摘要：通過對(duì)管道結(jié)露成因的分析，以及結(jié)露后對(duì)管道帶來種種危害的介紹得出管道保溫防結(jié)露的重要性。針對(duì)對(duì)大興安嶺獨(dú)特地理環(huán)境和氣候環(huán)境的分析，通過對(duì)沿線氣溫及低溫的數(shù)據(jù)采集整理。通過對(duì)隔熱保冷結(jié)構(gòu)中各層的分析可以得到其中保冷層對(duì)于防結(jié)露起到了主導(dǎo)的作用，最后通過對(duì)保冷層厚度的計(jì)算及校核得到符合加格達(dá)奇溫度、濕度氣候的管道保溫防結(jié)露的保冷層厚度。

關(guān)鍵詞： 漠大線；原油管道；結(jié)露；傳熱；保冷

漠大原油管道（以下簡(jiǎn)稱漠大線）全線穿越獨(dú)特的永凍土地帶，各站場(chǎng)大多位于大興安嶺深處，周邊環(huán)境多為河流森林，在夏季輸送過程中管內(nèi)原油平均溫度為3.65℃，生產(chǎn)區(qū)室溫平均溫度為25℃。夏季周邊空氣濕度較大，空氣中水分處于過飽和狀態(tài)，當(dāng)飽和水蒸氣遇到冷熱溫差之后，就會(huì)在管道表面形成結(jié)露。

1 管道結(jié)露的危害

漠大線各站場(chǎng)結(jié)露現(xiàn)象在夏季尤為嚴(yán)重，當(dāng)結(jié)露速度較快時(shí)，結(jié)露水珠降落于地面也較快，時(shí)間長(zhǎng)將導(dǎo)致管道所對(duì)應(yīng)的的下部地面形成白色的碳酸鈣結(jié)晶，給站內(nèi)生產(chǎn)帶來極大的影響。而當(dāng)結(jié)露降水流進(jìn)設(shè)備法蘭結(jié)合處、管道支架處、管道防腐缺陷點(diǎn)時(shí)，在濕度較大環(huán)境下會(huì)加劇設(shè)備的腐蝕，縮短使用壽命。同時(shí)，較多的結(jié)露降水也會(huì)使地面產(chǎn)生較多積水，地面長(zhǎng)期處于濕滑狀態(tài)，給檢修及運(yùn)行人員造成極大的不便，給人身安全帶來極大的隱患，結(jié)露引起的廠房潮濕及地面的碳酸鈣結(jié)晶，經(jīng)過反應(yīng)也會(huì)使一些自動(dòng)化程度較高的輸油站帶來安全隱患。輕則造成線路損壞，設(shè)備故障；重則引起火災(zāi)事故，造成人身、經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失，設(shè)備癱瘓，影響正常安全運(yùn)營(yíng)。

2 管道結(jié)露的處理

加格達(dá)奇輸油站首先對(duì)輸油管道進(jìn)行了管道保溫及防結(jié)露施工，經(jīng)過分析研究，制定施工方案對(duì)站內(nèi)主渠道及對(duì)應(yīng)排污系統(tǒng)進(jìn)行了保冷防結(jié)露處理。對(duì)閥門、法蘭、溫度計(jì)及壓力表、排水管的承接口采取特殊的處理以保證內(nèi)部不會(huì)因?yàn)榫植繚B透造成設(shè)備腐蝕結(jié)露。

2.1 隔熱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

防止結(jié)露的基本原則是減少冷熱量對(duì)流交換。為阻止冷油管與熱空氣的對(duì)流換熱并防止表面結(jié)露，應(yīng)采用在管道表面上覆蓋物體的絕熱措施，確保管道的外保護(hù)層表面溫度高于當(dāng)?shù)氐慕Y(jié)露點(diǎn)溫度。由于管道長(zhǎng)期處于低溫狀態(tài)，外表面容易銹蝕，因此，防結(jié)露設(shè)計(jì)在考慮保冷層、防潮層、保護(hù)層的同時(shí)，還應(yīng)設(shè)計(jì)防銹層，必要情況下還可以加上標(biāo)示層，共同組成隔熱保冷結(jié)構(gòu)。

2.2 隔熱保冷結(jié)構(gòu)各層的特點(diǎn)

1）防銹層。由于原油管道運(yùn)行時(shí)保冷層內(nèi)管道表面溫度最低，水分會(huì)凝附于管道表面之上，所以需要在管道上先涂一層防銹層，防止管道腐蝕。

2）保冷層。用隔熱性能較好的材料在管道上包扎，防止管道與熱空氣對(duì)流換熱。

保冷及防結(jié)露材料防火性能要好，應(yīng)對(duì)其氧指數(shù)進(jìn)行控制，并盡量采用熱變形小的材料。對(duì)于閉孔泡沫類保溫材料，應(yīng)在搬運(yùn)、存放及切割時(shí)小心操作，以免混入其他硬質(zhì)材料造成接縫不嚴(yán)實(shí)，影響保冷和防結(jié)露效果。目前加格達(dá)奇輸油站采用巖棉玻璃絲纏繞作為管道的保冷層（圖1）。

3）防潮層。若沒有防潮層，則大氣中的水蒸氣就將和空氣一起進(jìn)入保冷層，并向溫度更低、水蒸氣分壓更低的內(nèi)部滲透。進(jìn)入保冷層的水蒸氣，被冷卻后結(jié)露，隨著溫度進(jìn)一步降低，由結(jié)露變?yōu)樗�，�?yán)重破壞材料的保冷性能，因此在保冷結(jié)構(gòu)中需要一層質(zhì)地優(yōu)良、經(jīng)久耐用的防潮層。

鋁箔膠帶一般作為防潮層的首選材料，但由于其延展性較差，極易在管道的冷熱變形過程中將縫拉裂，造成不易恢復(fù)的保溫防結(jié)露層損壞，從而形成接縫處結(jié)露滴水，影響保冷防結(jié)露效果。加格達(dá)奇輸油站選擇防潮層的過程中總結(jié)以往工程經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)分析，采用了塑料布作為防潮層，避免了使用鋁箔膠帶產(chǎn)生的弊端。

4）保護(hù)層。用來保護(hù)防潮層和保冷層不受機(jī)械損傷。保護(hù)層的材料應(yīng)依據(jù)使用的地點(diǎn)和所處的條件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來確定。

加格達(dá)奇輸油站選用了不銹鋼板材作為保護(hù)層，可使內(nèi)部材料不受損傷，同時(shí)節(jié)約了外部防腐層的鋪設(shè)用料和施工量。

5）防腐蝕及識(shí)別層。防腐蝕層涂刷于保護(hù)層外表，兼有識(shí)別管道內(nèi)介質(zhì)類別和流動(dòng)方向的作用。

3 保冷層厚度的計(jì)算與校核

對(duì)于防止外表面結(jié)露的保冷層厚度計(jì)算是按給定的絕熱層表面溫度來計(jì)算絕熱層厚度。當(dāng)管道內(nèi)表面熱阻及金屬壁熱阻均可忽略時(shí)，介質(zhì)溫度與金屬壁表面溫度一致。在忽略金屬保護(hù)層絕熱的情況下，表面溫度即為保冷絕熱層的外表面溫度。

輸油管道采用的計(jì)算公式如下：

式中：t，ta，ts 分別為原油管道外表面、環(huán)境、外表面露點(diǎn)溫度，℃；δ為絕熱層厚度，m；α為絕熱層外表面向大氣的放熱系數(shù)，w/(m2•k) ；D0為絕熱層外直徑，m；Dj為絕熱層內(nèi)直徑，m；或多層或復(fù)合絕熱層第i層外直徑，m；λ為絕熱層材料制品的導(dǎo)熱系數(shù)，w/(m•k)  。

在保冷層厚度計(jì)算完畢后，要校核輸油管道在保冷后的熱擴(kuò)散損失及實(shí)際的保冷層外表面的溫度。

1）圓筒面保溫后的散熱損失q。

式中：Rj為絕熱層熱阻，圓筒：(m•k)w/ ；RS為絕熱層表面熱阻，圓筒：(m•k)w/  ；δj為第i層絕熱層厚度，m；q為單位表面熱損失量，圓筒 ；w/ m；Dj -1為多層或復(fù)合絕熱第i-1層內(nèi)直徑，m；λj 為多層或復(fù)合絕熱層第i層材料制品的熱系數(shù)，w/(m•k)   。

2）管道表面溫度計(jì)算。根據(jù)圓筒面保溫后的散熱損失q，得：

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