SH3010XXXX石油化工设备和管道隔热技术规范.docx

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SH3010XXXX石油化工设备和管道隔热技术规范

石油化工设备和管道隔热技术规范（SH3010-2000）

目次

1.

总则

2.

术语

、符号

2.1.

术语

2.2.

符号

3.

基本

规定

4.

隔热

结构的设计

4.1.

隔热材料的选择

4.2.

隔热层厚度

4.3.

隔热层厚度计算

4.4.

隔热结构

5.

隔热

结构的施工

5.1.

施工准备

5.2.

隔热层施工

5.3.

防潮层施工

5.4.

保护层施工

5.5.

安全保护

6.

检查

和验收

6.1.

质量检查

6.2.

交工技术文件

附录A关系表

1.0.1本规范适用于石油化工设备

1总则

（塔、换热器、容器、机泵等）和管道隔热工程的设计和施工。

本规范不适用于设备和管道的内隔热衬里设计和有特殊要求的管道、长输管道及临时设施隔热工程的设计和施工。

1.0.2隔热工程应根据工艺、节能、防结露和经济性等要求进行设计和施工。

1.0.3隔热工程的设计和施工，除执行本规范外，尚应符合现行有关标准、规范的规定。

2术语、符号

2.1术语

2.1.1隔热thermalinsulation为减少设备和管道内介质热量或冷量损失，或为防止人体烫伤、稳定操作等，在其外壁或内壁设置隔热层，以减少热传导的措施。

2.1.2保温hotinsulation为减少设备和管道内介质热量损失而采取的隔热措施。

2.1.3保冷coldinsulation为减少设备和管道内介质冷量损失而采取的隔热措施。

2.1.4防烫伤隔热personalprotectioninsulation为防止热管道烫伤人体而采取的局部隔热措施。

2.1.5裸管barepipe

无外隔热层的管道。

2.1.6经济保温厚度economicinsulationthickness

保温后的管道年热损失费用与保温工程投资的年份摊费用之和为最小值时的保温层计算厚度。

2.1.7表面温度保温厚度insulationthicknessforsurfacetemperature

根据规定的保温层外表温度，计算确定的保温层厚度。

2.1.8隔热材料insulationmaterial

为保温、保冷、防烫伤或稳定操作等目的而采用的具有良好隔热性能及其他物理性能的材料。

2.1.9隔热结构insulationstructure

一般由隔热层、防潮层和防护层组成的结构。

2.1.10隔热层insulationlagging（insulation）

为减少热传导，在管道或设备外壁或内壁设置的隔热体。

2.1.11保温层hotinsulationlagging（hotinsulation）

为保温目的设置的隔热层。

2.1.12保冷层coldinsulationlagging（coldinsulation）

为保冷目的设置的隔热层。

2.1.13防潮层moistureresistantlagging

为防止水或潮气进入隔热层，在其外部设置的一层防潮结构。

2.1.14保护层jacketing

为防止隔热层或防潮层受外界损伤在其外部设置的一层保护结构。

2.1.15支承圈surportring

固定在直立金属管道或设备外壁上，用以支承其上部隔热结构的金属圈。

2.1.16金属网metallicwiremesh

包裹隔热层用的金属丝纺织网。

2.1.17自攻螺钉self-tappingscrew

用于固定隔热层外金属保护层的具有自攻能力的螺钉。

2.1.18扌L带band

固定隔热层或金属保护层用的金属带。

2.2符号

/――介质的比热；

管材的比热；

■'――隔热层的外直径；

■'■■■■■――复合隔热外层的外直径；

■■'设备或管道外直径；

——热能价格；

■■――介质质量流量；

'm――C-1与C两点间管道内介质质量流量；

――任意结点i与前一结点i-1两点间管道内介质质量流量；

'介质融解热；

计息年数；

J――年利率（复利）；

上一一管道通过支吊架处的热（冷）损失的附加系数；

――管道实际长度；

――管道计算长度；

-•一一一计算分支结点C与前一结点C-1之间的管段长度;

亠，.•——任意分支结点i与前一结点i-1之间的管段长度；

■'隔热结构的单位造价；

-――以每平方米隔热层外表面表示的热（冷）损失量；

――以每米长度隔热层外表面表示的热（冷）损失量；

'——隔热层热阻；

■'――隔热层表面热阻

匸一一按复得计算的隔热工程投资偿还年份摊率；

设备和管道的外表面温度；

■'——环境温度；

——露点温度；

'――介质在管内冻结温度；

――分别为分支结点C与前一结点C-1处的温度；

一一管道内介质的终点温度；

'—算术平均温度；

二一一隔热层外表面温度；

――复合隔热结构中的内隔热层外表面温度；

:

——管道1点处或管道起点处的介质温度；

；管道2点处的介质温度；

“一一每米管长介质体积；

-――每米管壁介质体积；

――风速；

<■——隔热层外表面向大气的放热系数；

-——隔热层厚度；

巴一一内层隔热层厚度；

-――外层隔热层厚度；

――隔热材料及其制品的导热系数；

:

——复合隔热结构内层隔热材料及其制品的导热系数；

――复合隔热结构外层隔热材料及其制品的导热系数；

-■——介质密度；

-'.——管材密度；

――年运行时间；

-――防冻结管道允许液体停留时间；

――以每平方米隔热层外表面表示的最大允许热（冷）损失量；

Ij――以每米长度隔热层外表面表示的最大允许热（冷）损失量；

――燃料到厂价；

――燃料收到基低位发热量；

――锅炉热效率。

3基本规定

3.0.1下列设备和管道，应进行隔热

1工艺生产过程要求隔热的设备和管道（含管件、阀门等）；

2为减少设备和管道的热量或冷量损失；

3为防止外壁结露；

4为防止高温设备和管道散热对周围环境的影响；

3.0.2下列设备和管道，不应隔热

1工艺过程要求必须裸露的设备和管道；

2要求散热的设备和管道；

3对于直接通向大气的排凝、放空管道。

3.0.3需要经常维护而以无法采取其他防烫措施的不保温设备和管道，当表面温度超过60C时，应在

下范围内设置防烫伤隔热层：

1高于地面或工作平台2.1m以内者；

2离开操作平台0.75m以内者。

3.0.4常压立式圆筒形钢制储罐（以下简称储罐）具有下列要求之一者，应进行隔热：

1介质储存温度等于或大于50C；

2介质储存温度小于50C，储罐隔热后有利于满足生产工艺要求，并有明显的经济效益时；

3储存于浮顶罐、内浮顶罐的液体因降温在罐内壁产生凝结物而影响浮盘正常运行时；

4储罐罐壁外侧设有加热盘管时。

3.0.5储罐的隔热设计应与储存液体的加热方案统一考虑，并同时进行设计。

3.0.6储罐的隔热设计应按罐壁、罐顶分别进行，并符合下列要求：

1罐壁隔热厚度应按液体储存温度计算；

2罐顶隔热厚度应按液面以上气体空间的平均温度计算；

3液体储存温度等于或高于120C时，应对储罐罐顶、罐壁全部隔热。

液体储存温度低于95C时,

就仅对储罐罐壁隔热。

3.0.7储罐罐壁的隔热层高度，应高于储存液体的设计最高液位50mm。

4隔热结构的设计

4.1隔热材料的选择

4.1.1隔热材料及其制品的性能，应符合下列要求：

1隔热性能良好，有明确的导热系数方程或导热系数图表。

当平均温度等于或低于350C时，用

于保温层的隔热材料及其制品的导热系数不得大于0.12WmJ°C二；当平均温度低于27C时，用

于保冷层的隔热材料及其制品的导热系数不得大于0.064WmJCJ；

2硬质保温材料及其制品的密度不应大于300kg/m3、半硬质和软质保温材料及其制品的密度不应

大于200kg/m3、保冷材料及其制品的密度不应大于200kg/m3；

3硬质保温制品的抗压强度不应小于0.4MPa、硬质保冷制品的抗压强度不应小于0.15Mpa；

4隔热材料及其制品的pH值不应小于8；

5用于奥氏体不锈钢设备和管道上的隔热材料及其制品中的氯离子含量，应符合《工业设备及管

道绝热工程施工验收规范》GBJ126—89中的有关规定；

6隔热材料及其制品应具有安全使用温度和耐燃烧性能（不燃性、难燃性、可燃性）数据。

必要

时，尚应提供防潮性能（吸水性、吸湿性、防水性）、线膨胀率或收缩率、抗压强度、腐蚀或抗腐蚀性、

化学稳定性、热稳定性、渣球含量、纤维直径等的测试报告；

7阻燃型保冷材料及其制品的氧指数不应小于30。

4.1.2隔热材料及其制品，应按下列规定选择：

1设备和管道的保温结构应用非燃烧材料组成，保冷结构可由阻燃材料组成。

设备和管道的隔热

层除必须采用填充式结构外，宜选用隔热制品；

2保温材料及其制品的允许使用温度应高于设备和管道的设计温度；

3保冷材料及其制品的允许使用温度应低于设备和管道的设计温度；

4有多种可供选择的隔热材料时，应首先选用导热系数小、密度小、强度相对高、无腐蚀性、损

耗少、价格低、运输距离短、施工条件好的材料或制品。

当不能同时满足时，应选用单位综合经济效

益高的材料或制品；

5设备和管道表面温度高于或等于450C时，宜采用复合隔热结构或选用耐高温的隔热材料；

6保冷应选用闭孔型材料及其制品，不宜选用纤维材料或其制品；

7选用纤维材料制成的毡席类制品时可用玻璃布缝制；

8不宜选用石棉材料及其制品。

4.1.3所选择材料及其制品的各项技术性能，应由指定的检测机构按国家有关标准的规定测定合格。

4.1.4隔热材料及其制品的主要性能应符合表4.1.4的规定。

表4.1.4隔热材料及其制品主要性能

材料名称

使用密度/（kg/m3）

推荐使用

温度厂c

常温导热系数入0/

（W/（mC））

导热系数的参考计算

方程/（W/（mC））

抗压强度/MPa

超细玻璃棉制品

板

48

<300

<0.043

入=入O+0.00011tm

—

64〜120

<0.042

管

>45

<0.043

岩棉及矿渣棉

板

80

<250

<0.044

入=入o+0.00018tm

—

100〜120

<0.046

150〜160

<0.048

管

<200

<0.044

微孔硅酸钙

170

<550

<0.055

入=Xo+0.000116tm

0.4

220

<0.062

0.5

240

<0.064

0.5

硅酸铝纤维制品

120〜200

<900

<0.056

入=Xo+O.0002tm

—

复合硅酸

铝镁制品

板

45〜80

<600

<0.036

入=X0+0.000112tm

—

管（硬质）

<300

<0.041

0.4

聚氨酯泡沫

塑料制品

30〜60

—65〜80

<0.027

X=X0+0.00009tm

—

聚苯乙烯泡沫

塑料制品

>30

—65〜70

<0.0349

X=X0+0.00014tm

—

泡沫玻璃

150

196〜400

<0.06

X=X0+0.00022tm

0.5

180

<0.064

0.7

4.1.5保温材料的含水率不得大于7.5%（质量比）、防水率不得小于95%，软质保温材料的回弹率不

得小于90%。

保冷材料的含水率不得大于1%。

4.1.6防潮层材料应具有抗蒸汽渗透、防水、防潮、无毒、耐腐蚀的性能，且化学性能稳定，不得对隔热层和保护层产生腐蚀或溶解作用，吸水率不应大于1%。

4.1.7防潮层应选择夏季不软化、不流淌、不起泡，低温时不脆裂、不脱落的材料。

用于涂抹型防潮层的材料，其软化温度不应低于65C，粘结强度不应小于0.15MPa，挥发物不得大于30%。

4.1.8保护层应选择强度高，在使用条件下不软化、不脆裂且抗老化的材料。

其使用寿命不得小于设计

使用年限。

4.1.9保护层材料应具有防火、防潮、不燃、抗大气腐蚀的性能，且化学性能稳定，不腐蚀隔热层或防潮层。

4.1.10保冷用的粘结剂在使用温度范围内应保持有一定的粘结性能，在常温时粘结强度应大于0.15MPa。

泡沫玻璃用的粘结剂，在-196C时的粘结强度应大于0.05MPa。

4.1.11硬质保温材料的粘结剂、密封剂，应固化时间短、密封性能好，在设计年限内不开裂，且与主材性能相似。

4.2隔热层厚度

4.2.1设备和管道公称直径大于1m时，应按平面计算隔热层厚度；公称直径小于或等于1m时，应按

圆筒计算隔热层厚度。

4.2.2保温层的厚度计算，应符合下列原则：

1工艺无特殊要求时，应以经济厚度法计算保温层厚度。

当经济厚度偏小，且散热损失量超过最

大允许散热损失时，应用最大允许热损失量的厚度公式进行校核；

2防烫伤部位的保温层，应按表面温度法计算厚度，保温层外表面温度不宜超过60C；

3延迟冻结、凝固、结晶时间或控制物料温降的保温层，应按热平衡法计算厚度。

423保冷层的厚度计算，应符合下列原则：

1为减少冷量损失的保冷层，应采用经济厚度法计算厚度；

2为防止外表面结露的保冷层，应采用表面温度法计算厚度；

3工艺上允许一定量冷损失的保冷层，应用热平衡法计算厚度。

校核外表面温度，应高于露点温度1〜3C。

4.2.4隔热层的厚度不应小于20mm，且宜按10mm递增。

4.3隔热层厚度计算

4.3.1用经济厚度法计算保温或保冷层厚度时，应按下列公式计算：

1平面保温或保冷层

t-t

=1.89710一3

YPiS

（4.3.1-1）

（4.3.1-2）

i（1i）n

（1i）n_1

2圆筒保温或保冷层

（4.3.1-3）

（4.3.1-4）

i（1i）n

（1i）n-1

=Do_Di

2

（4.3.1-5）

以上式中S――隔热层厚度，m;

fn——热能价格，元/（106kJ）；

入一一隔热材料制品导热系数，W/（m•C）；

t――年运行时间，h；

a——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2•C）；

Do――隔热层的外直径，m；

Di设备或管道外直径，m；

t――设备和管道的外表面温度，C；

ta――环境温度，C；

Pi隔热结构的单位造价，元/m3；

S――按复利计算的隔热工程投资偿还年分摊率，％;

n――计息年数，年；

i――年利率（复利），％。

注：

计算出d|nD0值后，Do可用猜算法求得s值也可从附录a中查取（下同，略）

Di

432用表面温度法计算保温或保冷层厚度时，应按下列公式计算:

1平面保温或保冷层

2圆筒保温或保冷层

R+Rs

（4.3.3-1）

式中Q――以每平方米隔热层外表面表示的散热损失量，W/m2；

t――设备和管道的外表面温度，C；

ta――环境温度，C；

Ri――隔热层热阻，m2•C/W；

Rs――隔热层表面热阻，m2・C/W；

S――隔热层厚度，m；

入一一隔热材料制品导热系数，W/（m•C）；

a——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2•C）；

2圆筒保温或保冷层

式中

q-

-以每米长度隔热层外表面表示的散热损失量，W/m;

t

—设备和管道的外表面温度，c；

ta

-环境温度，c；

Ri

—隔热层热阻，m•C/W;

Rs

隔热层表面热阻，m「C/W;

入一

-一隔热材料制品导热系数，W/（m•C）;

a

-隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2•C）；

Do

-隔热层的外直径，m；

Di

设备或管道外直径，m。

4.3.4

最大允许冷损失量，应按下式计算：

当

ta-tdW4.5时，[Q]=（ta-td）a

（4.3.4-1）

当

ta-td>4.5时，[Q]=4.5a

（4.3.4-2）

式中

ta-

-环境温度，c；

td

—露点温度，c；

[Q]-

-—以每平方米隔热层外表面表示的最大允许冷损失量，W/m2；

a

-一隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2•C）,可取8.141。

4.3.5

最大允许热损失量，可按表4.3.5查得。

表435最大允许热损失量

设备管道外表

面

温度t/C

隔热层表面最大允许

热损失量（Q）/（W/m2）

设备管道外表

面

温度t/C

隔热层表面最大允许

热损失量（Q）/（W/m2）

常年运行

季节运行

常年运行

季节运行

50

58

116

500

262

—

100

93

163

550

279

—

150

116

203

600

296

—

200

140

244

650

314

—

250

163

279

700

330

—

300

186

308

750

345

—

350

209

—

800

360

—

400

227

—

850

375

—

450

244

—

4.3.6保温层外表面温度，应按下列公式计算:

1平面保温层

式中ts——隔热层外表面温度，c；

2

Q――以每平方米隔热层外表面表示的散热损失量，W/m;

Rs――隔热层表面热阻，平面，m2「C/W;

ta――环境温度，C；

a——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2•C）；

2圆筒保温层

1无分支管道

J-ta

当—a>2时:

t2一ta

（438-2）

（438-3）

D「Dj

lav2时:

七2-ta

（438-4）

（438-5）

D。

-Dj

2

Lc二KrL

2分支管道

a按下式计算分支点处的温度：

L（c」）_c

tc二t（c」）-魚-tn）G（.CJ）C

J.L（i4）匚7G

（2）i

（438-6）

式中t1——管道1点处或管道起点处的介质温度，C；

t2――管道2点处的介质温度，C;

ta――环境温度，C；

Do――隔热层的外直径，m；

Dj设备或管道外直径，m;

入一一隔热材料制品导热系数，W/（mc）；

――介质质量流量，kg/h；

G（C4）c――C-1与C两点间管道内介质量流量，kg/h；

Guj）—』任意结点j与前一结点j-1两点间管道内介质质量流量，kg/h；

——介质的比热，J•kg-1•C-1；

2

a——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（mC）;

「――隔热层厚度，m;

Kr——管道通过支吊架处的热（或冷）损失的附加系数，可取1.05~1.15;

Lc――管道计算长度,

L（c」）C——计算分支结点

C与前一结点C-1之间的管段长度,

m；

L（』）t——任意分支结点

i与'前一结点I-1之间的管段长度,

m；

tC――分支结点C处的温度,

C；

t（c/）分支结点C的前一结点

C-1处的温度，C；

tn――管道内介质的终点温度,

C。

b当逐段按无分支管道计算保温层厚度时，各分支点的温度计算出后，再按公式438-1及438-3

计算各分支管道的隔热层厚度。

4.3.9

1

液体管道防冻结的保温层厚度应按下列公式计算:

-般液体管道

-

InD。

2（t—tfr）（VPC+Vp

Krfr

PpCP）0.25VpHfr兀D。

。

ttfr-2ta

tfr一ta

（439-1）

D。

-Dj

2

（439-2）

2对钢制水管道可简化如下:

「

宀2二

Di

Krfr

2000+10V1

•「也ta一

二D-■

o

（439-3）

式中

Do――隔热层的外直径，m；

Dj设备或管道外直径，m;

隔热材料制品导热系数，W/（m・C）；

Kr――管道通过支吊架处的热（或冷）损失的附加系数，可取1.05~1.15;

4.3.10

1

――设备和管道的外表面温度，c；

■fr――防冻结管道允许液体停留时间，h;

tfr――介质在管内冻结温度，C；

ta――环境温度，C；

3

V――每米管长介质体积，m/m；

3

VP――每米管长管壁体积，m/m；

'――介质密度，kg/m3；

3

――管材密度，kg/m；

C――介质的比热，J/（kg-C）；

Cp管材的比热，J/（kgC）；

Hfr介质融解热，J/kg；

——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2C）；

:

――隔热层厚度，m；

双层异材保温或保冷层厚度，应按下列公式计算：

平面双层异材保温或保冷层厚度

a内层厚度

:

二1（t一仁）

（4310-1）

b外层厚度

（七出］

（4310-2）

2圆筒双层异材保温或保冷层厚度计算a内层厚度

2'1'_t。

）Dmo（'■Q）

（4310-3）

（4.3.10-4）

b双层异材保温或保冷层总厚度

（4310-6）

Dmoln

Dm。

DT

式中――内层隔热层厚度,

2――外层隔热层厚度,

_2〔丸1©-t。

）+丸2（t。

-ta）Z-2

1

=2（Dmo-Di）

1――复合隔热结构内层隔热材料及其制品的导热系数,

W/（mc）；

（4310-5）

2――复合隔热结构外层隔热材料及其制品的导热系数

W/（mc）；

设备和管道的外表面的温度，c；

t。

——复合隔热结构中的隔热层外表面温度，C；

ta――环境温度，C；

Q1――以每平方米隔热层外表面表示的最大允许散热损失量,

W/m2；；

2

——隔热层外表面向大气的放热系数，W/（m2-C）；

；――隔热层厚度，m；

Do――隔热层的外直径，m;

Di设备或管道外直径，m；

Dmo――复合隔热外层的外直径，m。

4.3.11双层异材保温或保冷的热（或冷）损失量，应按下列公式计算：

1平面双层异材保温或保冷的热（或冷）损失量

t-ta

（4311-1）

2圆筒双层异材保温或保冷的热（或冷）

损失量

（4.3.11-2）

DoDmosDmo

DiDo

式中一一内层隔热层厚度，m;