袁 彩，劉林康

（1.山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253024；2.平原乾鑫能源有限公司，山東 德州 253000）

0 引言

過熱蒸汽和飽和蒸汽的輸送需要大量的蒸汽管道，相應(yīng)支撐需要用到許多鋼制管托。鋼制管托與管道外壁直接焊接或通過鋼制管夾直接接觸， 因金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)大，熱能通過鋼制管托的“熱橋”導(dǎo)熱，通過支撐板、底板、鋼結(jié)構(gòu)管廊或框架將蒸汽的部分熱能散發(fā)到環(huán)境中去， 造成蒸汽輸送管線的熱能損失，造成能量浪費(fèi)。 為此，一方面應(yīng)對已投運(yùn)蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)的管托進(jìn)行節(jié)能改造， 另一方面對新建項(xiàng)目中的蒸汽管道優(yōu)先選用高溫隔熱管托， 從設(shè)計(jì)源頭上切斷管道與管托間的“熱橋效應(yīng)”，是降低散熱損失的有效途徑。

1 高溫隔熱管托簡介

鋼制管托散熱損失是蒸汽管線熱損失較大的原因之一，進(jìn)一步降低管托的熱損失，才能有效地解決蒸汽管線在輸送過程中熱能損失的問題［1］。

高溫隔熱管托是一種用于中、 高溫管道的保溫管托。 在該保溫管托上開有與管道尺寸相配的固定孔，管托下部有底架，固定孔由內(nèi)到外分為配合緊密的內(nèi)層、中間層和表層，其中內(nèi)層采用硅酸鋁纖維氈制成，中間層由隔熱的保溫材料構(gòu)成，表層采用鋼板制成，滑板焊接在底架的底部，可使管托隨管線膨脹沿軸向在固定板上滑動。 高溫隔熱管托熱損失僅為普通管托的20%左右，具有熱損失小的特點(diǎn)。 同時，由于安裝時不需要與管道進(jìn)行焊接， 不會對管道造成損傷，能有效提高管道的使用壽命。

2 高溫隔熱滑動管托及導(dǎo)向管托選型

高溫隔熱管托可用于水平管道、 垂直管道以及剛性吊架或彈簧吊架，結(jié)構(gòu)形式種類較多，結(jié)合多個廠家技術(shù)交流情況和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范［2-3］，擬使用的隔熱管托基本類型有2 種：T1 類為雙管夾式高溫隔熱管托（DN為 15～1 200 mm），T2 類為全管夾式高溫隔熱管托（DN為 15～1 200 mm）。

2.1 結(jié)構(gòu)形式

圖1、 圖2 分別為 T1、T2 兩類管夾式高溫隔熱管托， 適用范圍區(qū)別為：T1 類適用于管道溫度250～450 ℃工況，T2 類適用于管道溫度 250～700 ℃工況。

圖1 T1 類雙管夾式高溫隔熱管托

圖2 T2 類全管夾式高溫隔熱管托

2.2 高溫隔熱管托的選型

根據(jù)不同的設(shè)計(jì)溫度， 相應(yīng)部件的尺寸和材料根據(jù)計(jì)算確定。如管道介質(zhì)溫度不同時，管托材料變化；管道保溫厚度不同時，管托高度H 變化；熱位移不同時，管托長度 L 變化［4-5］。 表 1、表 2、表 3 分別為不同情況下管托參數(shù)。

當(dāng)熱位移大于200 mm 時， 現(xiàn)場根據(jù)管道布置圖上標(biāo)注的位移量和方向進(jìn)行偏裝， 并相應(yīng)增加管托長度L 的值， 防止出現(xiàn)管道熱脹冷縮時管托脫落現(xiàn)象。

表1 管道介質(zhì)溫度不同時管托材料

表2 管道保溫厚度不同時管托高度

表3 熱位移不同時管托長度

3 隔熱管托及摩擦副選型

3.1 隔熱管托選用說明

隔熱滑動管托： 以 T1 類、T2 類為基本型式，根據(jù)計(jì)算需要，選擇不同摩擦副配套使用。

隔熱導(dǎo)向管托［6］：以T1 中的隔熱滑動管托為基本形式，根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)需要，在標(biāo)準(zhǔn)HG／T 21629—1999 標(biāo)準(zhǔn)中選擇導(dǎo)向、限位組件，選擇不同摩擦副配套使用。

隔熱限位管托：以T2 類為基本形式，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算需要，選擇不同摩擦副配套使用。

隔熱限位導(dǎo)向管托［6］：以 T2 類為基本形式，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算需要， 選擇不同摩擦副， 并在HG/T 21629—1999 標(biāo)準(zhǔn)中選擇導(dǎo)向組件，配套使用。

3.2 摩擦副選型說明

隔熱滑動管托、隔熱導(dǎo)向管托、隔熱限位管托、隔熱導(dǎo)向限位管托、隔熱吊架在設(shè)計(jì)選型過程中，管道位移時在活動支吊架上引起的摩擦力， 摩擦副的摩擦系數(shù)一般按照表4 中的規(guī)定取值［7］。

表4 不同摩擦形式的摩擦系數(shù)

水平管道上使用的隔熱滑動管托、 隔熱導(dǎo)向管托、隔熱限位管托，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇以上幾種不同摩擦形式。為盡量減小蒸汽管道摩擦力，一般高溫隔熱管托用于滑動支架、導(dǎo)向支架時，可選用不銹鋼（鏡面）與聚四氟乙烯板間的摩擦形式。

4 高溫隔熱固定管托選型

在高溫蒸汽或冷凝液管道中， 固定支架支承點(diǎn)處不允許產(chǎn)生任何線位移和角位移， 并可承受管道各方向各種荷載的支架，其設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到管網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

目前了解的隔熱固定管托結(jié)構(gòu)形式較少， 建議先在相對較低溫的管道上試用，效果確定后再使用于較高溫管道。 高溫固定管托結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

5 隔熱管托絕熱材料制作要求

管托硬質(zhì)隔熱弧形塊應(yīng)根據(jù)圖4 所示通過澆筑的方式成型在管夾上面， 管夾內(nèi)側(cè)應(yīng)焊有若干個鎖定龍骨釘用來鎖定管托硬質(zhì)隔熱弧形塊， 澆筑隔熱弧形塊時應(yīng)放置加強(qiáng)絲網(wǎng)。 硬質(zhì)隔熱弧形塊澆筑后應(yīng)充分養(yǎng)護(hù)（必要時進(jìn)行烘干養(yǎng)護(hù)），軟質(zhì)隔熱墊層應(yīng)選用硅酸鋁纖維氈或二氧化硅氣凝膠氈材料。

圖4 管托硬質(zhì)隔熱弧形塊結(jié)構(gòu)圖

硬質(zhì)隔熱弧形塊常溫抗壓強(qiáng)度≥10 MPa， 常溫抗折強(qiáng)度≥2.5MPa，常溫導(dǎo)熱系數(shù)≤0.2 W／（m·K）。軟質(zhì)隔熱墊層密度≥128 kg／m3， 常溫導(dǎo)熱系數(shù)≤0.044 W／（m·K）［8］； 壓實(shí)后的軟質(zhì)隔熱墊層厚度為10 mm；隔熱管托的隔熱效果應(yīng)保證管托底板溫度≤環(huán)境溫度＋30 ℃。

6 實(shí)際運(yùn)用效果

為驗(yàn)證同一條管道使用高溫隔熱管托與普通焊接管托的區(qū)別，在改造前后的中壓蒸汽管道（設(shè)計(jì)壓力3.2 MPa、設(shè)計(jì)溫度320 ℃）上測試同一測溫點(diǎn)的溫差，運(yùn)行穩(wěn)定后溫度測試結(jié)果見表5。

表5 管托改造前后溫度對比表

由于隔熱管托結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其采購成本是普通鋼制管托的2 倍左右， 采購成本增大。 但從改造前后對比， 采用隔熱管托確實(shí)能夠有效阻斷鋼制管托的熱橋造成的熱量損失。同時，由于隔熱管托是卡箍式結(jié)構(gòu)，可以降低蒸汽管道焊接鋼制結(jié)構(gòu)的施工成本。通過改造后對該管線的投資和節(jié)能蒸汽量核算， 每年節(jié)約蒸汽2 400 t，年節(jié)約費(fèi)用31.2 萬元。 而一次性投入的材料及施工費(fèi)用只有12 萬元， 效益相當(dāng)可觀。

7 結(jié)語

結(jié)合某公司目前蒸汽管網(wǎng)壓力等級情況，在新建項(xiàng)目中， 擬定高溫隔熱管托的適用范圍為：1.0 MPa≤操作壓力≤4.0 MPa，180 ℃≤操作溫度≤450 ℃，15 mm≤公制管徑DN≤1 200 mm 的蒸汽管道；操作壓力≤1.0 MPa， 長距離輸送2 000 m 以上的低壓蒸汽管道。

針對已正常投運(yùn)的蒸汽管道， 一般設(shè)計(jì)壽命為30 a，如有檢修機(jī)會，建議對管道溫度250 ℃、剩余使用壽命大于15 a 長期運(yùn)行、 長距離的管道進(jìn)行管托改造，可有效降低蒸汽管道通過管托的散熱損失，節(jié)約蒸汽。