Vorteile von Aerogel-Filz im LNG-Bereich
Aktueller Stand der LNG-Isolierung:
In der LNG-Technik und anderen kryogenen Projekten liegen die Temperaturen bei Geräten mit niedrigen und ultraniedrigen Temperaturen normalerweise zwischen -40 und -170 Grad Celsius. Die am häufigsten verwendeten kryogenen Isolationsmaterialien umfassen PUR/PIR, geschäumtes Glas, Gummi und Kunststoff, modifizierten Phenolharzschaum usw. Diese Materialien stellen im Vergleich zu den zuvor verwendeten Perlitmaterialien eine erhebliche Verbesserung sowohl in der Leistung als auch im Bau dar. Die Effizienz der kryogenen Isolierung wirkt sich nicht nur auf die Gesamteffizienz der Ausrüstung aus, sondern spielt auch eine entscheidende Rolle für die Sicherheit der Anlage. Geeignete Isolationsmaterialien reduzieren nicht nur den Energieverbrauch und minimieren den Verlust von Kälte, sondern bieten auch Gewährleistung für die Einhaltung von Umweltvorschriften, um eine sichere Produktion zu gewährleisten und bessere wirtschaftliche Vorteile zu schaffen. Das Auftreten von aerogelartigen Isolationsmaterialien scheint maßgeschneidert für die kryogene Isolierung und wird bereits in großem Umfang sowohl im Inland als auch international angewendet.
Aktueller Stand der LNG-Kühlung:
- Traditionelle Materialien zeigen eine rasche Verschlechterung der Isolierleistung, was zu hohen Wartungskosten führt.
- Unzureichende Isolierleistung und erheblicher Kälteverlust bei traditionellen Materialien bergen Risiken für die Lagerung und den Transport von Erdgas oder anderen komprimierten Gasen.
- Die große Dicke traditioneller Materialien erschwert die Gestaltung dicht angeordneter Rohrleitungen.
- Die schlechte Isolierung führt aufgrund von Kondensation an den Rohren zu Korrosion.
- Überschüssiges Kondensationswasser macht die Isolierungsschicht leicht unwirksam.
- Organische Materialien sind wasserdicht, erfüllen jedoch nicht die Anforderungen des Brandschutzes.
Vorteile des Aerogel-Supermaterials:
- Optimale Stabilität bei niedrigen Temperaturen; kann die Kühlleistung selbst bei -200 ℃ ohne Rissbildung aufrechterhalten.
- Hervorragende dimensionale Stabilität; die nanoskalige spezielle Struktur widersteht inneren Spannungen durch die Ausdehnung der Pipeline, ohne dass Dehnungsfugen erforderlich sind.
- Ausgezeichnete Hydrophobie des Aerogel-Materials verhindert effektiv das Eindringen von Wasser in die Oberfläche von Metallrohrleitungen, verhindert Korrosion und erhält die Isolierwirkung.
- Anorganische Materialzusammensetzung, hauptsächlich SiO2, ohne Klebstoffe, gewährleistet stabile Leistung, Sicherheit, Feuerbeständigkeit und eine verlängerte Lebensdauer.
- Bequeme Materialzuschnitte und Konstruktion, was zu niedrigen Wartungskosten führt.
- Überragende Kühlleistung; die Wärmeleitfähigkeit bei Raumtemperatur beträgt nur 0,018 W/m·K, und bei ultraniedrigen Temperaturen beträgt die Wärmeleitfähigkeit <0,01 W/m·K. Dies reduziert signifikant die erforderliche Dicke der Kühlungsschicht, senkt effektiv den Kühlverlust und optimiert die Gestaltung dicht angeordneter Rohrleitungen.
Leistungsvergleich zwischen Aerogel und traditionellen Kühlmaterialien:
Aerogel-Komposit-Filzpad | Schaumglas | Schaum PIR Polytrimerer Cyanatester | |
Wärmeleitfähigkeit W/(m·K). | 0,010~0,020 | 0,050~0,080 | 0,030~0,040 |
Schüttdichte (kg/m³) | 190 | 150~240 | 50~180 |
Dicke der Kälteisolierung | 0.50 | 2 | 1 |
Wasserabsorptionsrate (Vol.-%) | 0.36 | 2 | 1.5 |
Wasserdichtigkeit | Gesamtabdichtung, Hydrophobie ≥ 99 %, Nanostruktur. Struktur kann Tau- und Frostbildung wirksam widerstehen | Eine schlechte Abdichtung erfordert zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen | Eine schlechte Abdichtung erfordert zusätzliche Abdichtungsmaßnahmen |
Konstruierbarkeit | Lässt sich zu Rollen und Formteilen zusammenrollen, mit guter Flexibilität und einfacher Konstruktion | Sehr schlecht, hoher Verlust | Normal, kann vor Ort aufgeschäumt werden, die Schaumgleichmäßigkeit ist jedoch schlecht. |
Stabilität bei extrem niedrigen Temperaturen | Hervorragend, erwartete Lebensdauer 5-10 Jahre | Mäßige Stabilität mit einer Lebensdauer von ca. 2 Jahren | Leicht zu altern, reduzierte Festigkeit, schlechte Stabilität, Austausch nach 6 Monaten bis 1 Jahr erforderlich |
Dimensionsstabilität | 0.45% | arm | arm |
Wiederverwendbarkeit | Bei Demontage und Wartung wiederverwendbar | Zerbrechlich bei der Demontage und unbrauchbar | Zerbrechlich bei der Demontage und unbrauchbar |
Economic Comparison between Aerogel and Traditional Refrigeration Materials:
Aerogel-Isolierdecke | Schaumglas | PIR | |
Erwartete Dicke der Isolierschicht (mm) | 40 | 160 | 80 |
Erwartete Oberflächentemperatur (℃) | 30 | 30 | 30 |
Volumen des Dämmmaterials (m³) | 17.5 | 140 | 45.2 |
Hauptmaterialkosten (in Tausend Yuan) | 18 | 14 | 7 |
Bau- und Hilfsmaterialkosten (in Tausend Yuan) | 3 | 8 | 5 |
Kühlverlustsituation | 1/3 | 2 | 1 |
Wartungssituation | Nahezu vernachlässigbar, selbst im Falle eines physischen Schadens. Leicht zu reparieren | Minimaler Wartungsaufwand; Nach Erreichen des Lebensendes wird ein kompletter Austausch empfohlen. | Erhebliche Altersprobleme; erfordert alle 3–6 Monate größere Reparaturen, wobei die Wartungskosten zwischen 10.000 und 20.000 Yuan pro Vorfall liegen. |
Vergrabene Pipeline | Kleines Volumen: Wenn das Erdbauprojekt ein Drittel der herkömmlichen vorgefertigten Rohrleitung ausmacht, führt dies aufgrund des reduzierten Volumens zu geringeren Transportkosten. | Das Volumen ist zu groß und daher für den Einsatz als vorgefertigte Rohrleitung unpraktisch. | Das Volumen ist groß und daher für die Herstellung vorgefertigter Rohrleitungen unpraktisch. |
Hinweis: Die Berechnungen basieren auf einer Pipeline mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Länge von 1 km.