气凝胶毡在管道保温中的应用研究

近些年来,气凝胶毡作为一种高效绝热材料广泛应用于石化行业中,在实际的配管工程中采用"气凝胶毡+传统保温材料"的复合保温结构,既能提高管道的保温性能,又能减少其保温层的厚度,同时保证了保温工程的经济性。在DN300、介质温度为400℃的管道上设计了一系列实验,探究复合保温结构中气凝胶毡保温层最适宜的厚度,并将气凝胶毡分别与硅酸铝针刺毯及岩棉等传统保温材料复合,逐一对比各自的保温性能。     

复合保冷结构在保冷管道维修中的应用

随着LNG保冷管道的多年使用,保冷管道普遍出现水汽冷凝现象,急需进行保冷维修。保冷维修需要解决两个难点,即不停产维修和维修前后保冷层厚度不变。从保冷结构设计角度进行分析研究,得出原保冷材料导热系数升高是导致冷损失量增大,并产生水汽冷凝现象的主要影响因素。研究保冷结构保冷层厚度的计算方法,内外层保冷材料导热系数的选择,提出应用复合保冷结构进行保冷维修。以保冷结构改造为切入点设计保冷维修方案,满足保冷维修的要求,实现消除水汽冷凝现象的目的。通过实例计算,采用内层PIR(聚异三聚氰酸酯泡沫),外层气凝胶毡的复合保冷结构可以对原PIR保冷结构进行有效修复。经检测,管道外表面温度上升约1℃,消除了保冷管道水汽冷凝现象。     

蒸汽管道保温技术优化研究

针对目前石油化工企业蒸汽管道散热损失较大的现状,从蒸汽管道保温层材料、结构的选择以及经济厚度算法进行研究,设计了5种不同保温结构的试验方案,在中石化某企业一段中压蒸汽管道上进行了工业试验。相比改造前的保温结构,采用经济厚度、双层异材和复合保温结构减小了散热损失;气凝胶毡保温结构可有效地减少保温层厚度,提高管道的排布效率。     

平板法及圆管法绝热材料导热系数测试

绝热材料的导热系数是绝热材料最主要的性能指标。在测量导热系数过程中 ,除准确测量材料本身的导热系数外 ,还应测定出绝热材料在其使用状况下的结构导热系数。对管道绝热的选材而言 ,其结构导热系数即为管状结构导热系数。本文介绍了两种测量绝热材料导热系数及其结构导热系数的方法 ,即 :防护热板法和防护端头形圆管法 ,并分析了对比测试结果。1 防护热板法保温材料平板导热系数测试原理保护环式平板导热仪参照国家标准 ,选用双试件保护平板法结构 ,仪器热板两侧对称地各放置一个试件和冷却板。冷却板由恒温水浴供以恒温水 ,保持其温度稳…     

矿棉制品与管道保温外层护套

工业设备的外绝热保温,以往常用的材料为草绳、蛭石、石棉、泡沫混凝土、膨胀珍珠岩等。但这些材料一般都具有容重大、强度低、导热系数大等缺点,因而保温层自重较大,破损率较高。目前许多工业设备采用了“三棉”(矿棉、玻璃棉、耐火纤维棉)型保温材料。保温工程实测表明:当管道上采用同样厚度的保温材料时,矿棉毡可比膨胀珍珠岩制品减少热损失50%以上,也就是说,要得到同样的保温效果,采用矿棉毡比用膨胀珍珠岩厚度减少1/2。如果计算单位面积保温层的重量,则矿棉制品只是珍珠岩制品的1/5～1/6。与蛭石制品保温相比,矿棉制品也有同样的优点。对用于工业设备外保温的矿棉制品,以前普遍反映手感性差,施工不便。最近,由南京“三棉”保温材料容重小、导热系数低、耐高温、化学稳定性好、无毒,此外还有良好的吸声性能。从单价看,“三棉”保温材料比较贵,但如果从实际铺盖的面积计算保温投资,则是便宜的。采用”三棉”保温材料可取得较好的技术经济效益(见表)。     

二氧化硅气凝胶绝热毡的应用及性能分析

介绍二氧化硅气凝胶绝热毡在中国石化塔河炼化有限责任公司2~#常压焦化装置的应用,对管道保温节能改造后的效果及技术经济性能进行了评价分析。结果表明:对高温管道采用二氧化硅气凝胶绝热毡改造后,管道外表温度明显下降,节能效果明显,经济效益显著。     

复合型绝热保温材料在华北油田的应用

华北油田第一采油厂500 m3储油罐及加热炉喷涂恩威尔特CC-100复合型绝热涂层前后的对比试验表明,使用CC-100涂层后油罐外表面平均温度降低了11.1℃,降幅26%;加热炉外表面平均温度降低了32.2℃,降幅45.1%。对水泵房的管道进行了纳米气凝胶保温毛毡包裹前后对比,试验结果表明使用纳米气凝胶保温毛毡后水泵房管道外表面平均温度降低了39.6℃,降幅49.3%。同时,应用有限元分析软件,计算了使用CC-100涂层后加热储油罐表面温度变化与使用纳米气凝胶包裹后水泵房管道热流密度变化,分析了其带来的可观经济效益。     

关于直埋保温管道传热计算方法的探讨

对于直埋地下的管道,由于环境热阻比较复杂,其传热计算方法尚不统一。文章通过对国内外的几种传热计算方法进行分析对比,并结合多年管道保温工作的实践经验,就直埋保温管道环境热阻率的计算、保温厚度的计算、热影响范围的计算提出建议,与同行探讨。     

高寒地区高温油砂管道保温设计及周围温度场分析

油砂作为一种非常规石油资源具有黏度高的特点，通常需要采用高温输送方式。为保障油砂输送过程中的流动安全，同时分析高温油砂对环境土壤的热影响，避免管道外表面温度过高影响当地地表植物正常生长，需对高温油砂管道进行保温设计。推荐采用无机微孔保温材料作为双层保温管保温材料，保温层厚度50 mm。利用计算流体力学软件FLUENT建立双层管锚固件短管土壤埋设物理模型，对管道正常运行工况下进行稳态计算，确定锚固件保温层厚度50 mm，保温长度2.8 m；管道正常运行工况下，全管外管温度低于45℃；土壤导热系数为0.5 W/(m·K)的段落需要进行换土处理，更换导热系数较大的土壤类型；夏季外管壁温度比冬季高20℃；双层管间保温材料当量导热系数增加至0.039 W/(m·K)时，外管温度超过45℃；管道启动后初始10天内，外管温度迅速上升，随后升温变缓。研究结果可为今后其他高寒地区高黏原油管道保温设计提供参考。     

一种新型相变蓄热材料的实验研究

将有机相变蓄热材料与导热系数高的无机物进行纳米复合创新的方法,克服现有有现蓄能材料存在液体渗漏,传热率低,相变时体积变化,有可燃性,对母体材料有副作用以及无机蓄能材料存在腐蚀性,相变过程中具有过冷和反相等缺点,将有机相变材料嵌入到导热系数较高的二氧化硅纳米层空间内,制备有机－无机纳米复合相变蓄热材料,采用扫描电镜,红外光谱分析仪,差示扫描量热分析仪,导热系数仪分析制备的复合相变材料,结果表明,复合相变材料是孔纳米复合材料,其蓄能能力较好,导热性能好。     

管道保温计算方法问题的探讨

关于管道经济保温厚度计算，在《设备与管道保温设计导则（GB8175－87）》（以下简称为“导则”）中规定按下式计算式中符号意义详见“导则”，以下末注者均同。按以上方法计算，笔者认为有几点供研究。1．保温结构的维修费用如何考虑保温结构的维修费用是指在保温结构施工完毕后，随运行的延续，维修管道和为使保温结构长期运行仍达到设计指标进行的维护引起的对保温工程的二次投资。此费用的投入是必须的，因此在经济保温厚度计算中应予以考虑，根据经济保温层计算原则，推导经济保温层厚度的计算公式应为下式武中：尸——一平均近年维修…     

注蒸汽管线复合反射式保温结构经济厚度优化计算

新疆油田注蒸汽管线采用复合反射式保温结构,自内向外依次为纳米气凝毯、复合铝箔、硅酸盐棉毡、橡塑、玻璃丝布和铝箔.输汽管线管径已定时,保温结构决定了管线的投资费用和运行费用,即年总费用.基于热经济学原理建立了稠油注汽管线复合保温结构经济厚度优化计算的数学模型,利用该模型可以得到不同情况下的经济保温层厚度.输汽管径、输汽温度以及保温材料的价格等因素都会影响到保温层的经济厚度.针对某一工况得到的经济厚度在工况改变时,未必能保证经济上的最优.     

随钻仪器井下降温系统传热特性研究

提高随钻仪器抗高温能力是石油工程技术中一个重要的研究方向,而为随钻仪器增加降温装置构成井下降温系统是解决措施之一。鉴于此,基于传热学理论和数值方法,建立了随钻仪器井下降温系统模型,确定了影响传热效果的相关参数,分析了各参数对传热特性的影响规律和影响程度。研究结果表明：(1)影响传热效果的参数有环境温度,钻铤导热率,绝热材料导热率和厚度,电路系统导热率,直径和热功耗,冷端有效制冷功率和直径。(2)钻铤和电路系统导热率对温度变化影响不大;随着环境温度和电路系统热功耗的增加,电路系统温度呈线性增加;随着绝热材料导热率和电路系统直径的增加,电路系统温度呈非线性增加;随着冷端有效制冷功率的增加,电路系统温度呈线性降低;随着冷端直径和绝热材料厚度的增加,电路系统温度呈非线性降低。(3)各参数的影响程度依次为(冷端有效制冷功率/电路系统热功耗)>环境温度>电路系统直径>绝热材料导热率>绝热材料厚度>电路系统热功耗>(冷端直径/电路系统直径)。研究结果可为随钻仪器井下降温系统的设计提供理论支撑。     

泡沫保温管道保温层整管导热系数的试验

为了给保温管道的设计与管理提供参考数据 ,利用瞬态法对黄夹克泡沫保温管道的整管保温性能进行了试验研究。结果表明 ,刚出厂时整管的平均导热系数为 0 0 39W/m·℃ ,比常用的快速导热系数测定仪测定的导热系数 ( 0 0 2 5W/m·℃ )偏大 56% ,更接近部颁标准0 0 35W/m·℃ ;同样的保温管道放置 6年后 ,整管的平均导热系数为 0 0 52W/m·℃ ,比刚出厂时增大 33%。     

随钻仪器井下降温系统冷却效果数值研究

深层、超深层已被列为油气资源重要接替区。但是,深层带来的井下高温使得随钻仪器寿命缩短、甚至失效,为其增加井下降温系统是解决随钻仪器抗高温性能的措施之一。在前期研究随钻仪器井下降温系统阻热性能和传热特性的基础上,进一步研究了井下降温系统的冷却效果,建立了井下降温系统模型,通过数值方法研究了各参数对井下电路产生降温幅度的影响。研究结果表明：增加井下降温装置,可有效提高随钻仪器抗高温性能;各参数对冷却效果影响规律为绝热材料导热系数越小、绝热材料厚度越大、电路系统尺寸越小、制冷功率越大及环境与水眼温差越大,越有利于改善冷却效果;电路系统导热系数对冷却效果的影响可忽略不计;各参数对冷却效果影响程度排序为,在绝热材料方面,导热系数>高度和宽度方向充填厚度>轴向充填厚度;在电路系统方面,长度>宽度和高度>导热系数;在降温装置方面,制冷功率与发热功率比值>高度和直径。所得结果丰富了随钻仪器井下降温相关理论,可为井下降温系统的开发提供指导。     

含蜡油井内部温度场的数值模拟分析

对于含蜡油井,控制油井出口温度是防止管壁结蜡,提高油井开采效率的有效措施之一.为了研究涂层在油井保温防蜡方面的作用,需要对井筒内部温度场进行模拟计算,以获得保温涂层所需的导热系数和涂覆厚度.基于油管材质、内外径、热膨胀系数、导热系数、原油流速和对流换热系数等,利用Landmark软件对油管内流动温度场进行计算,获得保温涂层的最佳涂覆位置.结合涂层保温效果模拟数据,优化保温涂层导热性能、厚度和最佳涂覆长度,最终实现油管出口温度大于结蜡凝固点温度,大大提高了原油的传输效率.     

经济型高温直埋保温管的设计研究

文章简要介绍了高温直埋保温管的现状及存在的主要问题,通过对目前供热工程技术发展的分析,指出对现有管道保温材料和技术进行改进提高的必要性。作者充分利用传热机理,并结合工程实际需要,设计研究了3种经济型高温直埋保温结构,即组合型复合保温结构、无机复合反射保温结构和多层热隔断高效保温结构,经计算,经济型保温结构总厚度与现用结构相比,可减薄9.6%～19.2%,不含钢管的保温结构总造价可降低11.6%～17.7%。以直径219mm、长12m的钢管做1∶1模拟试验,结果表明,在介质温度为250～350℃范围内,散热损失均符合设计要求,并远低于国标规定的散热损失值。     

使用经济厚度计算方法选用设备和管道的保温厚度

在使用经济厚度计算方法选用设备和管道的保温厚度时，在确定技术经济的原始数据上有一定难度，且在计算时要多次猜算，比较费时。为此，对使用该法时如何确定原始数据作了一些工作，并用允许最大散热损失法对经济厚度计算法求得的保温厚度进行校核，编制了微机程序，可以快速获得保温厚度、表面温度、散热损失等计算结果，为选用合理的保温厚度创造了有利条件。     

“带空气层”楔口珍珠岩预制块代替普通珍珠岩块

“带空气层”楔口珍珠岩预制块代替普通珍珠岩块后,把空气层作为隔热层,导热系数减小,且珍珠岩块的堆积密度也可减小.当保温厚度相同时,热损量减少;或者热损量相同时,保温厚度相应减薄,这样管架的负载可以减轻,对于保温改造具有一定的经济效益.     

综合导热系数及其计算

提出了综合导热系数的概念 ,推导出了单层和多层综合导热系数的计算公式 ,并结合实例对实际保温效果进行了校核。对有保温支持圈和保温钉且其布置密度较大的保温结构进行计算时 ,这些构件的导热能力不能忽略 ,必须进行复核