LNG加气站保冷材料的选用与施工

王炜友，朱永东，尚林明

(山东胜利股份有限公司，山东 济南 250100)

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。

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GB 50264－1997《工业设备及管道绝热工程设计规范》[1]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GB 50264—1997对LNG管道保冷材料的要求如下:

①导热系数低，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、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Table1 Comparison of performance parameters of cold preservation material

1.2 保冷材料厚度计算

参考GB 50264－1997《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管道热损失量不大于12.5W/m2，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:

式中:D0—管道外径，m;

D1—保温层外径，m;

Ta—环境温度，℃;

T0—管道外表面温度，℃;

Q—热流密度，12.5 W/m2;

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138.4 mm，D45保冷层厚度为138.3 mm，D32保冷层厚度为137.9 mm。根据PIR材料实际生产情况，保冷层厚度均应取150 mm。

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。

2.1 保冷材料施工

保冷材料块与块接缝用JN－1型粘结剂均匀涂抹，粘结剂的涂抹厚度为2.5～3 mm。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，应进行实地试粘试验。

(3)施工中粘结剂取用后，应及时密封。

对保冷层厚度不低于80 mm的应采取分层保冷[2]，同层错缝，上下层压缝，其错缝的距离不应小于150 mm。分层保冷结构如图1所示。

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。

分层保冷时，应逐层粘贴，并应对各层表面进行刮平和接缝处理。

图1 分层保冷结构示意Fig.1 Stratified cooling structure schematic diagram

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30 mm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∶1.0，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10 s内充分搅拌，15 s内注入弯头孔内。

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50 mm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30 mm的注料孔，注入PIR现场发泡料。

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，每遍厚度为2 mm，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50 mm，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，干固后要达到不小于5 mm。

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30～50 mm，环向和纵向搭接应压出凸筋，环向搭接不小于50 mm。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[3]，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。

[1]中华人民共和国化学工业部.GB 50264—1997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，1997:9-27.

[2]中国建筑材料工业局标准化研究所.GB 11790—1996设备及管道保温技术通则[S].北京:中国标准出版社，1996:8-28.

[3]南京玻璃纤维研究设计院.GB/T 17393—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，1998:1-3.