注汽管线保温材料传热计算及性能分析

来源 :中国石油和化工标准与质量 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asdfghjka
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  【摘要】向油井注入高干度的蒸汽是提高油汽比的关键点。本文通过保温管线传热机理的研究;计算保温材料每千米热损失、蒸汽干度降低值;通过钛陶瓷保温材料和硅酸铝岩棉保温材料的保温性能、防水性能、机械性能、使用寿命的比较,可以看出钛陶瓷保温材料以上四方面性能均优于硅酸铝保温材料,是注汽管线保温材料的升级换代产品。
  【关键词】注汽管线 保温材料 钛陶瓷 硅酸铝 热损失 干度
  1 注汽管网热损失计算
  蒸汽输送热损失包括注汽管线热损失、阀门热损失、支墩热损失,支墩热损失占输汽过程中热损失的13.6%,阀门散热损失占输汽过程中热损失的2.3%,注汽管线热损失占84.1%。因为阀门、支墩热损失理论计算较困难,使用仪器现场测量支墩权平均求得占总热损失的比重。
  1.1 注汽管线热损失数学模型建立
  通过注汽管线保温层导热公式,建立保温层热损失数学模型。
  保温层导热公式:
  注汽速度10t/h时,1KMφ114注汽管线一小时热损失为
  2 钛陶瓷新型保温材料与硅酸铝岩棉保温材料比较
  2.1 钛陶瓷与硅酸铝岩棉保温材料保温性能
  2013年4月12日环境温度为12℃,在孤岛采油厂固定1#站用测温枪测试2007年投产的硅酸铝保温材料的外表面,保温层表面温度40℃左右,而在固定3#站用测温枪测试2009年投产的钛陶瓷保温材料保温层表面温度为16℃左右。
  钛陶瓷是成型保温料,固定良好,不会发生层间位移。常温下(25℃)钛陶瓷导热系数可达到0.039w/m.k,,使用条件下导热系数0.0509 w/m.k,使用寿命8-10年。
  由于注汽管线生产特点通常为间歇式运行,造成管道的不均匀性伸长或缩短,这样容易造成内外层硅酸铝的松动及内外层之间的互错,形成较大空腔,传热方式由传导改变为对流与辐射换热,减弱了保温层的保温作用。硅酸铝理论导热系数为0.065w/m.k,使用条件下导热系,0.0805w/m.k。硅酸铝保温层的热损失使用寿命为3年左右。
  2.2 钛陶瓷与硅酸铝岩棉保温材料防水性能
  钛陶瓷保温材料由于防水,所以在雨季仍然有良好的保温性能。硅酸铝岩棉不具有憎水的性能,一旦外保护层出现破损,硅酸铝便出现吸水、吸湿现象,一方面造成保温层黏贴、下沉,另一方面因保温料积水后干燥能力弱,加剧了管线的外部腐蚀,安全运行系数降低。
  2.3 钛陶瓷与硅酸铝岩棉保温材料机械性能
  钛陶瓷保温材料为硬质材料设计,不会下沉、脱落,不怕外力挤压及踩踏。投产两年孤岛3#站(钛陶瓷)管线保温现场的保温层仍完好无损。
  硅酸铝岩棉保温材料使用一段时间后,出现下沉、脱落,上部保温层堆积变薄等现象,并且部分区域开关闸门时操作人员需要爬到管线上面,保温层易被踩踏破坏。
  3 结论
  钛陶瓷保温材料集防腐、保温于一体,耐高温,导热系数低、密度小,具有良好的反热辐射能力。热损失小,节省燃料;机械性能、防水性能良好;使用使用寿命为传统材料的3-5倍,并且旧材料可重复使用。
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