管道绝热设计技术要点分析_王定标.pdf

应用故木
石油化工腐蚀与防护
Corrosion Protecton in Petrochemica] Inlustry
2005,22(4)?27
表面工程
管道绝热设计技术要点分析
王定标向吴全星
(郑州大学化工学院,河南郑州4500
摘要:文章对管道绝热设计中基本设计拳数确定,能量价格计算、绝热结构单位造价,绝热结构材
料选择,绝热计算,热损失计笋,绝热层外表面温度计算以及纯热结构设计进行了评细的介邻,为绝热
设计人员提供了设计基础。
关键词:管道绝热设计结构技术
中图分类号:TE980.5
文献标识码:A
文章编号:107-015X(2005)04-0027-0
能源短缺是世界范围的问题,在工业生产中必2绝热结构各层材料选择
须尽量防止设备和管道向周围环境散发(高温情况
由于管道温度很高,防锈底漆不能耐这样的高
下)和吸收(低温情况下)热量,以降低能量消耗,而温,在施工时不用防锈层。保温层材料考虑其来
使工业设备进行保温绝热则是达到上述目的的有源、经济性、方便施工、阻燃性能;在350℃以下时
效方法。
导热系数不大于0.12W(m.℃),软质保温材料密
为使绝热设计达到经济实用,低耗高效和改善度不大于200kgrm,以及其它CB50264-97的要
芳动条件的日的,绝热设计的共性要求为
求,由《过程装备成套技术》表7.1选用岩棉管売作
(1)绝热设计应接照使用环境和被绝热表面为保温材料,其密度ρ不大于200kg/m'、极限使用
的温度正确选择符合现行国家、行业标准的材料,温度~600℃、最高使用350℃、使用导热系数入
对于新材料应通过国家检测部门鉴定后方可选用;0.044+0.00018(Tm-70)(式中Tm是保温材料的
2)应根据工艺、节能、防结露和经济性各方平均温度)、不燃級A级。由于示例设计的环境腐
面的要求进行绝热计算,并确定绝热结构
蚀性不严重,采用0.35mm镀锌薄钢板作为保护层
(3)管道和管件的绝热结构型式也是化工设
见表1)。
计中经常遇见的问题。常见的管道和管件绝热结
构图参见《化工工艺设计手册》。
3能量价格计算及绝热结构单位造价
计算示例中的导热油采用煤作燃料加热,能量
管道绝热设计计算示例
价格P在这里成为热价P
由于整套生产装置所用管线采用多种规格,管3.1热价计算
内流体温度、压力也不尽相同。限于篇幅,计算示
由CB50264-97热价计算式为
例仅计算流量相对较大、温度较高管段,从换热器
Pa=1000
到转化器和从转化器到换热器的管段。该两段的
流体为气态,设计温度280℃、压力1.5MPa、流量为式中:C为工况系数(C1=1.2~1.4)取!.2;
892.8kgh。取管道内流速在10~20m/s范固内时,
C2为值系效,查GB50264-97表4.7.1取1
可取管道DNI50(159mmx4.5mm的管子),管道
P,为燃料到厂价,元/,采用烟煤,200元;
置于室外。
q为燃料收勁基低位发热量,k/kg,20 ok/ke:
按《工业设备及管道绝热工程设计规范》(CB64
97)的4.8节:管道外表面温度T取介质温度280℃;收稿目期:2005-01~-17
环境温度取历年平均温度的平均值(南京地区)作者简介:王定标(19%7-):男,新江杭州人,都州大学副教
15.3℃:年平均室外风速(南京地区)2.6mvse
授,华东理工大学博士,主要从事化工装备设计以及节能技
术研究。
O1994-2013ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnkine
石油化工蚀与防护
第22卷
nm为加热炉热效牽,取a=0.76
P:=10+2260x0.76=14.186元10°k
表1计算示例管段的材料表
规
数量
内层岩棉管/mrm
l000x159x60
按管道设
再加上损耗量
外层岩管/tmru
100x279x60
按管道设计
再上损耗量
使许薄钢饭/m
0.35x C00 x ]N
按管道长度、直和重叠余量计算再加上损耗量
白攻螺钌
CGB845-85S13.5X9.5C-F
按需求
环胶泥
按求
岩棉毡
按宿求
「门丁、法兰处填充
镀锌铁丝mmn
按需求
绝热结构单位造价
14.186x0.0578x8000×(280-15.3)
绝热结构单位造价P1(元/m2),采用岩棉管壳
750x0.264
制品为:750元/m3。
0.0578
4绝热层厚度计算
解上式得:
采用经济厚度计算法,计算式为1,1
D=0.39m=390mm
保温层厚度为
at17o-Tz12入
PS
δ=0,5(D1-D。)=0.5(390-159)=115.5mm
式中:D2为绝热层外径,m;
根据CBS0264-97的5.2.8.1节“绝热总厚度
D。为管道外径,m,D=0.159m;
お大于等于80mm时应分层敷设”及《工业设备及管
P为能量价格、保温层时为热能价格,Pe=
道绝热工程施工及验收规范》(CBJ26-89)的规
定,“当采用一种绝热制品,保温层厚度大于100m
4.186元10°kJ;
入为绝热材料在平均温度下的导热系数,W/
时,应分为两层或多层,逐层施工,各层的厚度宜接
近。”取保温层为两层,内层取60mm,外层取60mm
m.K,=0.044+0.00018(Tm-70)
总厚度为120mm
为绝热材料的平均温度℃
a、为绝热层外表面向周围环境的放热系数,
5热量损失计算
W/m2℃,由GB50264-97的4.8.4.1节,在经
由文献[1]和[2],圆筒型双层绝热结构热损失
济厚度室外时为
量按下式计算:
as=1.163(10+6√)=22.882Wm2K;
w为年平均风速,mls,w=2.6m/s
D2,D,D2,D2
7m=0.5(。+2a)=0.5(280+15.3)=147.65℃
=0.04+0.0008×(147.655-70)=0.0578W/mK式中:=入2=0.0578W/m
式中:t为年运行时间,h,按CB50264-97的4.8.8
D2-一外层保温层外径,D2=0.159+2X0.12
节,取8000h;
Pr一绝热结构单位造价(元/mi),750元/m3
D1一内层保温外径,D2,=0.156+2XO.06
S为绝热工程投资年椎销率,%,由《设备及
0.279m
管道保温设计导则》(CB8175-87)
D。一管子外径,D。=0.159m
0.1x(1+0.1)
?0.264
280-15.3
=82.222W/m2
其中,i为年利率,%,取10%,n为计息年数,年,
2x0.05780.15+2,88