氣凝膠:到2025年石化管道應用市場(chǎng)規模將達123億元

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



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目前,用于管道保溫的材料主要有硅酸鈣、復合硅酸鹽、巖棉等。這些保溫材料的導熱系數會(huì )隨著(zhù)環(huán)境溫度和濕度的上升而產(chǎn)生較大幅度的增大。為滿(mǎn)足不超過(guò)規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,對材料的運輸、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)、高效保溫的材料對熱力管道進(jìn)行節能技術(shù)改造,減薄保溫層厚度,降低管線(xiàn)熱損失,是熱力管道節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,避免了空氣的對流傳熱,氣凝膠很低的體積密度及納米網(wǎng)絡(luò )結構的彎曲路徑也阻止了氣態(tài)和固態(tài)熱傳導,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,使氣凝膠達到十分出眾的絕熱效果,甚至遠低于常溫下靜態(tài)空氣0.025W/(m·K)的導熱系數,達到0.013W/(m·K)以下。

對比傳統保溫材料,二氧化硅氣凝膠絕熱氈導熱系數僅為傳統保溫材料的1/3~1/5,保溫隔熱能力是傳統材料的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)穩定性。

根據論文《二氧化硅氣凝膠絕熱氈的應用及性能分析》,中國石化塔河煉化的常壓焦化裝置使用傳統的III型高溫玻璃棉氈保溫材料,后續管道保溫結構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)對高溫管道改造前后對比分析計算表明:

(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)于傳統保溫材料,突出表現為熱力管道起終點(diǎn)溫差明顯低于傳統保溫材料,保溫層厚度較傳統保溫材料降低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、超低導熱系數等性能,且使用壽命長(cháng),是煉油企業(yè)高溫管道的理想選擇。

使用氣凝膠做保溫層的厚度更加輕薄

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氣凝膠可有效阻斷熱傳遞途徑

以油氣輸送管道、油氣管道為例,據中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會(huì )會(huì )長(cháng)、工信部原部長(cháng)李毅中介紹,2021年我國油氣長(cháng)輸管線(xiàn)包括國內管線(xiàn)和國外管線(xiàn),總里程達到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,取600毫米,即0.6米計算。

據論文《SiO2氣凝膠纖維復合材料制備及其建筑節能領(lǐng)域應用的進(jìn)展》,對油氣管道進(jìn)行保溫需約20毫米氣凝膠氈。由此可計算得出,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。

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

根據國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)《“十四五”現代能源體系規劃》提出,2025年,全國油氣管網(wǎng)規模預計達到21萬(wàn)公里左右。

由此可以預計,2025年,油氣輸送管道領(lǐng)域的氣凝膠總市場(chǎng)空間可達817億元,假設滲透率提升至3%,氣凝膠在油氣輸送管道的市場(chǎng)規??蛇_24.5億元左右,對應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??缮仙?23億元,對應123萬(wàn)立方米需求。以上測算僅考慮油氣傳輸管道,未考慮煉廠(chǎng)的蒸汽管道和工藝管道等,若考慮在內市場(chǎng)空間或更大。

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