热力管道保温材料的选择及问题探究

　　摘要：随着科技水平的不断提升，化工、电力、供暖行业逐渐认识到保温材料对热力系统的作用，在选择保温材料上还有着许多问题需要解决，本文将对几种常见的热力管道保温材料进行分析，然后对热力管道保温材料选择问题进行探究，希望给相关从业者一些参考。

　　关键词：热力管道;保温材料;聚氨酯

　　前言：目前，在热力运输项目中使用的管道保温材料有多种，其中一些已经或者即将被淘汰，比如棉渣、膨胀水泥等。市场上还出现了一些新研发的材料，比如：岩棉、超细玻璃棉、硅酸铝纤维、微孔硅酸钙、聚氨酯泡沫、高分子纳米材料、气溶胶材料等。在选择保温材料时，为了以尽可能少的投资达到最佳的保温效果，即选择性价比最高的保温材料，我们应该详细掌握常用保温材料的性能和价格，然后根据项目需求来进行选择。

　　1热力管道保温材料的选择

　　1.1轻质硅酸钙

　　轻质硅酸钙作为热力管道的保温材料在国外已经有着50多年的使用历史，其技术成熟稳定，而我国70年代才开始研究使用这种材料，相较于西方起步比较晚，其主要是用硅质材料和各种其他材料经过一定的比例和多种加工方法制成的一种无机材料。其具有轻质、高强、保温、耐热等诸多优良性能，现在轻质硅酸钙已经在工业保温上广泛地使用。其中托贝莫来石型耐高温能达到650℃，是非常优秀的热力管道保温材料，但是有些产品在制作中添加的纤维过度，在300℃左右就会开始碳化，而采用碱性玻璃纤维的就有着更好的耐高温水平，并且没有过高的收缩率。热力管道使用的轻质硅酸钙材料密度在190kg/m3，其抗压强度大于0.35MPa，导热系数每小时内通过1m2的热量为0.053。线膨胀系数及收缩率低于120℃微膨胀。在不湿润状态下，抗压强度为0.3MPa，在干燥以后，强度没有改变，热性能为每小时内通过1m2的热量为0.056。

　　2.2岩棉

　　国外还会使用岩棉作为热力管道的保温材料，岩棉以天然的玄武岩为材料，通过高温熔融后，在经过高速離心设备甩丝成的无机人造纤维，并且在其中加入特质的粘结剂和防尘油，之后在经过加温固化而制作成能够适用于不同规格要求的岩棉保温管。其具有质地轻、导热系数小、化学性质稳定等优点，作为一种新型的保温隔热材料，它还有着优良的防水性能，是一种非常适合热力管道保温的材料，被广泛的应用与石油、化工、冶金、电力等工业设备锅炉管道的保温。其优良的防潮、憎水特性特别适合在潮湿的场景下使用。

　　2.3硅酸铝

　　硅酸铝保温又称耐火纤维，能够承受在-40℃至800℃范围之内的急冷急热，其耐火的温度甚至达到1100℃以上，能够让保温层不出现问题，而且耐酸碱腐蚀。有着优良的热稳定性，抗压强度，和化学稳定性，还有着低热容量和低热导率[1]。作为保温材料有着很高的安全系数。在硅酸铝纤维中加入粘结剂等辅助材料，可制成纤维毡、板、管、毯等成品在工业上都得到了广泛应用，且材料成本相对较低。

　　2.4聚氨酯

　　目前在美国、意大利等国家使用比较多的高温保温管材料就是聚氨酯，我国也对聚氨酯材料进行了一定的开发与研究，但是在使用上与外国的技术水平还是有着一定的差距，大部分的聚氨酯材料可以承受住140℃的高温，完全满足热力管道的保温需求，并且使用的寿命能达到30年以上，适合需要长期保温的热力管道。但是因为聚氨酯的泡体很脆弱，体积受到温度的影响变化很大，对热力管道的质量和寿命有一定的影响。为了保证热力管道的运输水平，保证热力运输的质量，那么就需要对保温材料的性质进行测试，只有通过长时间的测试，确保保温材料能够性能稳定的进行保温工作。聚氨酯因为其导热系数低，能够有效地阻止热量的流失，并且闭孔率高，适合包裹其它材料，作为一种很好的直埋保温材料在热力管道的架设中被广泛地使用。为了能够延长聚氨酯的使用期限，让其处于安全的运行状态，那么就应该将聚氨酯的使用温度控制在120℃以下，保证其不会因为温度的变化而影响使用寿命。

　　聚氨酯的综合性能也比较强，因为保温材料需要承受热力管道的重力、土壤的压力、工作管膨胀等多种力量，如果保温材料的机械强度不能承受住这些压力，那么就不能满足热力管道保温的需求。一般来说，保温材料的密度越高，就会有更高的机械强度，并且也会增加保温能力。而聚氨酯就是符合这种条件的材料，其在高密度的情况下仍然有着很好的弹性，并且其强度超过通常的橡胶材料，而且聚氨酯材料非常耐磨，不容易受到外界的影响而磨损。保温的性能也超过传统的管材，还耐酸碱腐蚀，稳定且安全。使用寿命也在30年以上，不需要经常去更换，并且可以制作成合适的大小，满足用户对保温管的需求。

　　2 热力管道保温材料选择问题

　　保温材料会直接影响热力管道的运输效率，而怎样去选择保温材料需要对铺设地点的气候、环境进行调查，根据介质参数进行选择。随着科技的不停发展，工程中能应用的保温材料种类也越来越多，但是人们对热力的要求也越来越高，有部分不适合的材料要及时地进行淘汰，应该更多地去使用新型的保温材料，所以在选择保温材料的时候，更应该更加详尽的去分析每个材料的特点，选择出更加适合的材料，这样才可以将经济最大化，降低投入的成本，让企业获得更高的收益[2]。

　　在设计保温结构的时候，都是会采用空气夹层或者真空层的方式来设计，因为这样不仅可以降低材料的成本，还可以利用空气的隔热性提高保温的效果，热力管道保温层厚度一般采用年最小成本法确定。管道保温的经济作用主要与平均温度、环境温度、年运行时间、保温材料的导热系数、热量价格以及保温材料和保护层的价格有关。对于特定的项目，前四个参数是固定参考值。因此，隔热层的经济厚度仅随热量、隔热材料和保护层的价格而变化。从上面可以看出，管道保温设计、保温结构和保温经济厚度都有一些规律可循，关键和难点在于保温材料的选择。

　　结论：综上所述，热力管道保温材料的选择不仅需要其有着很好的保温作用，还需要其有着很高的抗高温水平，并且在选择的时候要考虑实际的情况，选择材料和厚度，才能够最好的满足热力管道保温需要，为节能、减排作出应有的贡献。

　　参考文献：

　　[1]余本海.热力管道泄漏与热损若干问题研究[D].安徽建筑大学，2021.000192.

　　[2]李智，田颖超，任富建.气凝胶毡在热力管道保温的应用[C]/2019供热工程建设与高效运行研讨会论文集(下)，2019：111-113.023108.

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