氣凝膠如何推動節能環保?

航天軍工

2016年11月3日晚上20::43,我國新一代大運力運載火箭長征五號在海南文昌衛星發射中心成功首飛!其中高性能納米氣凝膠隔熱氈產品為火箭燃氣管路系統提供瞭有效的隔熱保溫手段,為本次成功發射提供有力保障。宇航服內的夾層也應用氣凝膠來隔熱,從而達到保護宇航員的效果。

氣凝膠保溫材料可作為飛機機艙的隔熱層材料。可以作為核潛艇、蒸汽動力導彈驅逐艦的核反應堆、蒸發器、鍋爐以及復雜的高溫蒸汽管路系統的高效隔熱材料,可以增強隔熱效果,降低艙內溫度,同時有效降低隔熱材料的用量,增大艙內的使用空間,有效改善各種工作環境。氣凝膠隔熱保溫材料可以用更輕的質量、更小的體積達到更好的隔熱效果,這一特點在航空、航天應用領域具有極大的優勢。

石油化工

氣凝膠保溫氈可以用於稠油高溫註汽開采管道保溫和煉化裝置介質管線的保溫,介質溫度在200℃~600℃之間。輕薄的氣凝膠制品可有效減少外保溫層用量,且其具有極佳的憎水性,憎水率達到99.6%且PH值為中性,不會腐蝕保溫管道,從而延長施工對象使用壽命,並降低後期維護費用。

同樣的保溫效果,使用氣凝膠保溫氈可有效減少施工對象的體積,從而顯著提高管道的排佈率。現在的工業輸送供熱管道,管道內溫度從幾十度至600度都有。目前使用最多的傳統保溫材料有矽酸鋁、玻璃棉巖棉等。但是由於這些材料吸水比較嚴重,吸水後保溫層會下沉,從而導致保溫效果的下降。並且巖棉對環境有污染,使用之後不能當固體廢棄物做掩埋處理,必須經過特殊的處理工藝,因此巖棉保溫已經慢慢被人們所拋棄。

電力儲能

在火力發電廠能量轉換的過程中,氣凝膠保溫材料能夠有效地減少熱能損失、節約熱能,提高熱源的利用效率,保證機組經濟運行。保溫材料的選擇首先應遵循安全無毒,穩定性好,無放射性,可重復使用的原則;其次,應密切關註保溫材料的發展趨勢,以及現場施工方法的改進使其更加合理、高效的設計火力發電廠的保溫設置。

保溫的主要目的:

>> 減少熱損失 節約材料

置於空氣中的管道在傳輸熱介質時會造成熱能損失,若不采取保溫措施,其熱能損失將高達85%左右。

>> 保證操作人員安全 改善勞動條件

人體裸露部位若觸及到溫度高於60℃的介質時會造成燙傷,在火力發電廠中,許多管道介質溫度在100~500℃之間,因此在此種環境中工作必須提供防燙傷保溫。

>> 防止管道和設備內液體凍結、外表面結露

環境溫度低於冰點,機組起停時會造成介質在管道中凍結,戶外管道及設備在外表面結露。

>> 防止熱介質在管道輸送過程中溫度降低

當溫度降低時,啟動燃油及潤滑油的粘度將會增大,造成介質傳輸緩慢,甚至凍結。

>> 防止火災

當高溫管道、設備附近有易燃或可燃物時,由於熱能傳遞的原因,若無保溫隔熱,將引發火災。

>> 提高耐火絕緣

大部分保溫材料同時也具備一定的耐火性,因此可有效地阻止管道、設備在發生火災時不被燒毀。

>>防止汽體冷凝

在汽體介質的輸送過程中,若不采取保溫措施,則有可能由於溫降的緣故導致汽體冷凝。從保溫的主要目的中不難看出,保溫材料的選擇將直接影響保溫效果。

LNG深冷絕熱

為瞭提高LNG運輸的安全性和高效性,必須研究其保冷材料,而氣凝膠將會是其最合適的絕熱保冷材料。氣凝膠作為世界上隔熱保冷性能最好的材料,具有導熱系數低,良好的防火憎水性能,防火等級A1級,憎水率大於等於99%;獨有的納米三維網絡結構提供優良的高溫穩定性,避免傳統材料因震動而產生堆積變形導致保溫性能急劇下降;同時,產品由無機材料構成,不含對人體有害物質且PH值為中性,對施工對象無腐蝕;氣凝膠超越傳統材料的優異性能將使其成為今後保溫保冷領域裡的首選材料。

城市熱網

供熱管道保溫是節能減排的有效措施之一、我國城市集中供熱中,由熱源產生的熱水、蒸汽通過管道輸送到各個熱用戶構成瞭熱網。供熱管道在把熱量從熱源輸送到各用戶用熱系統的過程中,由於管道內熱媒的溫度高於周圍環境溫度,供熱管道沿途都有一定熱損失,因此,保溫工作對保證供熱質量,節能減排都有很大意義。氣凝膠直埋保溫管適合輸送在-250℃—750℃范圍內的各種介質的保溫保冷工程。它廣泛應用於城市集中供熱、暖室、冷庫、煤礦、石油管道港口、化工、天然氣管道、電力直埋、中央空調管道保溫、電纜穿線管、蒸汽保溫管道等行業的保溫保冷工程。

供熱管道保溫的目的是減少熱媒在輸送過程中的熱量損失,節約能源,提高系統運行的經濟性和安全性。保溫層的作用是減少能量損失、節約能源,提高經濟效益,保障介質的運行參數,滿足用戶生產生活要求。對於高溫介質管道的保溫層來說,還可降低保溫層外表面溫度,改善環境工作條件、避免燙傷事故發生。保溫直埋管在國外一些發達國傢已成為一項比較成熟的先進技術。近十幾年,我國供熱工程技術人員通過消化、吸收這項先進技術,正推動著國內管網敷設技術向更高的層次發展。十幾年來的實踐成果充分證明瞭保溫直埋管敷設方式與傳統的地溝及架空敷設相比,氣凝膠直埋保溫管有十分突出的優點:

1、降低工程總造價:氣凝膠直埋保溫管保溫性能好,熱損失僅為傳統管材的25%,長期運行可節約大量能源,顯著降低能源成本。

2、具有很強的防水和耐腐蝕能力:不需附設管溝,可直接埋入地下或水中,施工簡便迅速,綜合造價低。在低溫條件下也具有良好的耐腐蝕和耐沖擊性,可直接埋入地下凍土。

3、使用壽命可達20年:正確的安裝和使用可使管網維修費用極低。

4、熱損耗低,節約能源:其導熱系數為0.018W/m·k,比其他過去常用的管道保溫材料低很多,保溫效果提高3~8倍。低導熱系數和低吸水率,改變瞭傳統地溝敷設供熱管道“穿濕棉襖”的狀況,大大減少瞭供熱管道的整體熱損耗,熱網熱損失為2%,小於國際10%的標準要求。

5、占地少,施工快,有利環境保護:直埋供熱管道不需要砌築龐大的地溝,隻需將保溫管埋入地下,因此大大減少瞭工程占地,減少土方開挖量約50%以上,減少土建砌築和混凝土量90%。同時,保溫管加工和現場挖溝平行進行,隻需現場接頭,可以縮短工期約50%以上。

電子電器

提高傢用熱水器的熱效率,許多廠傢把重點放在真空集熱管的研究上,開源固然重要,節流也不可忽視,做好水箱的保溫工作對提高熱水器的熱效率有著同樣重要的意義。保溫層材質與保溫時間長短有很大關系,常溫下24小時內水箱降溫控制在5-7攝氏度為標準。不同廠傢使用的熱水器保溫材料也有差別,有的采用價格低廉的保溫材料,保溫效果就很難得到保證瞭,這無形中增加瞭熱泵熱水器的能耗。

傢用電子電器絕熱保溫材料種類繁多,目前市面上出現的最新的隔熱保溫材料氣凝膠,可以說是代替傳統隔熱保溫材料的最好材料。氣凝膠具有優良的隔熱性能和很好的施工性能,可用於儀器設備、電熱元件的絕緣和隔熱。最高可用於1000℃左右的保溫環境,不僅如此,氣凝膠隔熱保溫材料優良的保溫絕緣性能還體現在以下幾個方面: 低導熱系數,常溫下導熱系數0.018W/m·k;優良的憎水性能,憎水率≥99%;優良的機械加工性能;高強、抗撕扯;高柔韌性;安全環保無毒;A級防火等。

由於其整體性好易於切割,所以應用於各個領域:工業絕熱、密封;儀器設備、電熱元件的隔熱;管道保溫加熱設備保溫、汽車、航天行業用隔熱;建材、冶金、玻璃行業隔熱;熔融金屬處密封墊、防火材料;傢用電器微波爐、電磁爐、烤爐、壁爐、煤氣灶具、電吹風專用隔熱保溫等。

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