趙軍 趙齊軒 裴劉輝
摘要:火電廠節(jié)能降耗的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過程中,增強(qiáng)生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的保溫水平是一條科學(xué)可行的路徑。本文圍繞火電廠保溫設(shè)計(jì)的議題進(jìn)行了探討,概述了保溫材料性能和保溫設(shè)計(jì)的要求,然后對(duì)常見問題提出了保溫設(shè)計(jì)的優(yōu)化策略,旨在推動(dòng)火電長節(jié)能降耗目標(biāo)順利實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:保溫、火電廠、工藝設(shè)備、技術(shù)設(shè)計(jì)
1引言
火電廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)存在多個(gè)環(huán)節(jié)的能耗損失,這對(duì)于火電廠經(jīng)濟(jì)效益提升十分不利。通過對(duì)火電廠生產(chǎn)工藝系統(tǒng)進(jìn)行保溫設(shè)計(jì),提高工藝系統(tǒng)節(jié)能經(jīng)濟(jì)性,推動(dòng)火電廠經(jīng)營效益提升。
2保溫材料性能和保溫設(shè)計(jì)要求
保溫材料必須具有很強(qiáng)的保溫性能,其中衡量保溫性能指標(biāo)的重要參數(shù)是材料的導(dǎo)熱系數(shù)。通常情況下,當(dāng)密度變化時(shí),導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨之變化,材料的密度越小,導(dǎo)熱系數(shù)越小,反之,導(dǎo)熱系數(shù)越大。因此,為了使保溫材料具有較強(qiáng)的保溫性能,導(dǎo)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(qiáng)的保溫性能以外,還要具有施工方便,維護(hù)簡(jiǎn)單,成本經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。
在保溫設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)規(guī)程中的經(jīng)濟(jì)厚度法來進(jìn)行保溫層厚度計(jì)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(dāng)環(huán)境溫度低于27℃時(shí),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(jì)中的常見問題
在火電廠的保溫設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)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(jì)過程中在計(jì)算參數(shù)的過程中依據(jù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間存在矛盾的問題、保溫參數(shù)的計(jì)算沒有考慮全面,只考慮到其中一方面的技術(shù)指標(biāo)要求。
4機(jī)組保溫設(shè)計(jì)優(yōu)化分析
4.1鍋爐保溫設(shè)計(jì)
鍋爐保溫設(shè)計(jì)應(yīng)考慮到鍋爐管道、鍋爐煙風(fēng)道熱量逸散,通過設(shè)計(jì)來減少熱能損失。在材料選擇上,可采用新型納米復(fù)合隔熱板來保溫節(jié)能。納米復(fù)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(jí)硅粉,外部由數(shù)層金屬箔復(fù)合而成,具有很低的導(dǎo)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(qiáng)2~3倍,耐火溫度可達(dá)到1100℃。鍋爐保溫層的施工設(shè)計(jì)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(fēng)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(jī)保溫設(shè)計(jì)
汽輪機(jī)保溫設(shè)計(jì)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(jìn)行保溫。目前,該保溫方式在300WM、600MW等小功率機(jī)組中使用較多。第二種是可拆卸式保溫。對(duì)每個(gè)保溫組件再進(jìn)行獨(dú)立保溫,每個(gè)保溫組件中均含有保溫層、保護(hù)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(gè)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(shí)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(jī)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(yán)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(dǎo)熱系數(shù)。如采用無機(jī)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(jī)型保溫涂料,導(dǎo)熱系數(shù)約0.03w/m·k。當(dāng)汽輪機(jī)表面溫度為1000℃時(shí),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(jì)
管道保溫層厚度計(jì)算是管道保溫設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。對(duì)于單層保溫的情況,采用經(jīng)濟(jì)厚度法來計(jì)算保溫層厚度。對(duì)于復(fù)合保溫的情況,內(nèi)層的保溫層厚度采用表面溫度法計(jì)算,外層的保溫層厚度采用經(jīng)濟(jì)厚度法計(jì)算。通過建立保溫厚度下的保溫費(fèi)用數(shù)學(xué)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(jì)厚度法計(jì)算管道的保溫厚度,并在27℃環(huán)境溫度條件下進(jìn)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(xué)恰當(dāng)?shù)谋卦O(shè)計(jì)及保溫策略是實(shí)現(xiàn)電廠節(jié)能降耗目標(biāo)的重要途徑。通過對(duì)保溫材料的性能及保溫設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行分析,并結(jié)合火電廠保溫設(shè)計(jì)的問題,提出保溫設(shè)計(jì)優(yōu)化建議,為火電廠經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)建有利條件。
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