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第二届建筑表皮设计与应用国际大会(DAF)

第十七届亚洲建筑表皮设计与材料展览会

同期举办:第十九届上海国际保温材料与节能技术展览会

2021亚洲金属建筑设计与产业博览会

2021年12月22-24日      上海新国际博览中心

同期举办:

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钛纳硅超级绝热材料保温节能技术

一、技术名称:钛纳硅超级绝热材料保温节能技术

二、技术所属领域及适用范围:保温:陶瓷、玻璃、耐火材料等窑炉保温;钢铁、有色金属加工、电石、黄磷等炉体保温;原油贮罐及管道保温;化工、化肥设备管道;供暖管道保温;电热厨电;太阳能光热发电保温;保冷:液化气体(LNG、液氮、液氧等)船、贮罐及管道保冷;冷库、冷藏车辆、冰箱冷柜保冷;保温或保冷:航空航天器、舰船、火车、飞机、建筑的保温隔热。

三、与该技术相关的能耗及碳排放现状

1.平板玻璃窑炉墙砌筑及保温、能耗情况
  玻璃窑炉的炉体保温材料一般为轻质保温砖、磷酸盐珠光体、珍珠岩等,这些保温材料的导热系数较高,通常在0.05 W/m•K(常温)以上,即使使用厚度较大,散热量仍然很大。玻璃窑炉体散热量可占玻璃熔化总能耗的1/3。而美国、日本等发达国家仅通过提高保温材料性就能取得约30%的节能效果,与国外先进水平相比,我国璃窑炉能耗比国外高30%左右。

2.陶瓷行业炉窑保温、能耗情况
  目前,我国陶瓷行业的辊道窑都是标准化、系列化设计制造,辊道窑外壁散热热耗高达20%以上。我国陶瓷工业的能源利用率与国外相比差距较大,发达国家的能源利用率一般高达50%以上,而我国仅达到28%-30%。
  目前该技术可实现节能量4万tce/a,CO2减排约11万t/a。

四、技术内容

1.技术原理
  在诸多的工业、民用、军事领域中,存在大量的需要保温(或保冷)的设备或场所,传统的绝热材料由于较差的保温性能、阻燃性能和使用寿命,在这些领域的热能损失仍然较大,特别是在超高温(或超低温)的设备上;同时,保温材料更换频繁,也存在安全性问题。
  本项目技术的基本原理是使用钛纳硅超级绝热材料,替代或部分替代或结合传统绝热材料;由于本材料的绝热性能远远优于传统的绝热材料,所以在使用时表面能量损失极少,从而达到明显的节能效果或更优秀的保温设计方案;同时钛纳硅材料为A1级不燃材料,安全环保;使用效果稳定,寿命长。

2.关键技术
(1)气凝胶中纳米级孔洞中的空气不能自由流动,消除了空气对流传热;
(2)气凝胶中高达80%以上的成分是空气,固体成分少,且热传导路径细长,从而大大减轻了固体热传导;
(3)纳米级孔洞的孔径(大部分为20-50nm)小于空气分子自由程(70nm),大大减弱了空气分子发生碰撞而形成的热传导;
(4)存在大量的气固界面,并添加了特殊的遮光剂,大大阻隔了热辐射。

3.工艺流程气凝胶超级绝热保温材料的立体结构及分子结构见图1。

图1 气凝胶超级绝热保温材料的立体结构图和分子结构图

五、主要技术指标
1.颜色:白色、黄色-黄褐色、黑色;
2.厚度:3、6、8、10 mm;
3.尺寸:宽1440mm,长20-100m;
导热系数0.014-0.016 W/m·K(GB/T 10295-200(8);

六、技术鉴定、获奖情况及应用现状
  该技术于2012年通过中国建材联合会组织的科技成果鉴定。目前,该技术已经在浮法玻璃生产线上、陶瓷生产线、油田蒸汽管道、原油贮罐的罐顶保温、光热发电高温管道保温上成功使用,节能效果明显。其中,在玻璃窑炉上使用后的散热率可下降6%-10%。

七、典型应用案例

  典型案例1
  应用单位:海南中航特玻材料有限公司
  技术提供单位:常州循天节能科技有限公司
  建设规模:550吨/天高档浮法玻璃生产线窑炉节能保温工程,采用了合同能源管理模式,于2013年12月27日-2014年1月14日组织实施。该项目采用了钛纳硅技术为核心的组合保温技术,对窑炉的熔化部大碹、澄清部大碹、蓄热室大碹、蓄热室墙体、胸墙、小炉等部位,保温总面积871㎡,钛纳硅超级绝热彩料使用2613㎡。保温前单耗2164kcal/kg玻璃液,保温后2096 kcal/kg玻璃液,节能率3.14%;年节约天然气213.2万m³,节能技改投资额:310万元,年经济效益426万元;年节约标煤1948吨,减排CO25182吨,投资回收期10个月。

  典型案例2
  应用单位:江苏华尔润集团6号线
  技术提供单位:常州循天节能科技有限公司
  建设规模:500吨/天高档浮法玻璃生产线窑炉节能保温工程,采用了合同能源管理模式,于2011年7月18日-7月30日组织实施。该项目采用了钛纳硅技术为核心的组合保温技术,对窑炉的熔化部大碹、澄清部大碹、蓄热室大碹、蓄热室墙体、胸墙、小炉等部位,保温总面积897㎡,钛纳硅超级绝热彩料使用2690㎡。保温前单耗6480.8kj/kg玻璃液,保温后6202.9 kj/kg玻璃液,节能率4.28%;燃料石油焦,年节约1497吨,效益224.5万元;年节约标煤1751吨,减排CO24657 吨。

八、推广前景及节能减排潜力
  预计未来五年,可在浮法玻璃行业推广50条生产线,建筑陶瓷行业推广5000条生产线,有色金属、钢铁等行业可推广20%,可形成的年节能能力为25万tce,年减排能力约66万tCO2/a。

  来源:中国节能产业网




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