LNG输送管道保冷解决方案

LNG输送管道保冷解决方案LNG输送管道保冷材料应用现状基于LNG超低温（-163℃）存储的特点，对LNG管道保冷材料的选取就成为行业必须面临的问题。保冷效果的好坏不仅关系到整个管路的输送效率，而且对装置的安全生产也有至关重要的影响。因而，合适的保冷材料不仅能够降低能耗、减少冷量损失和BOG损耗，而且为符合环保要求、为企业安全生产和创造更好的效益提供了保障。我国当前绝大多数的LNG输送管道保冷工程都不是很理想，其主要缺陷及成因如下：缺陷一：保冷结构不合理，保冷厚度不规范成因：保冷工程采用的某些主材耐寒度不够，低温稳定差；传统材料低温导热系数计算谬误较多，导致保冷厚度计算产生错误。缺陷二：保冷效果差且易衰减，冷损量高，增加维护成本及系统运行风险成因：传统材料导热系数较高，超低温下机械强度较低、易碎，造成保冷层损坏。缺陷三：保冷后直径大，管廊体积大，管线排布困难成因：传统材料导热系数较高导致。缺陷四：需设置伸缩缝，增加施工难度及保冷结构失效风险成因：传统材料在低温时膨胀率或收缩率与钢管差异较大，需专门设置伸缩缝。缺陷五：施工复杂，难度大，安装时间较长成因：传统保冷工程施工工序较多，工艺又较复杂，较难掌握。纳诺气凝胶绝热毡用于LNG输送管道保冷的优势主要优势：1.超低的导热系数，气凝胶是目前世界上导热系数最低的固体，-200℃导热系数≤0.01W/(m•K)。2.最佳的低温稳定性，-200℃仍可长期保持保冷性能及良好柔性，不开裂。3.尺寸稳定性极佳，纳米级特殊结构可抵抗管道伸缩带来的内应力，无需设置伸缩缝。4.柔软轻便，安装简易，抗压、抗拉、抗震，可缓冲震动，抵御野蛮施工。与传统保冷材料具体对比见下表：纳诺气凝胶绝热毡泡沫玻璃PIR导热系数，W/(m•K)（25℃）0.014～0.0160.045～0.0550.022～0.026容重，kg/m3190180～24050～80保冷厚度约为传统材料的1/2————节能效果节省30%的冷损失和BOG————吸水率（vol%）0.360.51.5防水性整体防水，憎水率≥99%，纳米结构能够有效的抵御结露、结霜材料本体防水防水性差可施工性成卷卷材，柔性好，易施工很差，损耗高，异形件仍需内部聚氨酯发泡普通，可现场发泡，但发泡均匀性较差超低温稳定性优优易老化，强度变低，稳定性差尺寸稳定性0.45%差差伸缩缝无需设置，减少系统失效的风险需设置，防止因管道低温位移导致材料挤压、破碎需设置，防止因管道低温位移导致材料挤压、破碎保护管道抵抗机械撞击抗压、抗拉、抗裂，可抵御一定野蛮施工差，脆性材料易碎差，脆性材料易碎重复利用性拆卸检修时，可重复利用拆卸时易碎，无法利用拆卸时易碎，无法利用其他使用厚度小，减少25%的辅材费用，减少厂房面积或管廊大小，减少管线排布难度。纳诺气凝胶绝热毡保温方案与经济效益以管道外径108mm的LNG输送管道（直管段）为例，对纳诺气凝胶与传统保温材料的使用厚度、保冷效果、经济效益进行分析如下：绝热方案采用气凝胶隔热毡作为绝热材料，外层用一层铝箔降低热辐射，绝热层外用彩钢板进行防护。绝热材料厚度见下表：气凝胶绝热毡10mm×4层+铝箔传统材料PIR80mm+铝箔计算采用的数据：环境温度35℃，湿度60%。施工示意图可参照下图：绝热效果及经济效益1.节能效果根据GB/T8175-2008《设备及管道绝热效果的测试与评价》，及实验数据，计算散热损失及节能率：气凝胶绝热毡PIR保冷层厚度，mm4080表面温度，℃29.429.8热流密度，W/m245.942.6线热流密度,W/m14.227.9节能率49.10%——2.经济效益通常1吨LNG汽化需要的热量为830-860MJ的热量，根据气凝胶绝热毡绝热后由管外传递到管内的线热流密度及材料的用量，以1000米为单位，计算各绝热方案的节能效益如下：气凝胶绝热毡PIR管道线热流密度，W/m14.227.9每年节约能源，106KJ394.6——总投资，万元124.237.7节约LNG，吨464.2——节约成本，万元39.5——成本回收时间，年2.2——