傅文興

（中石化上海高橋分公司工程處)

石油化工設(shè)備及管道的保溫通用性研究

傅文興*

（中石化上海高橋分公司工程處)

從分析石油化工相關(guān)設(shè)備及管道的熱損失入手，闡述保溫對(duì)設(shè)備及管道運(yùn)行效率、節(jié)能增效和安全生產(chǎn)的重要性，進(jìn)而分析了設(shè)備及管道保溫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)具體問(wèn)題，并提出了保溫工程施工建議。

熱損失 保溫結(jié)構(gòu) 保護(hù)層 絕熱層 管道 化工設(shè)備

0 引言

對(duì)石油化工裝置中設(shè)備和管道進(jìn)行絕熱設(shè)計(jì)的主要目的是： （1）減少設(shè)備和管道及其組成件在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、生產(chǎn)過(guò)程中的熱量損失，以降低能耗； （2）減小輸送過(guò)程中介質(zhì)的溫降，以利于物料及系統(tǒng)的良好運(yùn)行； （3）降低或維持工作環(huán)境溫度，改善勞動(dòng)環(huán)境，防止因熱表面而導(dǎo)致火災(zāi)，防止操作人員燙傷等。因此，石油化工裝置中設(shè)備和管道的絕熱設(shè)計(jì)是關(guān)系到石油化工企業(yè)優(yōu)化工藝、穩(wěn)定操作、安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)能力、改善勞動(dòng)環(huán)境、節(jié)能增效和技術(shù)管理的重要環(huán)節(jié)。

設(shè)備和管道的絕熱工作，涉及的方面非常之廣，且各個(gè)方面相互聯(lián)系、相互制約。絕熱工作主要包括下述幾方面內(nèi)容： （1）設(shè)計(jì)過(guò)程中，絕熱層及保護(hù)層材料的選用，絕熱層經(jīng)濟(jì)厚度的計(jì)算，保溫結(jié)構(gòu)形式的選定； （2）施工過(guò)程中施工方法的選擇，施工質(zhì)量的評(píng)定，以及整個(gè)保溫施工結(jié)束后對(duì)其保溫效果的測(cè)試評(píng)價(jià)，即熱損失檢測(cè)報(bào)告；（3）保溫設(shè)施在運(yùn)行過(guò)程中的科學(xué)管理等。

通過(guò)計(jì)算和測(cè)定[1]，可分別得到裸露的和保溫的管道、閥門及法蘭的熱損失，如表1所示 （為計(jì)算方便，本文單列保溫結(jié)構(gòu)）。

由表1數(shù)據(jù)可見(jiàn)，裸露結(jié)構(gòu)和保溫結(jié)構(gòu)的熱損失差別很大，這就充分說(shuō)明絕熱結(jié)構(gòu)選擇的重要性。然而在日常的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行管理中，有關(guān)絕熱的問(wèn)題很多，例如保溫厚度和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不正確，絕熱材料選用不合理，絕熱材料易老化、主要特性不符合設(shè)計(jì)文件要求，安裝難度高，絕熱結(jié)構(gòu)不科學(xué)，保護(hù)層強(qiáng)度不夠，絕熱結(jié)構(gòu)缺乏維護(hù)、保養(yǎng)等。這些問(wèn)題造成了熱損失增大，以致在設(shè)計(jì)時(shí)限內(nèi)不得不追加投資費(fèi)用等，而且許多問(wèn)題并未被部分設(shè)計(jì)、施工人員及管理人員充分認(rèn)識(shí)。因此，在安全生產(chǎn)、節(jié)能增效、環(huán)境保護(hù)等意識(shí)日漸增強(qiáng)的今日，有必要對(duì)保溫相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入討論，以便引起相關(guān)人員的重視。

表1 裸露和保溫的管道、閥門及法蘭熱損失比較

本文結(jié)合項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工和管理過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，就絕熱結(jié)構(gòu) （側(cè)重保溫）的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1 傳熱的基本形式

熱總是自發(fā)地由高溫介質(zhì)傳到低溫介質(zhì)，凡有溫度差的地方就會(huì)產(chǎn)生熱量轉(zhuǎn)移。保溫結(jié)構(gòu)傳熱過(guò)程如圖1所示： （1）相對(duì)溫度高的介質(zhì)以對(duì)流和輻射的方式傳熱給保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面； （2）保溫結(jié)構(gòu)內(nèi)表面以固體傳熱和輻射的方式將熱量傳給保溫結(jié)構(gòu)的外表面； （3）保溫結(jié)構(gòu)外表面以空氣對(duì)流和輻射的方式向環(huán)境傳遞熱量。整個(gè)保溫結(jié)構(gòu)傳熱過(guò)程包含熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射三種基本傳熱方式。

圖1 保溫結(jié)構(gòu)傳熱過(guò)程

穿過(guò)絕熱結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)熱量 （即熱損失）與絕熱結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溫度差成正比，與絕熱結(jié)構(gòu)層的厚度成反比，同時(shí)也與絕熱結(jié)構(gòu)層材料的特性緊密相關(guān)，其計(jì)算公式如下[2]：

式中 Q——穿過(guò)絕熱結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)熱量，W；

λ——絕熱結(jié)構(gòu)層材料的導(dǎo)熱系數(shù)，W/(m·K)；

δ——絕熱層厚度，m；

△t——絕熱層兩側(cè)表面溫差，℃；

F——絕熱層面積，m2。

導(dǎo)熱系數(shù)λ是指在穩(wěn)定傳熱條件下，1 m厚的材料，兩側(cè)表面的溫差為1℃，在1 h內(nèi)通過(guò)1 m2面積所傳遞的熱量。導(dǎo)熱系數(shù)λ與材料的組成結(jié)構(gòu)、密度、含水率、溫度等因素有關(guān)。非晶體結(jié)構(gòu)、密度較低的材料，導(dǎo)熱系數(shù)較小。材料的含水率和溫度較低時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)較小。通常把導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料稱為保溫材料，而把導(dǎo)熱系數(shù)在0.05 W/(m·K)以下的材料稱為高效保溫材料。

2 絕熱在工業(yè)生產(chǎn)中的作用

2.1 提高生產(chǎn)能力

溫度是石油化工裝置生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的工藝參數(shù)。一般情況下，工藝精餾塔的釜溫、頂溫均有嚴(yán)格的操作溫度控制范圍。例如，某苯酚丙酮裝置的3臺(tái)（三級(jí)）氧化塔其溫度必須分別控制在101℃、96℃、92℃以內(nèi)，溫度超標(biāo)會(huì)導(dǎo)致氧化過(guò)程不充分，產(chǎn)生的副產(chǎn)品多，影響裝置的生產(chǎn)能力。只有將溫度控制在有效溫度范圍內(nèi)，才能保證生產(chǎn)安全、平穩(wěn)并提高產(chǎn)能。

2.2 節(jié)約能源

蒸汽是精餾塔的主要熱能來(lái)源，若塔體保溫不良致使釜溫?fù)p失，就會(huì)加大再沸器蒸汽用量。按上述苯酚丙酮裝置脫丙烷塔計(jì)算，每提升塔釜溫度1℃，就要加大蒸汽用量約30 kg/h，以年計(jì)算蒸汽消耗量是相當(dāng)可觀的。

2.3 延長(zhǎng)設(shè)備的運(yùn)行周期

熱力裝置如果沒(méi)有良好的保溫設(shè)施，就會(huì)使環(huán)境溫度上升，從而導(dǎo)致相關(guān)的傳動(dòng)設(shè)備的軸承、控制電纜和電機(jī)溫度上升，影響設(shè)備的運(yùn)行周期，甚至發(fā)生安全事故。

2.4 有效改善勞動(dòng)環(huán)境

管道和設(shè)備保溫后，按GB 50264—2013、GB/ T 4272—2008等規(guī)范規(guī)定，其保溫層的表面溫度一般不應(yīng)高于50℃。限制表面溫度，是為防止操作人員被燙傷。此外，長(zhǎng)期在超溫條件下工作，勢(shì)必會(huì)降低操作人員的專注度，增加事故發(fā)生概率。

2.5 防凍防凝

在冬天，對(duì)相關(guān)管道采取有效的防凍保溫措施，可有效阻止外界溫度對(duì)內(nèi)部介質(zhì)的影響，從而提高產(chǎn)能。保溫措施還可有效防止管道表面結(jié)露，控制金屬表面的腐蝕。例如在外管廊管道上，常發(fā)生結(jié)露后導(dǎo)致管道嚴(yán)重腐蝕，甚至泄漏的情況，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。此外，某些設(shè)備和管道內(nèi)的介質(zhì)凝固點(diǎn)高于環(huán)境溫度，防止介質(zhì)凝固也需要保溫。

3 保溫結(jié)構(gòu)的基本形式

保溫和保冷統(tǒng)稱為絕熱，本文以保溫為主進(jìn)行相關(guān)敘述。通常保溫結(jié)構(gòu)由保溫層和保護(hù)層組成，在埋地或相對(duì)潮濕環(huán)境下還需設(shè)置防潮層。保溫層的結(jié)構(gòu)形式按保溫對(duì)象、保溫材料特性、保溫施工方式的不同，可分為捆扎、粘貼、纏繞、填充、拆卸、拼砌、噴涂、澆筑等多種結(jié)構(gòu)形式。

圖2所示為典型的單層捆扎型保溫結(jié)構(gòu)，由絕熱層、捆扎帶、保護(hù)層及識(shí)別層組成。該保溫結(jié)構(gòu)利用捆扎帶將絕熱保溫材料捆扎在設(shè)備及管道的外表面，適用于各種絕熱材料。采用這種保溫結(jié)構(gòu)，并通過(guò)設(shè)置各種形式的支撐件、鉤釘?shù)?，可基本滿足各類保溫對(duì)象的保溫要求。其捆扎帶常用的材料有鍍鋅鐵絲、鍍鋅鋼帶、膠合帶等。對(duì)于保冷結(jié)構(gòu)，可采用不銹鋼和非金屬材料捆扎。

圖2 單層捆扎型保溫結(jié)構(gòu)

4 保溫厚度的計(jì)算

4.1 經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法及計(jì)算公式[3]

工程上一般以經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算法進(jìn)行保溫厚度的計(jì)算。若保溫材料投資年分?jǐn)偟馁M(fèi)用為 [P]，保溫后的年散熱損失費(fèi)用為 [fn]，則二者之和為年總費(fèi)用 [C]。由圖3可見(jiàn)， [P]值隨保溫厚度δ的增加而增大 （曲線A）， [fn]值隨δ的增加而減少 （曲線B），總費(fèi)用 [C] （曲線C）則在保溫厚度為δ0時(shí)有最小值Cmin，則δ0即為保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度。

圖3 保溫厚度與年費(fèi)用的關(guān)系

按GB/T 8175規(guī)定，圓筒設(shè)備或管道直徑D＞1000 mm時(shí)，其保溫層厚度以平面形式計(jì)算。

散熱損失的計(jì)算

全年散熱損失費(fèi)用 [fn]的計(jì)算

保溫材料投資年分?jǐn)傎M(fèi)用 [P]的計(jì)算

全年的總費(fèi)用

4.2 計(jì)算舉例

在上海地區(qū)有一直徑為2000 mm、內(nèi)部具有283℃介質(zhì)的圓筒形設(shè)備，需要的保溫厚度計(jì)算如下 （選用的絕熱層材料為長(zhǎng)纖超輕硅酸鋁）。

（1）保溫材料費(fèi)用 Pi（僅為絕熱層的費(fèi)用）按長(zhǎng)纖超輕硅酸鋁計(jì)，為1500元/m3。

（2）保溫工程投資年分?jǐn)偮蔛的確定：

式中 n——計(jì)息年限，取8年；

i——利率，i取10%。

經(jīng)計(jì)算得S=0.187 4。

（3）導(dǎo)熱系數(shù)λ，一般按材料給定的導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算式計(jì)算或查表。

本例經(jīng)計(jì)算，λ=0.037 W/（m·K）。

（4）熱能價(jià)格fn在上海取4.8～6.0元/(106kJ）。

（5）年運(yùn)行時(shí)間τ=300×24=7200 h。

（6）表面放熱系數(shù)α，絕熱結(jié)構(gòu)外表面放熱系數(shù)α是輻射放熱系數(shù)αr與對(duì)流放熱系數(shù)αc的綜合值。影響表面放熱系數(shù)的因素很多，主要涉及放熱表面的形狀、表面溫度、環(huán)境溫度、對(duì)流和反射等。通常取值為α=11.6 W/(m2·K)。

（7）環(huán)境溫度tα，查表得上海室外年平均溫度為15.7℃。

將以上參數(shù)代入經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算公式，得

計(jì)算得絕熱層經(jīng)濟(jì)厚度為70 mm。

5 保溫工程的施工

5.1 前期準(zhǔn)備工作

5.1.1 施工組織設(shè)計(jì)及開(kāi)工條件

絕熱工程施工前，應(yīng)依據(jù)絕熱工程設(shè)計(jì)內(nèi)容，做好絕熱工程的施工組織設(shè)計(jì)及施工方案，并報(bào)批。其一般應(yīng)包含工程概況及特點(diǎn)，施工工藝，人員組織及平衡，各種規(guī)格材料清單及采購(gòu)進(jìn)度，材料存放及保管地點(diǎn)、時(shí)間，施工機(jī)具的準(zhǔn)備，需要其它工序配合的進(jìn)度要求，質(zhì)量管理體系，安全技術(shù)措施，施工進(jìn)度計(jì)劃，竣工驗(yàn)收等。

開(kāi)工前，施工組織設(shè)計(jì)必須審批完成。對(duì)材料及其制品進(jìn)行質(zhì)量檢查并符合要求，相關(guān)的設(shè)備及管道工程完成并驗(yàn)收合格，強(qiáng)度試驗(yàn)、嚴(yán)密性試驗(yàn)、防腐工程驗(yàn)收合格。相關(guān)支撐件、管道支吊架以及相關(guān)設(shè)備安裝完成并驗(yàn)收合格，儀表接管等部件安裝到位。

5.1.2 絕熱材料的采購(gòu)和保管

按國(guó)家及化工系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)內(nèi)容規(guī)定，設(shè)計(jì)文件 （設(shè)計(jì)施工藍(lán)圖）內(nèi)必須在設(shè)計(jì)說(shuō)明及統(tǒng)計(jì)表中詳盡說(shuō)明絕熱材料規(guī)格、型號(hào)以及主要物理、化學(xué)性能。主要包括：導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算式或圖表、容重、規(guī)格、抗壓強(qiáng)度、最低最高使用溫度、材料燃燒性能級(jí)別 （即氧指數(shù)）、腐蝕性、耐蝕性、熱穩(wěn)定性等性能。對(duì)于不銹鋼管道的保溫材料還必須提供其氯化物、氟化物、硅酸根及鈉離子的含量，應(yīng)符合GB/T 17393—2008的有關(guān)規(guī)定。

絕熱材料必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件的要求采購(gòu)，嚴(yán)禁施工單位在未征得設(shè)計(jì)人員同意的情況下，隨意更改相關(guān)參數(shù)并進(jìn)行采購(gòu)。例如，設(shè)計(jì)文件中規(guī)定軟質(zhì)絕熱材料的容重為95 kg/m3，施工單位擅自選購(gòu)容重為155 kg/m3。這不僅不符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定，而且還增加管道或設(shè)備的自重，進(jìn)而增加了承重支架和支吊架的材料，對(duì)管道應(yīng)力計(jì)算的合理性以及支架的設(shè)置都是挑戰(zhàn)，最終增加了費(fèi)用。

絕熱材料保管要防止材料劣化。這里所謂的材料劣化，通常是指在其被保管期間，受大氣環(huán)境、儲(chǔ)存條件、期限和外力的影響，而致使其物理和化學(xué)性能變化的現(xiàn)象。因此，絕熱材料保管期間應(yīng)堆放規(guī)整，避免擠壓、變形；不同規(guī)格、型號(hào)的材料歸類存放；對(duì)受潮易固化的材料須做好防潮措施；做好相應(yīng)的防火措施；材料必須在規(guī)定年限內(nèi)使用等。在材料出庫(kù)前必須核對(duì)其規(guī)格、品種、使用年限，并做好外觀檢查，合格方可出庫(kù)。

5.2 保溫結(jié)構(gòu)的施工工藝

保溫結(jié)構(gòu)的施工必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件以及施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行。保溫結(jié)構(gòu)按保溫對(duì)象及結(jié)構(gòu)形式可分為捆扎、 粘貼、 纏繞、 填充、 拆卸、 拼砌、 噴涂、澆筑、嵌裝等，其在GB 50126—2008、GB/T 4272—2008、GBJ 126—1989、GB 50185—2010、SH/T 3010—2013等規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)中均有詳細(xì)規(guī)定。本文對(duì)最常用的捆扎法施工工藝及相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行大致介紹。

捆扎法施工，即先將絕熱材料敷設(shè)于設(shè)備或管道表面，再用捆扎材料將其固定，然后敷設(shè)保護(hù)層的施工工藝。捆扎法施工具有施工簡(jiǎn)單、方便，施工周期短等優(yōu)點(diǎn)，適用于各類絕熱材料制品。對(duì)于大型設(shè)備或大口徑管道，須依托支承件或保溫鉤釘來(lái)固定保溫材料。

絕熱層施工必須遵循施工的一般要求，即捆扎帶不得采用螺旋式纏繞形式，必須按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)符合捆扎間距，且做到每塊保溫材料捆扎不少于二道；立式設(shè)備或大口徑垂直管道，需按要求設(shè)置支承件，從支承件開(kāi)始自下而上進(jìn)行，然后進(jìn)行環(huán)向捆扎或用鐵絲網(wǎng)包裹捆扎；需熱處理的設(shè)備或管道其保溫層支承件應(yīng)在制作單位焊接并處理完成；經(jīng)常需要拆卸的部位，宜采用可拆卸的結(jié)構(gòu)；絕熱層施工時(shí)，同層應(yīng)錯(cuò)縫，上下應(yīng)壓縫；支吊架、支座等須按設(shè)計(jì)文件進(jìn)行保溫；絕熱材料采用硬質(zhì)制品時(shí)，應(yīng)留有伸縮縫；煙風(fēng)道和傳動(dòng)設(shè)備可采用留置空氣層的保溫結(jié)構(gòu)；對(duì)埋地的保溫管道等，其外表面應(yīng)設(shè)置防潮層。

選擇良好的絕熱結(jié)構(gòu)保護(hù)層可以起到防止雨水滲入、防塵防沙、防止絕熱層受外力損壞、改善絕熱效果、美化外觀、延長(zhǎng)使用年限等作用。因此保護(hù)層的施工不能馬虎和偷工減料。絕熱結(jié)構(gòu)保護(hù)層一般采用鋁板、鍍鋅板、彩鋼板和不銹鋼板等。

金屬保護(hù)層的接縫可采用搭接、咬接、嵌接、插接和S型掛接等 （具體見(jiàn)圖4）。

圖4 保護(hù)層接縫連接形式

保護(hù)層須緊貼絕熱層。對(duì)于硬質(zhì)的絕熱材料，保護(hù)層軸向接縫可用咬接；對(duì)于軟質(zhì)的絕熱材料，保護(hù)層軸向接縫可用插接或搭接，并用自攻螺絲或抽芯鉚釘固定。插接用自攻螺絲或抽芯鉚釘，搭接用抽芯鉚釘連接，須布置在水平中心線下方15°～45°范圍內(nèi)，縫口向下。環(huán)向接縫應(yīng)采用搭接或插縫 （室外用搭接）。膨脹部位的金屬保護(hù)層應(yīng)采用活動(dòng)接縫，大型立式設(shè)備、儲(chǔ)罐伸縮縫應(yīng)采用S型掛接。

管道保護(hù)層施工要注意以下幾項(xiàng)要點(diǎn)。

（1）直管段：環(huán)向、軸向搭接一端應(yīng)壓出凸筋，搭接尺寸分別不得少于50 mm和30 mm，金屬保護(hù)層所有環(huán)向接縫順?biāo)罱?，軸向接縫順坡度搭接，縫口向下，且接縫應(yīng)布置在水平中心線下方15°～45°范圍內(nèi)。

（2）管道三通處：主管和支管相交部位宜翻邊固定，順?biāo)罱印４怪惫芎退焦茉谒焦芟虏肯嘟?，?yīng)先包垂直管；垂直管和水平管在水平管上部相接，應(yīng)先包水平管 （如圖5所示）。

圖5 垂直管與水平管不同位置的管道三通處保護(hù)層

（3）管道彎頭處：其軸向接縫采用釘口形式，環(huán)向接縫采用咬接或嵌接形式，軸向、環(huán)向接縫也應(yīng)順?biāo)罱樱谥惫芎蛷濐^搭接處不得固定。

除上述規(guī)定外，對(duì)于露天、潮濕環(huán)境中的保溫設(shè)備、管道和室內(nèi)外的保冷設(shè)備、管道與其附件的金屬保護(hù)層以及保冷管道的直管段與其附件的金屬保護(hù)層接縫部位、管道支吊架穿出保護(hù)層部位，必須在其金屬保護(hù)層處嵌填密封劑，或在接縫處包裹密封帶，以防止雨水滲入。

對(duì)于大型儲(chǔ)罐、煙道，由于設(shè)計(jì)剛度和費(fèi)用等方面的需要，一般采用瓦楞板，其安裝必須與底下支承件固定；另采用硬質(zhì)絕熱材料時(shí)，其寬面應(yīng)向外安裝；采用半硬質(zhì)或軟質(zhì)絕熱材料時(shí)，其寬面應(yīng)向內(nèi)安裝。

6 保溫工程的竣工驗(yàn)收和效果測(cè)試

絕熱工程驗(yàn)收分為中間驗(yàn)收和竣工驗(yàn)收。對(duì)于一項(xiàng)絕熱工程而言，每個(gè)分項(xiàng)或分部工程的施工質(zhì)量直接影響絕熱工程的整體質(zhì)量。在施工過(guò)程中，每個(gè)施工工序的施工質(zhì)量也將影響到下一道工序或整個(gè)工程的質(zhì)量。因此，應(yīng)按工程項(xiàng)目及規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行必要的驗(yàn)收，確認(rèn)合格后，方能進(jìn)行下一道工序（如管道除銹后方可敷設(shè)絕熱層）或驗(yàn)收。

在 GB 50185—2010、 GBJ 126—1989、 GB 50645—2001、SH 3010—2013等標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中，對(duì)于絕熱工程涉及的材料驗(yàn)收、施工質(zhì)量驗(yàn)收以及驗(yàn)收要求和驗(yàn)收表格均有詳細(xì)的說(shuō)明。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)施工質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)文件規(guī)定和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范要求時(shí)，必須返工，在返工驗(yàn)收合格后，方可辦理交工手續(xù)。

還需要說(shuō)明的是，交工資料內(nèi)必須含有相關(guān)材料出廠合格證書(shū)或檢驗(yàn)試驗(yàn)資料；如有相關(guān)設(shè)計(jì)變更必須附上；如有材料代用單同樣須附上；須有隱蔽工程驗(yàn)收記錄和質(zhì)量檢查記錄。

按GB/T 4272—2008、GB/T 8174—2008、GB/T 8175—2008等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的要求，應(yīng)對(duì)保溫工程相關(guān)設(shè)備及管道的表面溫度和熱損失進(jìn)行測(cè)定，并提出相應(yīng)的報(bào)告。保溫工程的表面溫度和熱損失測(cè)試，通常是在設(shè)備或管道運(yùn)行后進(jìn)行的。

7 保溫工程施工過(guò)程中易被忽視的事項(xiàng)

7.1 材料方面

7.1.1 絕熱層材料

絕熱層材料的采購(gòu)必須符合設(shè)計(jì)文件或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，其中設(shè)計(jì)文件中對(duì)絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)、容重、氧指數(shù)、允許使用溫度范圍、不燃性，以及對(duì)敷設(shè)于不銹鋼管道或設(shè)備上的絕熱材料，應(yīng)對(duì)絕熱材料中可溶出氯離子、氟離子、硅酸鹽離子以及鈉離子的含量有明確要求。

在工程施工過(guò)程中，施工單位及業(yè)主方往往對(duì)此未嚴(yán)格要求，從而讓容重大、導(dǎo)熱系數(shù)大的不符合設(shè)計(jì)要求的材料混入施工現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)重影響保溫效果。本文在第1章中已經(jīng)述及，絕熱層的熱量損失與絕熱層厚度成反比，與材料的導(dǎo)熱系數(shù)成正比。選用不同導(dǎo)熱系數(shù)的絕熱材料，絕熱層的容重、所需的絕熱層厚度就不同。容重對(duì)于保溫以及整個(gè)工程的重要性也往往被忽視。絕熱材料一般為多孔結(jié)構(gòu)，通常其容重越小，導(dǎo)熱系數(shù)越小，保溫效果就越好，耗材相對(duì)也越少，投資費(fèi)用就會(huì)較少。另一方面，對(duì)于大型管廊以及大型儲(chǔ)罐而言，容重的變化，可能給儲(chǔ)罐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或者管廊桁架及基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)帶來(lái)費(fèi)用的增加，或者給管道的安全運(yùn)行帶來(lái)不確定性，因此，采購(gòu)哪一種容重的絕熱材料應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件的規(guī)定執(zhí)行。另外，對(duì)于需要蒸汽吹掃的管道和設(shè)備來(lái)講，絕熱材料的允許使用溫度范圍是一個(gè)很重要的參數(shù)。對(duì)敷設(shè)于奧氏體不銹鋼管道和設(shè)備的絕熱材料，其應(yīng)符合 GB/T 17393—2008《覆蓋奧氏體不銹鋼用絕熱材料》規(guī)范的相關(guān)規(guī)定。

7.1.2 保護(hù)層材料

保護(hù)層材料的使用應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。如需使用替代材料，必須征得設(shè)計(jì)人員書(shū)面同意方可替換。例如，設(shè)計(jì)給出的保護(hù)層為0.5 mm的鍍鋅瓦楞板 （GB/T 2518—2008），波高50 mm、波距50 mm，長(zhǎng)×寬3200 mm×1000 mm。由于庫(kù)存或采購(gòu)等原因，施工時(shí)采用相同規(guī)格的鋁板代用。但是，這樣代用有很大的弊端。一是瓦楞鋁板的強(qiáng)度達(dá)不到相同規(guī)格的瓦楞鋼板，影響整個(gè)絕熱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，對(duì)使用周期等帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的影響；二是會(huì)對(duì)整個(gè)絕熱工程的費(fèi)用控制帶來(lái)麻煩。

總之，材料的替代必須征得原設(shè)計(jì)人員的書(shū)面同意并符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。

7.2 施工方面

絕熱工程必須有其專項(xiàng)施工技術(shù)方案，并經(jīng)監(jiān)理等審批，施工過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格按其相關(guān)要求進(jìn)行。

這里需要說(shuō)明的是，每一道工序完成后必須對(duì)已完工序進(jìn)行自檢，然后組織相關(guān)施工方、監(jiān)理、建設(shè)單位等進(jìn)行驗(yàn)收并做好記錄，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)行下一道工序的施工。

另外，在絕熱工程施工過(guò)程中還必須落實(shí)安全技術(shù)工作，要充分認(rèn)識(shí)到其重要性。

7.3 工程驗(yàn)收

工程移交后，對(duì)于保溫效果的評(píng)價(jià)，相關(guān)部門很少進(jìn)行相關(guān)的評(píng)估，這對(duì)于設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行費(fèi)用控制，以及如何有效提高保溫技術(shù)都是不利的，對(duì)于有效管理以及節(jié)能降耗也是不利的。

8 結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)于絕熱工程應(yīng)明確如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

（1）不能忽視絕熱工程中材料的供貨質(zhì)量，尤其對(duì)材料的導(dǎo)熱系數(shù)、容重等指標(biāo)，必須按設(shè)計(jì)文件執(zhí)行。

（2）施工單位安裝時(shí)必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)文件、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行，嚴(yán)控偷工減料，必須嚴(yán)格按工序施工。

（3）對(duì)于絕熱工程的驗(yàn)收、日常運(yùn)行以及維護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須引起足夠的重視。

[1]張得姜，王懷義，劉紹葉.石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：中國(guó)石化出版社，2013.

[2]李鴻發(fā).設(shè)備及管道的保冷與保溫 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[3]中國(guó)石油化工集團(tuán)公司.石油化工設(shè)備和管道絕熱工程設(shè)計(jì)規(guī)范：SH/T 3010—2013[S].北京：中國(guó)石化出版社，2014.

Universal Study on the Thermal Insulation of Petrochemical Equipment and Pipe

Fu Wenxing

Based on the analysis of the heat loss of petrochemical equipment and piping,the importance of thermal insulation to the operating efficiency of equipment and piping,the energy saving and the production safety is expounded.Furthermore,several concrete problems in the design of insulation structure of equipment and pipeline are analyzed.And the construction proposals of thermal insulation engineering are put forward.

Heat loss;Insulation structure;Protective layer;Heat-insulating layer;Piping;Chemical equipment

TQ 050.4

10.16759/j.cnki.issn.1007-7251.2017.04.008

2016-08-18)

*傅文興，男，1967年生，工程師。上海市，200137。