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相比于傳統材料氣凝膠已成為高溫蒸汽管道保溫的首選材料

文章來源：賢集網更新時間：2024-02-20 14:35:39

隨著我國熱電聯產和集中供熱事業的蓬勃發展，長距離輸送的蒸汽管網愈漸增多，這勢必對蒸汽管道的絕熱保溫工程提出了更高的要求。

據了解，保溫節能通?？梢詼p少90%的能量損失，并有助于確保工廠設備的適當蒸汽壓力。任何超過50℃的表面都應該保溫，包括鍋爐表面、蒸汽和冷凝水回流管道和配件。

傳統材料

一般蒸汽管道的溫度都是相對比較高的，對管道的保溫也有一定的要求。像尤特森的玻璃棉管、巖棉管、橡塑管都可以應用在蒸汽管道上作為保溫材料。

玻璃棉管：離心玻璃棉管殼專門用于各類管道（包括：冷凍、熱水、蒸汽）系統的保溫，能在-4℃-454℃的環境溫度下正常工作，外露、隱蔽均可。

由于這種材料的管套具有防水、防腐、不發霉、不生蟲的特性，因此能有效地阻止冷凝，防止管道凍結，被大量用于民用建筑，供熱管道、空調、制冷設備的保溫。絕熱，節能效果可提高15-30%。

巖棉管：廣泛應用于石油、化工、冶金、船舶、紡織等各工業鍋爐及設備管道的保溫，也用于建筑行業的隔墻，吊頂及內外墻的保溫和及各種類型的冷、熱管道和隱藏、外露管道的絕熱保溫。電力、石油、化工、輕工、冶金等行業的管道保溫隔熱適用于各種管道的保溫和隔熱，尤其對小口直管道施工方便迅速。防水巖棉管道具有防潮、排溫、憎水的特殊功能，特別適宜在多雨，潮濕環境下使用，吸濕率百分之五以下，憎水率在99%以上。

橡塑管：具備完善的閉孔發泡結構系引進國外先進技術及工藝，采用自動化生產線，以性能優異的丁腈橡膠、聚氯乙烯為主要原料，經密煉、硫化發泡等特殊工藝制成，阻燃效果達到國家B1級標準。其主要特點為：低密度、密閉式氣泡結構、導熱系數、水汽透過率、吸水率低、富柔軟性、施工方便；適用溫度范圍廣，綠色環保，從生產至安裝完全符合國家環保要求，外觀整體美觀；廣泛用于中央空調冷凍機房、建筑、船舶、車輛等行業的各類水，汽管道的保溫，隔熱，并獲得了理想的使用效果。

氣凝膠材料

氣凝膠是一種源自凝膠體的固體，凝膠體的液體成分被空氣替代，使得它干燥且多孔。其緊密分布的粒徑特別適合絕熱應用，因為它們的導熱性能極低、抗剪能力很高且耐高溫性強。比對巖棉和玻璃棉，氣凝膠在價格上相對比較高。

氣凝膠絕熱氈作為一種新型絕熱材料，具有低導熱系數、防火、耐腐蝕、憎水率高、質輕柔軟、使用壽命長、綠色環保等特點，應用于高溫熱力或工藝管道及設備保溫，保證長生命周期穩定、高效運行，減少保溫運維成本，實現節能低碳目標。典型產品如中凝科技AG-F氣凝膠絕熱氈，其保溫隔熱效果優異，且施工方便，壽命長達15年。

應用案例

華東某石化企業高壓蒸汽管道保溫項目

華東某石化企業高壓蒸汽管道項目，主管道DN500，蒸汽溫度420℃，采用中凝60mm氣凝膠絕熱氈以及氣凝膠管殼進行保溫改造，保溫效果良好，并成數倍延長保溫周期。

華北某能源企業高壓蒸汽管道保溫項目

華北某能源企業客戶80t/h高壓蒸汽（9.5MPa，540℃）管道（DN175）保溫項目，采用中凝60mm厚度氣凝膠絕熱氈進行保溫改造，大大減少散熱面積和熱損失量。

東北某石化企業管道保溫項目

東北某石化企業管道設備，使用中凝氣凝膠絕熱氈進行保溫改造，保障設備運行安全。氣凝膠不僅能夠降低能耗、減少散熱損失，也為企業安全生產和創造更好的效益提供了保障。

目前，氣凝膠絕熱材料已成為高溫蒸汽管道保溫的首選材料。

生物質基氣凝膠成研究熱點

據中國石油管道科技研究中心評估，以350攝氏度蒸汽管道的保溫應用為例，相比于傳統保溫材料，氣凝膠的保溫層厚度可減少2/3，節約能耗40%以上，每公里管道每年可減少二氧化碳排放125噸。

數據顯示，2021年油氣領域對氣凝膠的需求占總需求量的56%，另有18%用于工業隔熱、9%用于建筑建造、8%用于交通運輸。國家新材料產業發展戰略咨詢委員會在《2022氣凝膠行業研究報告》中指出，在新能源汽車蓄電池芯模組中采用氣凝膠阻燃材料，可將電池包高溫耐受能力提高至800攝氏度以上。隨著新能源汽車產業等的發展，氣凝膠在新能源汽車及儲能行業應用場景廣泛，需求量有望持續提升。

氣凝膠發展迅速。國務院發展研究中心國際技術經濟研究所分析員李維科說，近年來，中國、美國、歐洲等國家和地區的研究人員通過改進氣凝膠制備工藝，開發出生物質基氣凝膠、石墨烯氣凝膠、聚合物氣凝膠等多種新型氣凝膠。值得一提的是，生物質原料來源廣泛、成本低廉、碳源豐富，利用生物質原料制備環保型多孔碳纖維氣凝膠是一種經濟、可持續的生產方式，因此目前生物質基氣凝膠也成為研究的熱點。

比如中國科學技術大學俞書宏院士團隊研發出超彈性纖維素氣凝膠，該纖維素氣凝膠從室溫到零下196攝氏度，都表現出不隨溫度變化的超彈性、優異的抗疲勞性等，在惡劣環境中具有巨大的隔熱潛力。且制備中所使用的材料均為生物質原料，有望解決能源密集型技術和石化材料造成的環境污染問題，是傳統不可再生氣凝膠的理想替代品。

中國林業科學研究院木材工業研究所盧蕓研究員團隊以木材為基質，將無機、有機氣凝膠與木材骨架基體復合，首創了第三代木質纖維素氣凝膠。通過對木材及生物質廢棄物纖維素的調控，將纖維素比表面積提高了7個數量級，對油污吸附能力高達自身質量的75—300倍，體積用量縮減50%—75%，可降解、可再生。

氣凝膠發展駛入“快車道”

氣凝膠的發展得到國家政策的持續支持。2014年和2015年，國家發改委連續兩年將氣凝膠列入《國家重點節能低碳技術推廣目錄》，開始對氣凝膠進行初步推廣應用；2018年6月氣凝膠被列入建材新興產業；同年9月，第一個氣凝膠方面的國家標準《納米孔氣凝膠復合絕熱制品》發布；2020年，《氣凝膠保溫隔熱涂料系統技術標準》啟用；2021年，《中共中央、國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》提出，推動氣凝膠等新型材料研發應用。

隨著氣凝膠應用技術不斷成熟，氣凝膠發展進入“快車道”。不過，李維科說，目前氣凝膠研究仍存在一些問題，比如氣凝膠在高溫條件下熱導率增長較快，與纖維等增強基體材料的黏結性較差；生產過程中會用到許多有機溶劑，容易造成環境污染；氣凝膠難以回收利用，不利于可持續發展等。

此外，氣凝膠生產成本高昂，產品價格昂貴。《2022氣凝膠行業研究報告》指出，氣凝膠的生產成本主要集中在原材料硅源、設備折舊及能耗方面。有效降低成本既依賴于制備工藝的突破，也需要通過低成本原材料的大規模產業化來實現。

氣凝膠是罕見的可以同時滿足防火、防水、隔熱、隔音等多種需求的材料。李維科說，氣凝膠的發展和應用仍然處于不斷探索的過程，未來的研究方向主要集中在開發纖維素氣凝膠、石墨烯氣凝膠、鈣鈦礦結構氣凝膠、非金屬單質氣凝膠等新型氣凝膠上。

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來源：賢集網
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