合保溫的情況，內(nèi)層的保溫層厚度采用表面溫度法計算，外層的保溫層厚度采用經(jīng)濟厚度法計算。通過建立保溫厚度下的保溫費用數(shù)學函數(shù)，取函數(shù)的最小值作為保溫層厚度的最佳值。例如，采用經(jīng)濟厚度法計算管道的保溫厚度，并在27℃環(huán)境溫度條件下進行校核，得到管道的保溫厚度及參數(shù)如表1所示。

5結(jié)語

綜上所述，在火電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，采取科學恰當?shù)谋卦O(shè)計及保溫策略是實現(xiàn)電廠節(jié)能降耗目標的重要途徑。通過對保溫材料的性能及保溫設(shè)計的要求進行分析，并結(jié)合火電廠保溫設(shè)計的問題，提出保溫設(shè)計優(yōu)化建議，為火電廠經(jīng)濟效益發(fā)展目標的實現(xiàn)創(chuàng)建有利條件。

參考文獻

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