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隔热材料doc
隔热材料
1总则-------------------------------------------------------------------------------2
2一般规定----------------------------------------------------------------------------2
3隔热材料的选择-------------------------------------------------------------------3
4隔热计算----------------------------------------------------------------------------6
5隔热结构----------------------------------------------------------------------------15
1总则
1.1本规定适用于设备及管道外表面温度高于环境温度的一般热设备及管道的保温设计和低于环境温度的一般低温设备及管道的保冷设计。
1.2本规定不适用于设备及管道的内隔热衬里设计,仪表系统管道和临时设施的隔热设计。
1.3相关文件
绝热材料名词术语GB4132
设备及管道保温技术通则GB4272
设备及管道保温设计导则GB8175
设备及管道保冷技术通则GB11790
设备及管道保冷设计导则GB/T15586
设备及管道保温效果的测试与评价GB8174
工业设备及管道绝热工程施工及验收规范GB126
石油化工企业设备和管道隔热设计规范SHJ10
石油化工绝热工程施工工艺标准SHJ522
2一般规定
2.1保温设计原则
2.1.1具有下列要求之一的设备和管道(含管子、管件、阀门等)应保温:
2.1.1.1外表面温度大于323K(50℃)及根据需要小于或等于323K(50℃)的设备和管道;
2.1.1.2介质凝固点高于环境温度的设备和管道;
2.1.1.3经技术经济核算确定需要回收热量的设备和管道;
2.1.1.4由于热量损失或环境温度变化而影响操作参数和安全的设备和管道。
2.1.2除防烫保温外,具有下列情况之一的设备和管道不应保温:
2.1.2.1要求散热而不需回收热量的设备和管道;
2.1.2.2要求及时发现泄漏的设备和管道上的连接法兰;
2.1.2.3要求经常监测,防止发生损坏的部位;
2.1.2.4工艺上无特殊要求的放空、排凝管道。
2.1.3表面温度超过333K(60℃)的不保温设备和管道,需要经常操作维护而又无法采用其他措施防止烫伤的,应在下列范围内设置防烫保温:
2.1.3.1高出地面或工作平台2.1m以内者;
2.1.3.2离开操作平台0.75m以内者。
2.2保冷设计原则
2.2.1具有下列要求之一的低温设备、管道及其附件(设备支座、裙座、管道支吊架等)必须保冷:
2.2.1.1需减少冷介质在生产和输送过程中的冷损失,或防止其温度升高或汽化者;
2.2.1.2防止低温设备和管道外表面凝露者。
3隔热材料的选择
3.1隔热材料及其制品的性能应符合下列要求:
3.1.1保温层平均温度等于或小于623K(350℃)时,隔热材料导热系数不得大于0.12W/(m.K);泡沫塑料及其制品不得大于0.0442W/(m.K);泡沫玻璃和多孔粒状材料及其制品不得大于0.064W/(m.K)。
并应具有明确的导热系数方程式或随温度变化的导热系数图表;对于松散或可压缩的隔热材料及其制品,应提供在使用密度下的导热系数方程式或图表;
3.1.2保温材料的密度不应大于350kg/m3,泡沫塑料及其制品不应大于60kg/m3;泡沫玻璃及其制品不应大于180kg/m3,多孔粒状材料制品不应大于200kg/m3。
3.1.3无机硬质成型制品的抗压强度不应小于0.3MPa;有机硬质成型制品不应小于0.15Mpa;
3.1.4保冷材料制品吸水率不应大于0.3%(质量分数);含水率不应大于1%(质量分数);
3.1.5阻燃型保冷材料的氧指数应等于或大于30;
3.1.6保温材料制品应具有最高安全使用温度、耐火性能、吸水率、吸湿率、热膨胀系数、收缩率、抗折强度、PH值及氯离子含量等测试数据;
保冷材料制品应具有最低和最高安全使用温度、线膨胀率或收缩率、抗折强度、阻燃性、防潮性、抗蚀性、抗冻性等指标。
3.2隔热材料制品的主要性能见表3.2。
3.3隔热材料制品的选用原则如下:
3.3.1保温材料制品的最高安全使用温度应高于正常操作时的介质最高温度;保冷材料制品的最低安全使用温度应低于正常操作时的介质最低温度;
3.3.2相同温度范围内有多种可供选择的隔热材料时,应选用导热系数小,密度小,强度相对高,无腐蚀性,吸水、吸湿率低,易施工,造价低,其综合经济效益较高的材料;
3.3.3在高温条件下或低温条件下,经综合经济比较后,可选用复合材料。
3.4隔热结构用辅助材料见表3.4—1、表3.4—2、表3.4—3、表3.4—4。
紧固材料表3.4—1
名称
规格
用途
镀锌铁丝
20#或18#
DN≤100mm设备和管道的隔热层捆扎
16#或14#
100mm 热层捆扎 12mm宽×0.4mm厚 450mm 钢带 19mm宽×0.5mm厚 DN>1000mm壳体的隔热层捆扎 DN≤1000mm壳体的金属保护层捆扎 32mm宽×0.6mm厚 DN>1000mm壳体的金属保护层捆扎 钩钉 圆钢Φ6或Φ8 固定隔热层 支承板 角钢25×4 隔热层支承 30×4 防潮层材料表3.4—2 名称 规格 用途 有碱粗格平纹玻璃布 250×0.2 防潮层增强材料 阻燃型石油沥青玛蹄脂 防潮层内层、外层 或橡胶沥青防水冷胶料 PU—1阻燃防水卷材 防潮层 保护层材料表3.4—3 名称 规格 用途 镀锌薄钢板、酸洗薄钢板 0.3~0.6mm 铝合金板 0.5~0.8mm 阻燃型铝箔玻璃钢复合板 0.5~0.8mm 火灾危险性不属于甲、乙、丙类生产装置或设备和不划为爆炸危险区域的非燃性介质的公用工程管道 粘结剂、密封剂、耐磨剂材料表3.4—4 项目 阻燃型聚氨酯泡沫 塑料制品 自熄型聚苯乙烯泡沫塑料制品 泡沫玻璃制品 粘结剂 聚氨基甲酸酯型双组份粘结剂或FG低温粘结剂 非溶剂型粘结剂 (如无溶剂酚醛树 脂型胶、环氧树脂 等) FG低温粘结剂 密封剂 (同上) (同上) 专用耐磨密封剂 耐溶剂 (同上) 4隔热计算 4.1符号及其说明如下: Do隔热层外径m Di隔热层内径m Dmo双隔热层的外隔热层外径m Dmi双隔热层的外隔热层内径m t设备和管道的外表面温度℃ ta环境温度℃ fn热能价格元/106kJ Pi隔热结构的单位造价元/m3 S隔热工程投资贷款年分摊率% 按复利计算 i(1+i)n S= (1+i)n-1 n计息年数年 i年利率%(复利率) ts隔热层外表面温度℃ tmi双隔热层的内隔热层外表面温度℃ Qo控制允许热(或冷)损失量W/m2 K允许最大散热损失的系数,取K=0.9 q单位表面热(或冷)损失量 平面W/m2 圆筒面W/m2 t1管道1点处或管道起始处的介质温度℃ t2管道2点处的介质温度℃ Lc管道计算长度m Lc=Kr·L Kr管道通过支吊架处的热(或冷)损失附加系数,取 Kr=1.05~1.15 L管道实际长度m G介质质量流量kg/h C介质比热J/kg·K tn管道终点的温度℃ tm算术平均温度℃ tc,tc-1分别为结点C与前一结点C—1处的温度℃ Lc-1→c结点C与前一结点C—1之间的管段长度m Gc-1→cC—1与C两结点间管道内介质质量流量kg/h Li-1→i任意结点i与前一结点i-1之间的管段长度m Gi-1→ii-1与i两结点之间管道内介质质量流量kg/h tfr介质在管道内的冻结温度℃ V,Vp分别为每米管长介质体积和管壁体积m3/m C,Cp分别为介质比热和管材比热J/kg·K Hfr介质融解热J/kg Vw风速m/s δ隔热层厚度m δ1、δ2内、外隔热层厚度m λ隔热材料制品的导热系数W/m·K λ1、λ2双隔热层内、外隔热层材料制品导热系数W/m·K α隔热层外表面向大气的放热系数W/m2·K τ年运行时间h τfr防冻结管道允许液体停留时间h ρ、ρp分别为介质密度和管材密度kg/m3 注: 热力学温度K与摄氏温度℃当表示温度差和温度间隔时1K=1℃ 4.2设备和管道隔热层厚度的计算原则如下: 4.2.1设备、管道的公称直径小于或等于1000mm时,应按圆筒面计算; 4.2.2设备、管道的公称直径大于1000mm时,应按平面计算。 4.3计算方法规定如下: 4.3.1为减少设备和管道热(或冷)损失的隔热层厚度,应按经济厚度计算方法确定。 (1)平面 fn·λ·τ·(t-ta)λ δ=1.8975×10-3-(4.3.1-1) Pi·sα (2)圆筒面 Dofn·λ·τ·(t-ta)2λ Doln=3.795×10-3 DiPi·sα (4.3.1—2) Do-Di δ=2 4.3.2控制允许最大热(或冷)损失的隔热层厚度计算方法如下: (1)平面 λλ δ=(t-ta)-(4.3.2-1) K·Qoα 注: 系数K=0.8~0.9 (2)圆筒面 Doλ2λ Doln=(t-ta)- DiK·Qoα (4.3.2-2) Do-Di δ=2 4.3.3按表面温度法确定隔热层厚度,用于为防止设备和管道表面凝露及设备和管道防烫伤的隔热层厚度计算。 (1)平面 λt-ts δ=·(4.3.3-1) αts-ta (2)圆筒面 Do2λt-ts Doln=· Diαts-ta (4.3.3-2) Do-Di δ=2 4.3.4隔热层表面的热(或冷)损失计算。 (1)平面 (t-ta) q=(4.3.4-1) δ1 λα (2)圆筒面 2π·(t-ta) q=(4.3.4-2) 1Do2 ln+ λDiα·Do 4.3.5隔热层外表面温度计算。 (1)平面 q ts=+ta(4.3.5-1) α (2)圆筒面 q ts=+ta(4.3.5—2) π·α·Do 4.3.6在允许温降或指定温降条件下输送液体管道的隔热层厚度计算。 4.3.6.1无分支管道 (1)当t1-ta ≥2时 t2-ta DoLc1 ln=2πλ[] Dit1-taπDoα GCln t2-ta(4.3.6.1—1) Do-Di δ=2 (2)当t1-ta<2时 t2-ta DoLc(tm-ta)1 ln=2πλ[] DiGC(t1-t2)π·Do·α (4.3.6.1—2) Do-Di δ=2 4.3.6.2分支管道 (1)分支点处温度按下式计算: Lc-1→c Gc-1→c tc=tc-1-(t1-tn)·(4.3.6.2-1) nLi-1→i ∑i=2Gi-1→i (2)逐段按无分支管道计算其隔热层厚度 4.3.7液体管道防冻结的隔热层厚度计算 DoKrτfr1 ln=2πλ[] Di2(t-tfr)(V-ρC+VpρpCp)0.25VρHfrπDoα t+tfr-2tatfr-ta (4.3.7-1) Do-Di δ=2 对钢制水管道可简化如下: DoKrτfr1 ln=2πλ[] Dit(V+0.9Vp)10VπDoπ 2000[+] t-2tata(4.3.7-2) Do-Di δ=2 4.3.8复合隔热层厚度计算 4.3.8.1内隔热层厚度: 按热平衡方法计算,首先确定内隔热层外表面温度tmi,取与其相邻的外隔热层材料制品的使用温度上限。 平面 λ1t-tmi δ1=·(4.3.8.1-1) αts-ta 圆筒面 Dmi2λ1(t-tmi) Dmoln= Diα(ts-ta) (4.3.8-2) Dmi-Di δ1=2 4.3.8.2外隔热层厚度 (1)按平面或圆筒面的经济厚度法公式计算,用公式(4.3.1—1)、(4.3.1—2)。 (2)按热平衡方法计算 平面 λ2tmi-ts δ2=·(4.3.8.2 (2)-1) αts-ta 圆筒面 Dmo2λ2(tmi-ts) Dmoln= Dmiα(ts-ta) (4.3.8.2 (2)-2) Dmo-Dmi δ2=2 4.3.9球形容器保冷计算 (1)球形容器保冷厚度计算 Doλ(t-ts) δ= Diα(ts-ta) (4.3.9-1) Do-Di δ=2 (2)球形容器保冷层冷损失量计算 Q=π·Do2α(ts-ta)(4.3.9-2) (3)球形容器保冷层外表面温度计算 Q ts=ta+(4.3.9-3) α·π·Do2 式中: Q—每台球形容器保冷层表面冷量总损失,W/台 4.4隔热计算数据选取按以下规定: 4.4.1保温计算 4.4.1.1设备和管道外表面温度t (1)无衬里的金属设备和管道的外表面温度t取介质的正常操作温度; (2)有衬里的金属设备和管道的外表面温度t应进行传热计算确定; (3)顶部和底部的操作温度有显著温差的立式设备其下半部取底部的操作温度,而上半部取设备总的平均操作温度。 4.4.1.2环境温度ta (1)设置在室外的设备和管道 常年运行的取历年之年平均温度的平均值; 季节性运行的取历年运行日期日平均温度的平均值。 (2)设置在室内的设备和管道,环境温度取20℃。 (3)有工艺要求的保温计算中,环境温度应按最不利的条件取值。 (4)防烫伤保温的环境温度按年最热月月平均温度计。 4.4.1.3防烫伤保温层外表面温度ts按60℃计。 4.4.1.4表面放热系数α (1)在经济厚度及热损失计算中,设备和管道的保温结构外表面放热系数α,一般取11.63W/m2·K; (2)在校核保温结构外表面温度计算中,可按下式取值: 并排敷设α=7.0+3.5VwW/m2·K 单根敷设α=11.63+7.0VwW/m2·K 其中风速Vw,在经济保温厚度计算中,取历年年平均风速的平均值;在热平衡计算中,取历年一月份平均风速的平均值; (3)在要求严格的计算中,宜将辐射与对流放热系数分别计算,然后取其和。 4.4.2保冷计算 4.4.2.1设备和管道的外表面温度t,取介质的正常操作温度;当有扫线隔热层时,计算扫线隔热层厚度应取扫线介质最高温度。 4.4.2.2环境温度ta,对于经济厚度法计算常年运行者,取历年年平均温度的平均值;对于表面温度法计算取历年夏季室外空调计算温度,其相对湿度取历年室外最热月平均相对湿度的平均值。 4.4.2.3保冷结构外表面温度ts取历年最热月平均相对湿度下露点温度加1~3℃。 4.4.2.4表面放热系数α 保冷结构外表面向大气的放热系数α,取8.14W/m2·K。 4.4.3导热系数λ 隔热材料制品的导热系数或导热系数方程式由制造厂提供。 对可压缩的软质材料制品,应取安装密度下的导热系数。 4.4.4隔热结构的单位造价Pi 单位造价包括主材费、包装费、运输费、损耗、安装费(包括辅助材料费)及保护层结构费。 4.4.5计息年数n 石油化工系统取4~6年。 4.4.6年利率i 一般取复利10%。 4.4.7热能价格fn 按各地区、各企业具体情况确定。 一般取3.6~6.0/106kJ。 4.4.8年运行时间τ 常年运行按8000小时计; 季节运行按3000小时计; 其余按实际情况选取运行时间。 5隔热结构 5.1设备和管道的保温结构应由保温层和保护层组成;保冷结构应由保冷层、防潮层和保护层组成。 5.2隔热层结构按下列要求设计: 5.2.1设备筒体、直管段等无需检修部位宜采用连续、完整的固定式隔热结构,需隔热的法兰、阀门、人孔等处宜采用可拆卸式隔热结构。 5.2.2采用一种隔热材料制品时,软质或半硬质材料制品的隔热层厚度大于100mm、硬质材料制品大于80mm时,隔热层应分层并逐层施工,且各隔热层厚度宜接近,内外层接缝应彼此错开; 采用两种隔热材料制品时,除采用复合预制成型制品外,均应按各层隔热材料制品的特性要求,分别逐层施工。 5.2.3软质或半硬质材料制品的隔热层,应分层进行压缩,压缩量的大小一般按材料的最佳密度决定。 5.2.4需要蒸汽吹扫的保冷设备和管道的保冷层不能承受吹扫介质温度时,应在其内侧增设厚度不小于20mm的隔热层。 5.2.5保冷设备和保冷管道的支座、支架等附件,必须进行保冷,其保冷层的长度等于设备、管道保冷层厚度的4倍,或敷设至垫木处。 5.3应按下列要求设计隔热结构的支承和紧固; 5.3.1支承件的宽度应小于隔热层厚度10mm,但最小不得小于20mm。 5.3.2立式设备和公称直径大于100mm的垂直管道支承件的安装间距: 保温平壁为1.5~2m; 保温圆筒: 高温介质时,为2~3m,中低温介质时,为3~5m; 保冷平壁或圆筒,均不得大于5m。 5.3.3硬质隔热材料制品应预留适当的伸缩缝,设置支撑圈者应在支撑圈下预留伸缩缝。 其宽度应按金属壁和隔热材料的线伸缩量的差值考虑。 伸缩缝间应填塞与硬质材料厚度相同的软质材料。 5.3.4保温层、保冷层应按具体情况使用镀锌铁丝、钢带等材料捆扎牢固。 5.4保冷层外的防潮层宜按材料来源选用下列结构型式: 5.4.1沥青玛脂玻璃布防潮层的组成如下: 内层为阻燃石油沥青玛脂,中层为有碱粗格玻璃布,外层为阻燃石油沥青玛脂。 5.4.2阻燃防水冷胶料玻璃布防潮层的组成如下: 内层为阻燃防水冷胶料,中层为有碱粗格玻璃布,外层为阻燃防水冷胶料。 5.4.3其他新型阻燃防水卷材防潮层。 5.4.4保冷设备和保冷管道的支座、支架等附件处的防潮层,应由保冷层边缘向外延伸150mm,并予以防水封闭。 5.4.5使用聚苯乙烯泡沫塑料做保冷层时,应采取措施防止与石油沥青玛蹄脂起化学反应,或选用其他阻燃型防水卷材。 5.5应按下列要求设计保护层结构: 5.5.1保护层应具有保护隔热层、防潮层、防雨雪、耐腐蚀及不燃烧的性能。 5.5.2金属保护层应采用0.3~0.6mm厚的镀锌铁板、酸洗薄钢板、0.5~0.8mm厚铝合金板等制成的外壳,壳的接缝处必须搭接,以防雨水侵入。 若选用酸洗薄钢板应内外涂漆防腐。 5.5.3阻燃型铝箔玻璃钢复合板应为0.5~0.8mm厚,用于火灾危险性不属于甲、乙、丙类生产装置或设备和不划为爆炸危险区域的非燃性介质的公用工程管道。 5.5.4对接触腐蚀性气体的保护层,应采用耐腐蚀防水性能好的材料。
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