LNG加气站保冷材料的选用与施工

LNG 加气站保冷材料的选用与施工

液化天然气（简称LNG）具有-160℃左右的超低温特性，在其从储罐经管道到加气机输送时，会吸收环境热量加速LNG 汽化，不仅浪费能源，而且会使系统内压力升高，增加系统运行的不安全因素。因此需要提高LNG 管道的保冷效果，以节省能源和消除不安全因素。本文从LNG 保冷材料的选用与施工两方面阐述，如何提高LNG 管道保冷效果。1 保冷材料的选用

本部分包括保冷材料的选择与保冷层厚度的计算两方面，既满足《工业设备及管道绝热工程设计规范》GB50264-97对保冷材料选材的规定，又从经济方面考虑选取合适的保冷层厚度，以降低加气站的建设成本。

1.1保冷材料的选择

规范GB50264-97对LNG 管道保冷材料的要求如下：① 导热系数低，导热系数不大于0.064 W/(m·K)；② 抗压性、抗曲性高；冷缩率低；使用温度范围广；③ 闭孔率高，不吸水；

④ 阻燃性能好，氧指数大于 28%；

由于聚异氰脲酸脂泡沫（简称PIR）材料自身特性满足上述要求，且在深冷工程运用中保冷效果表现优异，如福建LNG、广东LNG、江苏港华LNG 接收站（-163℃）、上海华林气体等，使其在深冷保冷领域得到了广泛的应用。相比于聚苯乙烯(EPS)、硬质聚氨酯(PUR)、橡塑(NBR)等其它保冷材料，尤其是PIR 高达98%的闭孔率和在-200℃~160℃良好的稳定性，使其成为LNG 管道最佳的保冷材料。PIR 与聚苯乙烯(EPS)、硬质聚氨酯(PUR)、橡塑(NBR)四种保冷材料部分性能参数比较见表1。

表1 保冷材料部分性能参数比较

Tabl e 1 Co m p a rison of perfor ma nce p a r am eters of co l d preserv a tion ma teri al

1.2 保冷材料厚度计算

参考《工业设备及管道绝热工程设计规范》对LNG 管道保冷的要求，规定LNG 管道热损失量每平米不大于12.5W，以确保管道的保冷效果。从技术经济等方面考虑，保冷层厚度按照“控制最大冷损失量方法”进行计算，计算公式如下：

1D L n 20

1

=D D λ（s Q T Ta α10--）式中：D 0----管道外径（m）；

D 1----保温层外径（m）； T a ----环境温度（℃）；

T 0----管道外表面温度（℃）；

Q ----热流密度，热流密度为12.5W/m 2；

λ----保冷层材料在平均温度下的导热系数W/（m ﹒℃）； αs ---绝热层外表面向周围环境的放热系统；

以三级LNG加气站常用管道为例计算，D57保冷层厚度为138.4mm，D48保冷层厚度为138.3mm，D32保冷层厚度为137.9mm。根据PIR材料实际生产情况，保冷层厚度均应取150mm。

2 保冷材料的施工工艺

高质量的保冷施工是提高LNG保冷效果的重要环节，因此在保冷施工过程中必须监管到位，要求安装队伍提供符合规范的保冷施工方案，并严格按照方案进行施工。PIR的施工要点及注意事项如下：

2.1 保冷材料施工

保冷材料块与块接缝用J N-1型粘结剂均匀涂抹，粘结剂的涂抹厚度为2.5~3mm。并应涂满、挤紧和粘贴牢固，确保粘接表面胶水涂抹平整、均匀。粘结剂应符合下列规定：

① 粘结剂应符合使用温度的要求，并应和保冷层材料相匹配，不对金属壁产生腐蚀。

② 粘结剂应固化时间短、粘结力强。在使用前，应进行实地试粘。

③ 施工中粘结剂取用后，应及时密封。

2.1.1 对保冷层厚度≥80mm应采取分层保冷，同层错缝，上下层压缝，其错缝的距离不应小于150mm。分层保冷结构如图1所示。

图1 分层保冷结构示意图

Figure 1 S tr a tified coo l ing structure sche ma tic di a gr am

2.1.2 保冷材料粘贴时，挤出缝外的粘贴剂应及时刮去，缝口用密封剂或不干胶带密封。接缝必须挤紧、刮平、严密。

2.1.3 分层的保冷时，应逐层粘贴，并应对各层表面进行刮平和接缝处理。

2.1.4 弯头部位保冷时，应先将直管段保冷完成后再进行弯头处保冷，弯头两端的直管段保冷层应尽量敷设至弯头处，以弯头两端直管段保冷层外层为支点用铝皮做成虾米腰连接，直管段与铝皮缝隙处用玛蹄脂、密封剂填满，用钻在铝皮最高点开一直径30mm注料孔，注入PIR现场发泡料，注料结束后立刻将注料孔密封。

现场发泡做法：发泡料中黑料与白料质量比为1.5：1，料温在15℃以上。若现场环境温度达不到要求，将黑料加温至30℃以上，与室温下的白料混合，必须在10s内充分搅拌，15s内注入弯头孔内。

2.1.5 阀门保冷时，管道保冷层应尽量敷设至阀门两边的焊缝处，阀门两端的管道保冷外层再安装50mm 的PIR保冷层，以阀门两端直管段保冷外层为支点将阀门包起来，阀门上需涂抹黄油。在阀门保冷外层最上端开直径30mm的注料孔，注入PIR现场发泡料。PIR现场发泡做法参见2.1.4。

2.2 防潮层施工要点

① 保冷层外面用阻燃黑色玛蹄脂涂抹二遍，厚度为2mm×2遍，中间隔放一层中碱玻璃纤维布，第一遍玛蹄脂涂抹后，即安装玻璃布，待稍干后进行第二遍玛蹄脂涂抹。管道上的防潮层应连续施工，不得有断开、断层现象，防潮层在封口处应形成封闭。

② 玻璃布搭接宽度不应小于50mm，搭接处必须粘贴密实。

③ 垂直管道防潮层玻璃布的环向接缝，均应上搭下。水平管道的环向接缝应两侧搭接，且缝口朝下。

④ 防潮层应粘贴密实，无张口、开裂、厚度均匀，干固后要达到5mm。

2.3 铝合金防护层施工要点

① 直管段铝合金保护层的下料要比防潮层的外圆长30~50mm，环向和纵向搭接应压出凸筋，环向搭接不小于50mm。纵缝用自攻螺钉连接。

② 保护层应紧贴防潮层，弯头部位要做成虾米腰连接。

③ 水平管道环向接缝应沿管道坡向搭向低处。纵向接缝布置在水平中心线下方15~45°处，缝口朝下。当侧面或底部有障碍物时，纵向接缝可移至水平中心线上方60°以内。

④ 金属保护层接缝部位，以及管道支架穿出金属护壳的部位，必须按规定填密封剂或在接缝处包缠密封带。

3结语

管道的保冷效果关系到LNG加气站运行的稳定性，因此必须选择合适的保冷材料，严格控制施工质量来提高管道的保冷效果，为加气站的稳定运行提供最大保障。按照有关规定，把非生产性能源损失降到最低程度，这是LNG管道保冷的意义所在。

参考文献：

1 中华人民共和国化学工业部．GB50264-97 工业设备及管道绝热工程设计规范［S］．北京：中国计划出版社，1997．

2 中国建筑材料工业局标准化研究所．GB11790-96 设备及管道保冷技术通则［S］．北京：中国标准出版社，1996．

3 南京玻璃纤维研究设计院．GB/T17393-1998 覆盖奥氏体不锈钢用绝热材料规范［S］．北京：中国标准出版社，1998．