趙輝， 朱鵬

（1.中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)所，新疆克拉瑪依834003；2.中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司青海分公司，甘肅敦煌736200）

0 引 言

3.5萬(wàn)m3/h制氫裝置3.5 MPa蒸汽外送線及熱電廠內(nèi)部中壓蒸汽管線、部分低壓蒸汽管線溫降大，能源損耗影響系統(tǒng)蒸汽管網(wǎng)安全運(yùn)行。主要存在以下幾方面問題：1) 管道從甲醇廠始端溫度為435 ℃，末端(熱電集合管處)僅為330～350 ℃之間，蒸汽溫降在70～100 ℃之間，影響裝置生產(chǎn)運(yùn)行；2)原保溫材料為復(fù)合硅酸鹽，從現(xiàn)場(chǎng)看破損部位較多且內(nèi)部保溫沒有進(jìn)行錯(cuò)縫施工，保溫材料分布不均勻，鋁皮表面塌陷較多；3) 管道普通金屬管托數(shù)量多(400個(gè)左右)、散熱量大(表面溫度110 ℃以上)；4)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)(10 a以上)，保溫使用壽命下降；5)保溫結(jié)構(gòu)為傳統(tǒng)保溫材料，如針刺毯、巖棉、復(fù)合硅酸鹽等；6)保溫運(yùn)行時(shí)間均在10 a以上(有的長(zhǎng)達(dá)15 a)，傳統(tǒng)保溫材料使用性能下降較快；7)測(cè)試表面溫度較高(60～100 ℃之間)，散熱量大，能耗高。

1 改造前保溫性能測(cè)試

改造前利用紅外熱像儀、接觸式數(shù)字點(diǎn)溫計(jì)及多功能測(cè)試儀，用紅外熱象法及表面溫度法相結(jié)合的測(cè)試方法對(duì)部分蒸汽管道進(jìn)行保溫性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 蒸汽管道保溫性能測(cè)試結(jié)果

2 改造的意義

1）降低能耗、提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；2）規(guī)范和健全工程項(xiàng)目中間環(huán)節(jié)，保證保溫工程施工質(zhì)量；3）建立保溫材料信譽(yù)庫(kù)，杜絕劣質(zhì)材料入庫(kù)；4）建立完善的保溫工程設(shè)計(jì)、選材、施工、監(jiān)督及質(zhì)量驗(yàn)收體系；5）促進(jìn)公司做好保溫工程的節(jié)能工作。

3 改造方法及材料

為降低管道保溫能耗，減少散熱損失，從而提高管道末端介質(zhì)溫度。根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行情況，本次采用CAS-AO納米鋁鎂質(zhì)+CSA鋁鎂質(zhì)高效保溫+防水涂料對(duì)上述蒸汽管道進(jìn)行在線保溫技術(shù)改造。

與傳統(tǒng)保溫改造相比，該保溫技術(shù)改造方案主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：1)可進(jìn)行在線施工，整個(gè)施工過(guò)程不影響裝置的正常運(yùn)行。2) 采用CAS-AO納米鋁鎂質(zhì)與CSA鋁鎂質(zhì)高效復(fù)合保溫結(jié)構(gòu)，兼顧保溫效果和良好的性價(jià)比。3)保溫施工完成后表面涂刷防水隔熱體的防水涂料，保證了保溫結(jié)構(gòu)的整體性，避免了雨水進(jìn)入保溫層，延長(zhǎng)了保溫使用壽命。4)該保溫方案能夠極好地解決甲醇廠普通金屬管托大面積暴露、散熱能耗高的問題，保溫結(jié)構(gòu)絕熱性能優(yōu)越，外護(hù)層不需要鋁皮，外表美觀，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10 a以上，節(jié)能環(huán)保。5)導(dǎo)熱率很低。常溫導(dǎo)熱系數(shù)突破性地達(dá)到0.025～0.030 W/（m·K），且隨著溫度的升高，導(dǎo)熱系數(shù)升高緩慢，說(shuō)明該產(chǎn)品熱穩(wěn)定性較好。CAS-A0納米鋁鎂質(zhì)保溫隔熱氈導(dǎo)熱系數(shù)方程為λ ＜0.028+0.00006Tm，W/（m·K）。6）耐高溫。有機(jī)物含量低，材料完全達(dá)到不燃A級(jí)材料的要求，長(zhǎng)期使用溫度為600 ℃,最高使用溫度可達(dá)到1000 ℃。7）吸濕率低。CAS鋁鎂質(zhì)保溫材料是封閉口網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部孔隙微小均勻，閉孔率達(dá)到90%以上。封閉孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能有效阻止水汽進(jìn)入材料內(nèi)部，吸濕率小于2.0%，僅為普通保溫材料的1/2～1/3。

4 改造前后效果測(cè)試對(duì)比

如表2所示，保溫修復(fù)后散熱損失超標(biāo)率降至-9%，可以看出效果非常顯著。

表2 管道保溫修復(fù)前后數(shù)據(jù)對(duì)比

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

本項(xiàng)目根據(jù)節(jié)能節(jié)約類中減少材料、燃料消耗類，按消耗材料的統(tǒng)計(jì)規(guī)律變化進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為ΔS2=ΔQ·M·D-R=ΔD·M-R。其中：M為消耗材料的價(jià)格；ΔD為年減少的消耗燃料；R為項(xiàng)目的實(shí)施費(fèi)用。

以熱電廠廠房?jī)?nèi)1-2#爐主蒸汽管為例計(jì)算：管道外表面積為140×3.14×(273+130) ÷1000=177.16 m2；節(jié)約熱流密度為572.16-180.3=391.9 W/m2；節(jié)約熱耗量為391.9×177.16÷1000=69.43 kW；年節(jié)約熱耗量為69.43×3600×8400÷1000=2099563.2 MJ。其余管線均按此方法計(jì)算，結(jié)果如表3所示。所有蒸汽管線共計(jì)年節(jié)約熱耗量為61 122 902.4 MJ。

表3 改造前后數(shù)據(jù)對(duì)比計(jì)算表

查3.5 MPa、435 ℃的過(guò)熱蒸汽焓值為3304.04 kJ/kg。折合年節(jié)約蒸汽量為61122902.4×1000÷3304.04÷1000=18499.44 t。年節(jié)約成本費(fèi)用為18499.44×95=175.75萬(wàn)元。此項(xiàng)目投入的材料費(fèi)為194+285.5=479.5萬(wàn)元，施工費(fèi)為47+80.3=127.2萬(wàn)元，合計(jì)R=606.7萬(wàn)元。所以根據(jù)公式ΔS2=ΔD·M-R=175.75-606.7×0.95/12=127.72萬(wàn)元。綜合上述計(jì)算，年經(jīng)濟(jì)效益為127.72 萬(wàn)元。

6 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的分析、計(jì)算，項(xiàng)目技術(shù)改造完成后年節(jié)約熱耗量61 122 902.4 MJ，折合蒸汽約18 499.44 t/a。年節(jié)約成本175.75萬(wàn)元。本項(xiàng)目投資費(fèi)用為606.7萬(wàn)元。根據(jù)5%的年折舊率計(jì)算得出的年經(jīng)濟(jì)效益為127.72萬(wàn)元。投資回收期為4.5 a。項(xiàng)目投資內(nèi)部收益率28.9%。項(xiàng)目實(shí)施改造后，獲得了較好的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。