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氣凝膠:石化管道應(yīng)用市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)123億元

發(fā)布時(shí)間:2023-02-22 瀏覽:38029 次

近年來(lái),氣凝膠氈作為一種新型絕熱材料廣泛應(yīng)用于石化行業(yè)油氣傳輸、蒸汽管道和工藝管道上,可有效保護(hù)管道介質(zhì)在輸送過(guò)程中熱量的損失。

目前,用于管道保溫的材料主要有硅酸鈣、復(fù)合硅酸鹽、巖棉等。這些保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)會(huì)隨著環(huán)境溫度和濕度的上升而產(chǎn)生較大幅度的增大。為滿足不超過(guò)規(guī)定的最大允許熱損失量的要求,就需要增加保溫材料的厚度。使用較厚的保溫層,對(duì)材料的運(yùn)輸、施工、使用空間等都會(huì)造成較大影響。

因此,采用技術(shù)先進(jìn)、高效保溫的材料對(duì)熱力管道進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造,減薄保溫層厚度,降低管線熱損失,是熱力管道節(jié)能保溫的重要攻克領(lǐng)域。

氣凝膠的孔徑尺寸低于常壓下空氣分子平均自由程,可使氣凝膠孔隙中空氣分子近似靜止,避免了空氣的對(duì)流傳熱,氣凝膠很低的體積密度及納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的彎曲路徑也阻止了氣態(tài)和固態(tài)熱傳導(dǎo),趨于“無(wú)窮多”的空隙壁可以使熱輻射降至最低。通過(guò)三方面共同作用,幾乎阻斷了熱傳遞的途徑,使氣凝膠達(dá)到十分出眾的絕熱效果,甚至遠(yuǎn)低于常溫下靜態(tài)空氣 0.025W/(m·K)的導(dǎo)熱系數(shù),達(dá)到 0.013W/(m·K)以下。

對(duì)比傳統(tǒng)保溫材料,二氧化硅氣凝膠絕熱氈導(dǎo)熱系數(shù)僅為傳統(tǒng)保溫材料的 1/3~1/5,保溫隔熱能力是傳統(tǒng)材料的 2~8 倍;具有優(yōu)異的防火性及防水性,具備較好的抗拉、抗壓能力及化學(xué)穩(wěn)定性。

根據(jù)論文《二氧化硅氣凝膠絕熱氈的應(yīng)用及性能分析》,中國(guó)石化塔河煉化的常壓焦化裝置使用傳統(tǒng)的 III 型高溫玻璃棉氈保溫材料,后續(xù)管道保溫結(jié)構(gòu)改造采用二氧化硅氣凝膠保溫毛氈+單面鋁箔玻纖布保溫材料組合保溫的方式,論文通過(guò)對(duì)高溫管道改造前后對(duì)比分析計(jì)算表明:

(1)采用二氧化硅氣凝膠絕熱氈新型保溫材料后,熱損失降低了 34.66%,節(jié)能效果明顯;

(2)二氧化硅氣凝膠絕熱氈作為新型保溫材料,其保溫性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)保溫材料,突出表現(xiàn)為熱力管道起終點(diǎn)溫差明顯低于傳統(tǒng)保溫材料,保溫層厚度較傳統(tǒng)保溫材料降低 50%以上。

因此,二氧化硅氣凝膠絕熱氈作為新型保溫材料,具有防火隔熱、防水、超低導(dǎo)熱系數(shù)等性能,且使用壽命長(zhǎng),是煉油企業(yè)高溫管道的理想選擇。

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圖1 使用氣凝膠做保溫層的厚度更加輕薄


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圖2 氣凝膠可有效阻斷熱傳遞途徑

我們以油氣輸送管道為例,以油氣管道為例,據(jù)中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)會(huì)長(zhǎng)、工信部原部長(zhǎng)李毅中介紹,2021 年我國(guó)油氣長(zhǎng)輸管線包括國(guó)內(nèi)管線和國(guó)外管線,總里程達(dá)到 16.5 萬(wàn)公里。一般而言,油氣管道直徑介于 15 毫米-1500 毫米之間,我們?nèi)?00 毫米,即 0.6 米計(jì)算。

據(jù)論文《SiO2氣凝膠纖維復(fù)合材料制備及其建筑節(jié)能領(lǐng)域應(yīng)用的進(jìn)展》,對(duì)油氣管道進(jìn)行保溫需約 20 毫米氣凝膠氈。由此可計(jì)算得出,用于油氣管道保溫的氣凝膠氈材料橫截面積約為0.04平方米,總體積約為642萬(wàn)立方米。

我們以當(dāng)前氣凝膠市場(chǎng)價(jià) 10000 元/立方米進(jìn)行估算,總市場(chǎng)空間可達(dá) 642 億元。2021年,我們以滲透率 1%進(jìn)行計(jì)算,氣凝膠在油氣輸送管道的市場(chǎng)空間約為 6.4 億元,對(duì)應(yīng) 6.4 萬(wàn)方氣凝膠需求。

根據(jù)國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃》提出,2025 年,全國(guó)油氣管網(wǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到 21 萬(wàn)公里左右。

由此可以預(yù)計(jì),2025 年,油氣輸送管道領(lǐng)域的氣凝膠總市場(chǎng)空間可達(dá) 817 億元,假設(shè)滲透率提升至 3%,氣凝膠在油氣輸送管道的市場(chǎng)規(guī)??蛇_(dá) 24.5 億元左右,對(duì)應(yīng) 24.5 萬(wàn)立方米氣凝膠需求。

若滲透率提升至 15%,油氣輸送管道的市場(chǎng)規(guī)模可上升至 123億元,對(duì)應(yīng) 123 萬(wàn)立方米需求。以上測(cè)算僅考慮油氣傳輸管道,未考慮煉廠的蒸汽管道和工藝管道等,若考慮在內(nèi)市場(chǎng)空間或更大。

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表 以 2025 年為例,隨滲透率提升,氣凝膠


在油氣輸送管道的市場(chǎng)空間亦將快速增長(zhǎng)

來(lái)源:中國(guó)絕熱節(jié)能材料協(xié)會(huì)



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