相比于传统材料气凝胶已成为高温蒸汽管道保温的首选材料 -山东化工网

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相比于传统材料气凝胶已成为高温蒸汽管道保温的首选材料

文章来源：贤集网更新时间：2024-02-20 14:35:39

随着我国热电联产和集中供热事业的蓬勃发展，长距离输送的蒸汽管网愈渐增多，这势必对蒸汽管道的绝热保温工程提出了更高的要求。

据了解，保温节能通常可以减少90%的能量损失，并有助于确保工厂设备的适当蒸汽压力。任何超过50℃的表面都应该保温，包括锅炉表面、蒸汽和冷凝水回流管道和配件。

传统材料

一般蒸汽管道的温度都是相对比较高的，对管道的保温也有一定的要求。像尤特森的玻璃棉管、岩棉管、橡塑管都可以应用在蒸汽管道上作为保温材料。

玻璃棉管：离心玻璃棉管壳专门用于各类管道（包括：冷冻、热水、蒸汽）系统的保温，能在-4℃-454℃的环境温度下正常工作，外露、隐蔽均可。

由于这种材料的管套具有防水、防腐、不发霉、不生虫的特性，因此能有效地阻止冷凝，防止管道冻结，被大量用于民用建筑，供热管道、空调、制冷设备的保温。绝热，节能效果可提高15-30%。

岩棉管：广泛应用于石油、化工、冶金、船舶、纺织等各工业锅炉及设备管道的保温，也用于建筑行业的隔墙，吊顶及内外墙的保温和及各种类型的冷、热管道和隐藏、外露管道的绝热保温。电力、石油、化工、轻工、冶金等行业的管道保温隔热适用于各种管道的保温和隔热，尤其对小口直管道施工方便迅速。防水岩棉管道具有防潮、排温、憎水的特殊功能，特别适宜在多雨，潮湿环境下使用，吸湿率百分之五以下，憎水率在99%以上。

橡塑管：具备完善的闭孔发泡结构系引进国外先进技术及工艺，采用自动化生产线，以性能优异的丁腈橡胶、聚氯乙烯为主要原料，经密炼、硫化发泡等特殊工艺制成，阻燃效果达到国家B1级标准。其主要特点为：低密度、密闭式气泡结构、导热系数、水汽透过率、吸水率低、富柔软性、施工方便；适用温度范围广，绿色环保，从生产至安装完全符合国家环保要求，外观整体美观；广泛用于中央空调冷冻机房、建筑、船舶、车辆等行业的各类水，汽管道的保温，隔热，并获得了理想的使用效果。

气凝胶材料

气凝胶是一种源自凝胶体的固体，凝胶体的液体成分被空气替代，使得它干燥且多孔。其紧密分布的粒径特别适合绝热应用，因为它们的导热性能极低、抗剪能力很高且耐高温性强。比对岩棉和玻璃棉，气凝胶在价格上相对比较高。

气凝胶绝热毡作为一种新型绝热材料，具有低导热系数、防火、耐腐蚀、憎水率高、质轻柔软、使用寿命长、绿色环保等特点，应用于高温热力或工艺管道及设备保温，保证长生命周期稳定、高效运行，减少保温运维成本，实现节能低碳目标。典型产品如中凝科技AG-F气凝胶绝热毡，其保温隔热效果优异，且施工方便，寿命长达15年。

应用案例

华东某石化企业高压蒸汽管道保温项目

华东某石化企业高压蒸汽管道项目，主管道DN500，蒸汽温度420℃，采用中凝60mm气凝胶绝热毡以及气凝胶管壳进行保温改造，保温效果良好，并成数倍延长保温周期。

华北某能源企业高压蒸汽管道保温项目

华北某能源企业客户80t/h高压蒸汽（9.5MPa，540℃）管道（DN175）保温项目，采用中凝60mm厚度气凝胶绝热毡进行保温改造，大大减少散热面积和热损失量。

东北某石化企业管道保温项目

东北某石化企业管道设备，使用中凝气凝胶绝热毡进行保温改造，保障设备运行安全。气凝胶不仅能够降低能耗、减少散热损失，也为企业安全生产和创造更好的效益提供了保障。

目前，气凝胶绝热材料已成为高温蒸汽管道保温的首选材料。

生物质基气凝胶成研究热点

据中国石油管道科技研究中心评估，以350摄氏度蒸汽管道的保温应用为例，相比于传统保温材料，气凝胶的保温层厚度可减少2/3，节约能耗40%以上，每公里管道每年可减少二氧化碳排放125吨。

数据显示，2021年油气领域对气凝胶的需求占总需求量的56%，另有18%用于工业隔热、9%用于建筑建造、8%用于交通运输。国家新材料产业发展战略咨询委员会在《2022气凝胶行业研究报告》中指出，在新能源汽车蓄电池芯模组中采用气凝胶阻燃材料，可将电池包高温耐受能力提高至800摄氏度以上。随着新能源汽车产业等的发展，气凝胶在新能源汽车及储能行业应用场景广泛，需求量有望持续提升。

气凝胶发展迅速。国务院发展研究中心国际技术经济研究所分析员李维科说，近年来，中国、美国、欧洲等国家和地区的研究人员通过改进气凝胶制备工艺，开发出生物质基气凝胶、石墨烯气凝胶、聚合物气凝胶等多种新型气凝胶。值得一提的是，生物质原料来源广泛、成本低廉、碳源丰富，利用生物质原料制备环保型多孔碳纤维气凝胶是一种经济、可持续的生产方式，因此目前生物质基气凝胶也成为研究的热点。

比如中国科学技术大学俞书宏院士团队研发出超弹性纤维素气凝胶，该纤维素气凝胶从室温到零下196摄氏度，都表现出不随温度变化的超弹性、优异的抗疲劳性等，在恶劣环境中具有巨大的隔热潜力。且制备中所使用的材料均为生物质原料，有望解决能源密集型技术和石化材料造成的环境污染问题，是传统不可再生气凝胶的理想替代品。

中国林业科学研究院木材工业研究所卢芸研究员团队以木材为基质，将无机、有机气凝胶与木材骨架基体复合，首创了第三代木质纤维素气凝胶。通过对木材及生物质废弃物纤维素的调控，将纤维素比表面积提高了7个数量级，对油污吸附能力高达自身质量的75—300倍，体积用量缩减50%—75%，可降解、可再生。

气凝胶发展驶入“快车道”

气凝胶的发展得到国家政策的持续支持。2014年和2015年，国家发改委连续两年将气凝胶列入《国家重点节能低碳技术推广目录》，开始对气凝胶进行初步推广应用；2018年6月气凝胶被列入建材新兴产业；同年9月，第一个气凝胶方面的国家标准《纳米孔气凝胶复合绝热制品》发布；2020年，《气凝胶保温隔热涂料系统技术标准》启用；2021年，《中共中央、国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，推动气凝胶等新型材料研发应用。

随着气凝胶应用技术不断成熟，气凝胶发展进入“快车道”。不过，李维科说，目前气凝胶研究仍存在一些问题，比如气凝胶在高温条件下热导率增长较快，与纤维等增强基体材料的黏结性较差；生产过程中会用到许多有机溶剂，容易造成环境污染；气凝胶难以回收利用，不利于可持续发展等。

此外，气凝胶生产成本高昂，产品价格昂贵。《2022气凝胶行业研究报告》指出，气凝胶的生产成本主要集中在原材料硅源、设备折旧及能耗方面。有效降低成本既依赖于制备工艺的突破，也需要通过低成本原材料的大规模产业化来实现。

气凝胶是罕见的可以同时满足防火、防水、隔热、隔音等多种需求的材料。李维科说，气凝胶的发展和应用仍然处于不断探索的过程，未来的研究方向主要集中在开发纤维素气凝胶、石墨烯气凝胶、钙钛矿结构气凝胶、非金属单质气凝胶等新型气凝胶上。

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