Zalety filcu aerożelowego w sektorze LNG

Aktualny stan izolacji LNG:

W technologii LNG i innych projektach kriogenicznych temperatury dla urządzeń nisko- i ultraniskotemperaturowych mieszczą się zazwyczaj w przedziale od -40 do -170 stopni Celsjusza. Do najczęściej stosowanych materiałów izolacyjnych kriogenicznych należą PUR/PIR, spienione szkło, guma i plastik, modyfikowana pianka fenolowa itp. Materiały te charakteryzują się znaczną poprawą zarówno pod względem wydajności, jak i konstrukcji w porównaniu do wcześniej stosowanych materiałów perlitowych. Skuteczność izolacji kriogenicznej nie tylko wpływa na ogólną wydajność sprzętu, ale odgrywa również kluczową rolę w bezpieczeństwie obiektu. Odpowiednie materiały izolacyjne nie tylko redukują zużycie energii i minimalizują utratę chłodu, ale także zapewniają zgodność z przepisami ochrony środowiska, co przekłada się na bezpieczeństwo produkcji i większe korzyści ekonomiczne. Wydaje się, że pojawienie się materiałów izolacyjnych przypominających aerożel jest stworzone specjalnie do izolacji kriogenicznej i jest już szeroko stosowane zarówno w kraju, jak i za granicą.

Aktualny stan chłodzenia LNG:

Tradycyjne materiały charakteryzują się szybkim pogarszaniem się właściwości izolacyjnych, co powoduje wysokie koszty konserwacji.
Niewystarczająca izolacja i znaczna utrata chłodu w przypadku tradycyjnych materiałów stwarzają zagrożenia podczas przechowywania i transportu gazu ziemnego lub innych sprężonych gazów.
Duża grubość tradycyjnych materiałów utrudnia projektowanie gęsto ułożonych rurociągów.
Zła izolacja prowadzi do korozji spowodowanej kondensacją pary wodnej na rurach.
Nadmiar skroplonej wody może łatwo spowodować, że warstwa izolacyjna stanie się nieskuteczna.
Materiały organiczne są wodoodporne, ale nie spełniają wymogów ochrony przeciwpożarowej.

Zalety supermateriału aerożelowego:

Optymalna stabilność w niskich temperaturach; może utrzymać wydajność chłodzenia nawet w temperaturze -200 ℃ bez pękania.
Doskonała stabilność wymiarowa; Specjalna struktura nanometryczna wytrzymuje naprężenia wewnętrzne wywołane rozszerzaniem się rurociągu bez konieczności stosowania złączy dylatacyjnych.
Doskonała hydrofobowość materiału aerożelowego skutecznie zapobiega wnikaniu wody w powierzchnię rurociągów metalowych, zapobiega korozji oraz utrzymuje efekt izolacyjny.
Nieorganiczny skład materiału, głównie SiO2, bez klejów, zapewnia stabilną pracę, bezpieczeństwo, ognioodporność i wydłużoną żywotność.
Wygodne cięcie i konstruowanie materiałów, co skutkuje niskimi kosztami konserwacji.
Wyższa wydajność chłodzenia; Przewodność cieplna w temperaturze pokojowej wynosi zaledwie 0,018 W/m·K, a w bardzo niskich temperaturach jest ona mniejsza niż 0,01 W/m·K. Znacznie zmniejsza to wymaganą grubość warstwy chłodzącej, efektywnie redukuje straty chłodzenia i optymalizuje konstrukcję gęsto ułożonych rurociągów.

Porównanie wydajności aerożelu i tradycyjnych materiałów chłodzących:

	Podkładka filcowa z kompozytu aerożelowego	szkło piankowe	Politrimeryczny ester cyjanianowy PIR
Przewodność cieplna W/(m·K).	0,010~0,020	0,050~0,080	0,030~0,040
Gęstość objętościowa (kg/m³)	190	150~240	50~180
Grubość izolacji zimnej	0.50	2	1
Szybkość wchłaniania wody (obj.-%)	0.36	2	1.5
Wodoodporność	Całkowite uszczelnienie, hydrofobowość ≥ 99 %, nanostruktura. Konstrukcja może skutecznie przeciwstawić się rozmrażaniu i tworzeniu się szronu	Niewłaściwe uszczelnienie wymaga dodatkowych środków uszczelniających	Niewłaściwe uszczelnienie wymaga dodatkowych środków uszczelniających
Możliwość budowy	Można zwijać w rolki i formować części, charakteryzuje się dobrą elastycznością i prostą konstrukcją	Bardzo źle, duża strata	Zwykły, można go spieniać na miejscu, ale jednorodność piany jest słaba.
Stabilność w ekstremalnie niskich temperaturach	Doskonała, oczekiwana żywotność 5-10 lat	Umiarkowana stabilność, żywotność około 2 lat	Łatwe starzenie się, zmniejszona wytrzymałość, słaba stabilność, wymiana wymagana po 6 miesiącach do 1 roku
Stabilność wymiarowa	0.45%	ramię	ramię
Możliwość ponownego użycia	Możliwość ponownego użycia podczas demontażu i konserwacji	Kruche po rozmontowaniu i bezużyteczne	Kruche po rozmontowaniu i bezużyteczne

Porównanie ekonomiczne aerożelu i tradycyjnych materiałów chłodniczych:

	Koc izolacyjny aerożelowy	szkło piankowe	PIR
Przewidywana grubość warstwy izolacyjnej (mm)	40	160	80
Oczekiwana temperatura powierzchni (℃)	30	30	30
Objętość materiału izolacyjnego (m³)	17.5	140	45.2
Główne koszty materiałów (w tysiącach juanów)	18	14	7
Koszty materiałów budowlanych i pomocniczych (w tysiącach juanów)	3	8	5
Sytuacja utraty chłodzenia	1/3	2	1
Sytuacja konserwacyjna	Prawie nieistotne, nawet w przypadku uszkodzeń fizycznych. Łatwy do naprawy	Minimalny nakład pracy związany z konserwacją; Po osiągnięciu końca okresu eksploatacji zaleca się całkowitą wymianę.	Istotne problemy związane z wiekiem; wymaga poważniejszych napraw co 3–6 miesięcy, a koszty konserwacji wahają się od 10 000 do 20 000 juanów na incydent.
Rurociąg zakopany	Mała objętość: Jeśli prace ziemne stanowią jedną trzecią kosztów transportu konwencjonalnego rurociągu prefabrykowanego, skutkuje to niższymi kosztami transportu ze względu na zmniejszoną objętość.	Objętość jest zbyt duża i dlatego niepraktyczna do stosowania jako rurociąg prefabrykowany.	Objętość jest duża i przez to niepraktyczna w produkcji prefabrykowanych rurociągów.

Uwaga: Obliczenia dotyczą rurociągu o średnicy 100 mm i długości 1 km.

Oznaczono Aerożel