环保组合保温模块在火电管道热处理中的应用

环保组合保温模块在火电管道热处理中的应用

赫明

（中国水利电力物资集团有限公司北京100040）

摘要：火电管道热处理过程中，通过对传统的硅酸铝保温技术的改进，将高硅氧纤维布与硅酸铝保温棉组合为环保组合模块，有效延长了保温棉使用寿命，缓解了施工过程中由于硅酸铝纤维粉尘对施工人员造成的危害。

关键词：环保组合保温模块；热处理；保温；保温技术；火电；管道热处理

前言

近几年来，我国在耐热保温材料方面取得了巨大进步，而在火电建设的热处理施工中，焊接后热处理的保温材料现已普遍采用硅酸铝纤维棉代替了石棉制品，焊前预热处理多采用无尘石棉布。而随着世界各国纷纷禁止石棉、限制陶瓷纤维的应用，高硅氧玻璃纤维作为耐高温、可降解型材料，其发展和应用得到世界各国越来越多的重视[1]。但基于施工成本的考虑，目前各电建单位很少将其应用于火电管道焊接的热处理的保温中去。

在某1000MW超超临界机组工程中，将硅酸铝纤维棉与高硅氧纤维布复合使用。本文结合实际施工应用来介绍复合式保温技术在火电管道热处理保温中的应用优势。

1火电管道热处理保温技术现状

在火电建设过程中，对于压力管道的热处理保温材料选用，目前多为硅酸铝纤维棉和无尘石棉布。硅酸铝纤维棉多被应用于焊后热处理中，而焊前预热则多采用无尘石棉布进行保温。

1.1硅酸铝纤维棉的使用经验

硅酸铝纤维棉是一种优质的耐火隔热材料，它以其密度小、导热系数小、使用温度高、抗热震性能好和蓄热少等优良性能而在我国的火电建设的热出处理施工中被广泛采用[2]。由于制作工艺的不同，其价格也从几千元每吨到几万元每吨不等。而在实际施工中，受现场复杂施工环境的影响和对热处理施工质量的考虑。1000MW超超临界机组无论是管子材质，还是管子壁厚均提升了一个等级，焊后热处理具有恒温温度较高、恒温时间长的特点。而硅酸铝纤维棉在高温下长时间烘烤会造成棉体蓬松，在二次使用的搬运及拆卸过程中易分层、脱落，多次使用保温效果下降，易造成管子表面温度过高，导致热处理不合格率上升，如图1。基于以上原因硅酸铝纤维棉在管道热处理保温中的使用量往往比较大，重复利用率较低。

此外，蓬松状态下的硅酸铝纤维棉拆装过程中会形成大量纤维状漂浮物，形成区域性粉尘污染，沾染道皮肤会引起皮肤刺痒，长期接触更会引起上呼吸道疾病以及尘肺病。而这种情在炉膛、汽机厂房等空气流动性差的区域的影响更为明显。

1.2无尘石棉布的使用经验

由于传统石棉布对人体健康危害较大，目前在电厂热处理施工中已极少使用，取而代之的是一些温石棉制品。现场焊口预热温度一般不高于300℃，无尘石棉布以其良好的隔热、低烧损率、低毒性而被广泛应用于电厂管道的焊前预热保温中。

（a）小径管用保温棉二次使用；（b）大经管保温棉拆卸过程

但在实际施工中，受预热温度和焊工施焊时间的影响，无尘石棉布的重复使用次数不同。中大径薄壁管、小径管焊接时间较短、保温时间较短，可重复使用次数较多；中大径厚壁管焊接时间较长，保温时间较长，无尘石棉布的强度降低较为明显，重复利用率较低。无尘石棉布的低毒性在空气流动性较好的室外作业时对焊工和热处理工的影响相对较小，但在炉膛、汽机厂房等相对封闭、空气流动性差的空间作业时，有害气体及粉尘的浓度不对积累升高，对施工人员的危害同样不可忽视。

2高硅氧纤维布的技术特点

高硅氧玻璃纤维是一种耐高温无机纤维，其二氧化硅含量为95％-99％，可以在900℃下长期使用，高硅氧纤维布以其优良的耐高温性能而被主要用作航空航天、冶金、化工、工业炉、发动机的高温隔热防护、保温材料等[3]。此外，高硅氧纤维布还具有以下优点：

（1）对热冲击和超高辐射有较高的稳定性，在高温和高湿条件绝缘性能优良，与高温胶具有良好的黏结性能。

（2）隔热效果好[500℃时热导率为0.15W/（m/K），800℃时热导率仅为为0.30W/（m/K）[1]]，在高温条件下能够保持柔软性。

（3）结构及性能稳定，对人体没有危害，可代替陶瓷纤维和石棉纤维（高温下发生晶相转变）。

（4）防火温度高，且在高温条件下不会造成二次污染。

（5）具有良好的耐磨性与绝缘性能。

基于高硅氧纤维布的以上优点，百万机组火电管道焊后热处理温度最高为770℃，高硅氧布在管道热处理的中具有很高的应用价值和优势。

3组合保温模块的开发与应用

从保温效果和经济成本的角度来看，硅酸铝纤维棉在电力管道热处理施工中仍具有较高的使用地位。而将硅酸铝纤维棉与高硅氧纤维布进行改装，做成耐高温保温棉被进行复合使用，既能满足保温需要，又能最大限度的提高保温棉的利用率，更能减轻区域性环境污染和对人体的伤害。

3.1保温模块的制作

火电系统管道安装施工条件较为复杂，以往施工保温棉均是根据管道实际分布与走向，并针对要处理保温的焊口尺寸进行现场裁剪，降低了保温棉的通用性。而复合式棉被的制作关键在于保温棉尺寸的确定。

在经过对现场焊口间距、尺寸的实际测量和查阅图纸后，通过对实际数据的分析，进而对保温棉的裁剪尺寸进行优化，从而实现复合式保温棉被的通用性，详细划分见表1：

由于给保温棉增加了一层防护罩，从而减少了保温棉的损耗，从表2的实际应用效果来看，在使用复合式保温棉被后硅酸铝纤维棉的重复利用率可提高到10次以上。在采用复合式保温技术后，有效降低了保温棉由于高温蓬松而带来的热量损失，保温效果得到了改善，焊缝硬度不合格的现象也有所减少。同时，在使用复合式保温技术后现场施工环境也得到了较大的改善，通过对现场施工人员的调查显示，过去热处理施工周边纤维丝弥散的现象大幅降低，因纤维丝引起的身体不适也得到了大幅缓解，图3是复合式保温棉被在实际工程中的应用。

此外，高硅氧布在替换无尘石棉布方面也具有很大的优势，由于高硅氧布的耐高温能力较强，在300℃以下的焊缝预热保温中长期使用几乎不受影响。此外，为提高预热保温效果，同样可以制作厚度相对较薄、质量较轻的保温被。取代无尘石棉布后，在相对闭塞、空气流动性差的区域可以完全消除无尘石棉布在高温下对人体的危害。

4结论

a）通过高硅氧纤维布与硅酸铝纤维棉的组合式保温技术的开发与应用，不仅使保温效果得到了改善，热处理一次合格率也得到了提升；

b）在现有保温棉不变的情况下，通过复合棉被的制作，大幅提高了保温棉的重复利用率，取得了较高的经济效益；

c）通过高硅氧纤维布对硅酸铝棉的保护、替换无尘石棉布，使施工环境得到了大幅改善，有效保护了施工人员的身体健康，社会效益显著。

参考文献：

[1]张增浩，赵建盈，邹王刚.高硅氧玻璃纤维产品的发展和应用[J].高科技纤维与应用，2007，32（6）：30-33.

[2]吴川林.硅酸铝棉及其制品在电力工程中的应用与改进[J].电力建设，1999，（6）：33-37.

[3]毕鸿章.高硅氧玻璃纤维及其应用[J].高科技纤维与应用，2003，28（4）：36-39.