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硅酸镁纤维是“采用电阻炉熔融、甩丝或喷吹成纤工艺,在硅酸盐矿物原料中加入氧化镁成份的矿物,制造的一种矿物棉”;使用针刺法,将硅酸镁纤维织成毯状成品,即为硅酸镁纤维毯[[[] JC/T 2367-2016绝热用硅酸镁纤维毯]]。在成型的过程中不额外加入有机粘结剂,对环境和人体更友好。 按照上述试验数据,可计算出350℃下两种材料单位面积的重量,因不确定试验所用硅酸铝棉的具体型式,故硅酸铝棉的重量按照较低的密度进行计算,结果如下表所示。 由上表可知,虽然“陶瓷复合保温”的干态密度比较大,但由于保温厚度薄,其单位面积的保温重量反而小,即“陶瓷复合保温”的保温厚度减薄可弥补其密度较大的问题Fra Baidu bibliotek同时,保温厚度的减薄对于管道布置来说是十分有利的。需要说明的是,如在运电厂用此材料替代原有的保温材料时,应注意复核管道应力计算和支吊架设计。 由于目前该材料的市场行情报价略高,供货厂家不多,加之其施工工艺与传统软质保温材料不一样,故而其在发电领域没有大规模的使用业绩,仅在部分电厂的部分管道、设备上使用过。但是,随着各方对新材料性能的了解和接受,相信该材料会在发电行业特别是高温汽、水管道及设备上有更广阔的应用前景。 DL/T 5072规范在修订过程中增补了硅酸镁纤维毯、多腔孔陶瓷复合绝热材料,对传统保温材料是有效的补充。 现行规范中硅酸镁纤维毯的密度为100~130kg/m3,与传统毡、毯类保温材料密度相近。其最高的推荐使用温度为700℃。 目前针对硅酸镁纤维毯的规范主要是建材行业标准JC/T 2367-2016《绝热用硅酸镁纤维毯》,另外,国标GB 50264-2013《工业设施及管道绝热工程设计规范》也已将其收录并给出了其导热率方程[[[] GB 50264-2013工业设施及管道绝热工程设计规范]]。我们以表格及曲线图的形式对比硅酸镁纤维毯、硅酸铝毯/毡、岩棉毡的导热系数,从而对它们的保温性能有更加直观的认识。 现行规程规范中尚无“陶瓷复合保温”的导热系数数据,仅在“征求意见稿”中有导热系数方程,鉴于尚未正式对外发布,故暂不作引用。北京科技大学徐帅[[[]徐帅,周张健,张笑歌等.新型多腔孔陶瓷复合绝热材料保温性能测试[J].中国电力,2017,50(2):124-127.DOI:10.11930/j.issn.1004-9649.2017.02.124.04.]]等对350℃下该材料与硅酸铝棉的保温性能进行了试验测试,证明了在相同介质温度和环境和温度,保温外表面温度均达到GB/T 4272要求的情况下,硅酸铝棉的平均厚度为110mm,而“陶瓷复合保温”的平均厚度仅为38mm,减薄效果明显。 与传统保温材料不同,“陶瓷复合保温”的原始型态为浆料,这使其在异型件的保温方面更具优势。浆料经干燥处理后能够获得不同厚度和硬度的卷材料或板材。 “陶瓷复合保温”的浆料密度≤1000kg/m3,干态密度为160~220kg/m3,相较于传统的毡、毯型保温材料(100~150kg/m3),容重略重。最高的推荐使用温度同样为700℃。 数据比较显示,硅酸镁纤维毯在350℃以下保温性能优良,在价格相差不大的情况下,可以很好的替代岩棉、硅酸铝材料,其在350℃~500℃区间内的保温性能与硅酸铝材料相比总体上并无显著优势,但具有一定的竞争力。 图1不同保温材料的导热系数曲线℃以下的低温区间内,硅酸镁纤维毯具有更加好的保温性能,可以很好的替代岩棉、硅酸铝材料,避免岩棉制品在施工全套工艺流程中造成大量纤维弥漫的情况;在350~400℃区间,硅酸镁纤维毯的保温性能优于岩棉制品,与硅酸铝材料保温性能相差不大;在400℃~500℃的高温区间,硅酸镁纤维毯的导热系数与硅酸铝材料相比差距不大,但略高于硅酸铝材料,因此硅酸铝的保温性能略优。但考虑到材料采购的统一性与便利性,硅酸镁纤维毯仍具有一定的竞争力。 以岩棉、硅酸铝为代表的传统保温材料在发电工程中大范围的应用,但生产厂商众多,质量参差不齐,价格差距大。其中岩棉材料的生产的全部过程耗能高污染大,随着各地环保限产的压力不断增大,很多岩棉生产厂商没办法保证产量,导致了岩棉价格的波动和采购困难,使其性价比逐步降低。在这种形势下,工程上迫切地需要用性能更优的环保型保温材料来替代。 另一方面,随时代的进步,全社会的节能环保意识慢慢地加强,工程各方对保温材料和施工环境的要求也在逐步的提升,这在很大程度上推动着保温设计水平的提升。目前火力发电厂保温设计主要是根据DL/T 5072-2007《火力发电厂保温油漆设计规程》。近期,由西南电力设计研究院牵头对该规程进行修编,并公布了《发电厂保温油漆设计规程》征求意见稿(下文称“征求意见稿”),本文将重点介绍其中新增加的两种保温材料。 摘要:简述了硅酸镁纤维毯、多腔孔陶瓷复合绝热材料的原料组成及主要特征,通过对比新型保温材料与传统保温材料的密度、导热系数等物理特性,分析了新材料在保温工程中的应用前景。 保温工程是火力发电厂设计、施工全套工艺流程中不可或缺的一个分项,它影响着设备、管道的散热损失,进而影响整个电厂的热效率。此外,保温层的厚度也会直接影响热力管道的布置,在高参数机组中这种影响尤为明显。 GB 50264-2013虽明确硅酸铝纤维毯的推荐使用温度为700℃,但未给出500℃以上的导热系数参考方程,故本文暂不作比较。 多腔孔陶瓷复合绝热材料(下简称“陶瓷复合保温”)是以玻化陶瓷中空微珠为主体材料、以陶瓷纤维作为增强纤维、并加入反热辐射纳米颗粒等添加剂复合加工而成[[[]徐帅,周张健,张笑歌等.新型多腔孔陶瓷复合保温材料的制备及性能研究[J].材料导报,2016,30(4):13-16.DOI:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.04.004.]]。 |
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