摘要：通過(guò)對管道結露成因的分析，以及結露后對管道帶來(lái)種種危害的介紹得出管道保溫防結露的重要性。針對對大興安嶺獨特地理環(huán)境和氣候環(huán)境的分析，通過(guò)對沿線(xiàn)氣溫及低溫的數據采集整理。通過(guò)對隔熱保冷結構中各層的分析可以得到其中保冷層對于防結露起到了主導的作用，最后通過(guò)對保冷層厚度的計算及校核得到符合加格達奇溫度、濕度氣候的管道保溫防結露的保冷層厚度。

關(guān)鍵詞： 漠大線(xiàn)；原油管道；結露；傳熱；保冷

漠大原油管道（以下簡(jiǎn)稱(chēng)漠大線(xiàn)）全線(xiàn)穿越獨特的永凍土地帶，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(guò)程中管內原油平均溫度為3.65℃，生產(chǎn)區室溫平均溫度為25℃。夏季周邊空氣濕度較大，空氣中水分處于過(guò)飽和狀態(tài)，當飽和水蒸氣遇到冷熱溫差之后，就會(huì )在管道表面形成結露。

1 管道結露的危害

漠大線(xiàn)各站場(chǎng)結露現象在夏季尤為嚴重，當結露速度較快時(shí)，結露水珠降落于地面也較快，時(shí)間長(cháng)將導致管道所對應的的下部地面形成白色的碳酸鈣結晶，給站內生產(chǎn)帶來(lái)極大的影響。而當結露降水流進(jìn)設備法蘭結合處、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 )加劇設備的腐蝕，縮短使用壽命。同時(shí)，較多的結露降水也會(huì )使地面產(chǎn)生較多積水，地面長(cháng)期處于濕滑狀態(tài)，給檢修及運行人員造成極大的不便，給人身安全帶來(lái)極大的隱患，結露引起的廠(chǎng)房潮濕及地面的碳酸鈣結晶，經(jīng)過(guò)反應也會(huì )使一些自動(dòng)化程度較高的輸油站帶來(lái)安全隱患。輕則造成線(xiàn)路損壞，設備故障；重則引起火災事故，造成人身、經(jīng)濟財產(chǎn)損失，設備癱瘓，影響正常安全運營(yíng)。

2 管道結露的處理

加格達奇輸油站首先對輸油管道進(jìn)行了管道保溫及防結露施工，經(jīng)過(guò)分析研究，制定施工方案對站內主渠道及對應排污系統進(jìn)行了保冷防結露處理。對閥門(mén)、法蘭、溫度計及壓力表、排水管的承接口采取特殊的處理以保證內部不會(huì )因為局部滲透造成設備腐蝕結露。

2.1 隔熱體結構設計

防止結露的基本原則是減少冷熱量對流交換。為阻止冷油管與熱空氣的對流換熱并防止表面結露，應采用在管道表面上覆蓋物體的絕熱措施，確保管道的外保護層表面溫度高于當地的結露點(diǎn)溫度。由于管道長(cháng)期處于低溫狀態(tài)，外表面容易銹蝕，因此，防結露設計在考慮保冷層、防潮層、保護層的同時(shí)，還應設計防銹層，必要情況下還可以加上標示層，共同組成隔熱保冷結構。

2.2 隔熱保冷結構各層的特點(diǎn)

1）防銹層。由于原油管道運行時(shí)保冷層內管道表面溫度最低，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流換熱。

保冷及防結露材料防火性能要好，應對其氧指數進(jìn)行控制，并盡量采用熱變形小的材料。對于閉孔泡沫類(lèi)保溫材料，應在搬運、存放及切割時(shí)小心操作，以免混入其他硬質(zhì)材料造成接縫不嚴實(shí)，影響保冷和防結露效果。目前加格達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(méi)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部滲透。進(jìn)入保冷層的水蒸氣，被冷卻后結露，隨著(zhù)溫度進(jìn)一步降低，由結露變?yōu)樗�，嚴重破壞材料的保冷性能，因此在保冷結構中需要一層質(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(guò)程中將縫拉裂，造成不易恢復的保溫防結露層損壞，從而形成接縫處結露滴水，影響保冷防結露效果。加格達奇輸油站選擇防潮層的過(guò)程中總結以往工程經(jīng)驗和經(jīng)濟分析，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）保護層。用來(lái)保護防潮層和保冷層不受機械損傷。保護層的材料應依據使用的地點(diǎn)和所處的條件，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較來(lái)確定。

加格達奇輸油站選用了不銹鋼板材作為保護層，可使內部材料不受損傷，同時(shí)節約了外部防腐層的鋪設用料和施工量。

5）防腐蝕及識別層。防腐蝕層涂刷于保護層外表，兼有識別管道內介質(zhì)類(lèi)別和流動(dòng)方向的作用。

3 保冷層厚度的計算與校核

對于防止外表面結露的保冷層厚度計算是按給定的絕熱層表面溫度來(lái)計算絕熱層厚度。當管道內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，w/(m2•k) ；D0為絕熱層外直徑，m；Dj為絕熱層內直徑，m；或多層或復合絕熱層第i層外直徑，m；λ為絕熱層材料制品的導熱系數，w/(m•k)  。

在保冷層厚度計算完畢后，要校核輸油管道在保冷后的熱擴散損失及實(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為多層或復合絕熱第i-1層內直徑，m；λj 為多層或復合絕熱層第i層材料制品的熱系數，w/(m•k)   。

2）管道表面溫度計算。根據圓筒面保溫后的散熱損失q，得：

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