（山东电力建设第三工程有限公司 山东青岛 266100）
摘要：导热油槽式光热发电项目是国内新型绿色新能源发电技术，占地面积大，设备管道多，100WM光热机组的保温工程量相当于一台600WM传统火电发电厂的保温工程量，特别是光热机组的大型箱罐较多，保温施工难度要大于传统火电，因此绝热层设计好坏直接关系到整个保温绝热工程的优劣，本文从保温经济厚度的优化、保温材料的选择、计算原则等进行了分析，提出了相关建议。
关键词：保温；散热损失；设计优化；成本
1、引言
在光热发电项目的设备、导热油管道保温设计中，保证设备和管道的散热损失量在标准热损失范围内的情况下，保温层减薄对于降低投资金额，降低施工难度，加快工期等都有较大的益处。本文结合内蒙古乌拉特光热项目工程实际情况，对不同厚度的保温结构的散热损失进行对比，优化出经济性最高的保温厚度，论证其可行性与经济性，此举得到了设计院与业主的认可，成功对设备和管道的保温厚度进行了优化减薄，这样既减少了我方的材料及施工工程量，又对业主的电站全寿命周期节约了成本，达到了双赢的目的。
2、针对光热机组保温优化
本文以乌拉特项目全厂使用较多的φ457导热油管道为例，为方便计算，管线长度取1000米，计算过程中使用参数如下：
保温厚度的减少，直接影响对流放热系数、保温结构表面放热系数，通过散热损失、散热表面积、热电效率等计算出该保温厚度的散热损失值量化年损失电价，再通过不同保温厚度下年损失电价与保温厚度减少所带来保温结构初期投资金额的减少做比较。
计算过程使用公式如下：
正常运行工况导热系数λa=0.04+0.0002*（（Ta+Ts）/2-70）；
防凝工况导热系数λb=0.04+0.0002*（（Tb+Ts）/2-70）；
辐射换热系数：αr
.png)
对流换热系数：αc
.png)
保温结构外表面散热系数αs=αc+αr
散热损失：Q
.png)
式中D2——保温结构外径
保温层的体积：V1=π*（D+d1）*d1*L，
保温层外表面积：S1=π*d*L，
正常运行工况年散热损失电价：＄d=Q*S1*0.39*1.15*t；
防凝工况消耗天然气价值：＄t=（Qf2*S2-Qf1*S1）*（8760-t）*3600*3.6/（36000000*0.925）
式中Qf2——优化后保温结构散热损失
S2——优化后保温结构外表面积
Qf1——原设计保温结构散热损失
保温结构优化后比原设计多损失价值（全寿命周期，以20年为例，）：＄d=（＄d优+＄t优-＄d-＄t）*（1+0.05）*（1-（1+0.05）18）/0.05
保温结构因保温工量量减少直接经济效益（全寿命周期，以20年为例，按年利率5%考虑资金的时间价值）：＄Z=a*（V1-V2）*（1+0.05）20
式中V2——保温结构优化后体积
保温结构优化节约成本：＄J=＄Z-＄d
导热油白天夜间温度变化较大，适当减少保温厚度完全可以满足保温要求，且光热电站除去正常运行发电时间外，还需运行LNG型加热炉给导热油加热防止导热油冷凝，此时介质温度降低到150摄氏度，因此更需要得出合适的保温经济厚度来降低成本。
保温结构散热损失随保温厚度的减少规律增长，通过计算找到散热损失量化价值与保温初期投资成本之差最大的最佳经济厚度。
不同的设计原则对保温厚度的影响较大，为限定保温层外表面温度，采用表面温度法进行计算，为限定保温层表面散热热流流量，采用最大允许散热损失进行计算分析；为得到最好的经济效益，采取保温结构表面散热损失费用与保温结构投资的年分摊费用之和最小值的经济厚度法计算。应根据不同的设计原则分别计算其经济损失，光热电站介质温度昼夜温差大，防凝工况时介质温度低，此时适当的保温厚度可以其要求，因此光热电厂在计算保温厚度时，应按经济厚度计算，并计算外表面散热损失，如散热损失低于80W/m³，还可以适当减少保温厚度，满足发电工况最高介质温度下保温结构外表面损失控制在80W/m³之内，得到最高的经济性。
保温结构优化的其他好处：有利于减少保温结构传递到管线上应力；结构简单，减少材料消耗量，施工操作简单；维护检修方便，减少维护维修等二次安装保温材料费用；缩短工期。
3、保温材料的选择
目前国内外常用绝热材料主要是无机纤维状、粉末状、多孔状、膏状和发泡型保温材料，国内电厂大多使用无机纤维状保温材料，其中以硅酸铝纤维制品、矿渣棉制品、岩棉制品居多。
本光热发电机组设计为硅酸铝管壳和岩棉管壳，以下对管壳类制品与软质保温材料如毡、毯进行对比。
硅酸铝纤维毡及硅酸铝纤维管壳对比：
硅酸铝纤维毡，是以焦宝石为主要原料，在熔融、出丝、固化室固化、切割等工序制成，全过程由PLC自动控制，产品一次成型，其纤维较一般的熔融喷吹法生产纤维长，纤维在制品内部会交织成更多密闭的小“气室”，即气孔，因而其导热系数较一般的熔融喷吹纤维制品低，保温效果更好。
硅酸铝纤维管壳制品内的纤维排列方式与卷毡相比有很大的不同，硅酸铝纤维卷毡内纤维排列方式近似于层铺式，而管壳内纤维排列方式介于层铺与叠砌式之间，其导热系数较卷毡大，效果较硅酸铝纤维毡略差。硅酸铝纤维管壳是由含有一定比例粘结剂的硅酸铝毡坯送人卷管机进行卷管，经固化后形成的定型硅酸铝纤维管壳。异型制品由含有粘结剂的硅酸铝毡坯放入团定模具成型。
在相同的介质温度，环境温度，外壁温度等因素的情况下，硅酸铝纤维毡的保温厚度小于管壳的保温厚度，更能节省材料；在相同的保温厚度的情况下卷毡的外壁温度低于管壳外壁温度，散热损失低，保温效果更明显；从容重方面考虑，硅酸铝纤维卷毡利用较少的材料达到了管壳的效果，从施工方面考虑，硅酸铝纤维管壳较硅酸铝纤维毡施工操作简单，维护检修方便；从价格方面考虑，硅酸铝纤维管壳因制作工艺跟复杂，造价高于硅酸铝纤维毡；从运输方面考虑，硅酸铝纤维管壳因内部空心，实际占用体积大，不易运输，造成运输时间加长，运费成本增加。由此得出硅酸铝纤维毡较硅酸铝纤维管壳优势明显。
4、结论
光热电厂在设计保温厚度时，应按经济厚度设计，并计算外表面散热损失，如散热损失低于80W/m³，还可以适当减少保温厚度，满足发电工况最高介质温度下保温结构外表面损失控制在80W/m³之内。保温结构优化对降低成本、缩短工期、减少管道所受应力等都有积极深远的影响。光热电厂实际施工时保温厚度可根据实时保温结构综合单价进行调整，找到性价比最高的保温经济厚度。施工前应准备充分，提前选择材料生产厂家，控制产品质量，使导热性能满足要求。在使用无机纤维状保温材料时优先选择毡、毯类保温材料，其成本低，保温效果好，综合性能更优异。
参考文献：
[1]国家发展和改革委员会.《DL/T5072-2007火力电厂保温油漆设计规程》
[2]国家技术监督局、建设部.《GB5024-97 工业设备及管道绝热工程设计规范》
[3]国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会.《GB-T_8175-2008_设备及管道绝热设计导则》