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【摘要】本文通过核电站常规岛与火电厂效率参数对比，说明核电站保温的重要性，介绍了核电厂保温材料、保温结构特殊要求，供核电站保温技术管理、施工人员参考。
【关键词】核电;常规岛;保温;导热系数;节能减排
Abstract：In this paper，the efficiency parameters compared the conventional island（CI）of nuclear power plant with thermal power plant，illustrate the importance of nuclear power plant thermal insulation. And introduction the nuclear power plant insulation material，special insulation structure for thermal insulation technology management，construction personnel reference.
Keywords：nuclear power;CI;insulation;thermal conductivity;energy saving
1.引言
随着我国经济的快速发展，环境却日益恶化，大气污染尤其严重，2013年全国1/4的城市出现了“雾霾”天气。为了应对严重的环境问题，节能减排，提高能源的利用率已经成为了国家战略手段、全民行动。
核电有效地解决了环境和能源问题。我国核电从自行设计、建造第一座30万千山核电站起，目前已建成浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。相对于火电，核电是清洁能源，消耗资源少，不排放温室气体，对环境影响小，越来越被公众认可。而核电站内的保温绝热工程事关热损失，直接影响核电站的发电效率。
2.核电站保温工程的重要性
核电站的工作原理就是将核能转换为热能，再利用热能通过汽轮发电机组转化为电能，与火电发电厂一样属于热力发电。核电站除核岛与火电厂不同外，常规岛的设备与火电厂基本相同。由于核电站蒸汽压力低（主蒸汽工作温度为280℃）、流量大的特点，核电站管道尺寸都比较大，疏水管道较多，造成常规岛保温工程比普通火电大很多。
项目
种类 参数 总焓降 新汽量 装置效率
℃/℃/bar KJ/Kg T/h
核电1000MW 280/269/64.3 1027.47 5808 37.40%
火电1000MW 600/600/250 1758 2747 48.90%
据计算，若因保温工程不力，造成热量损失，核电站的热量损失将是火电厂热量损失的2.1倍，故核电站保温工程的重要性更加重要。
同时由于核电站设计寿命长，目前CPR1000二代加核电站设计寿命为40年，AP1000、EPR三代核电站设计寿命为60年，规划中的四代及后续核电站设计寿命更长。这么长的寿命期内，如果保温工程做得好，可以大大减少热量损失，提高核电站的经济效益。
3.核电站常规岛保温材料情况
目前，国内火电厂常用的保温材料有岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等，而核电站常规岛保温材料主要有复合硅酸盐（普通型、憎水型）、硅酸铝针刺毯、纳米保温材料。
复合硅酸盐保温材料导热系数70℃为0.045W/（m·K），容重为60-110Kg/m3，是由纤维材料和颗粒集料复合而成，颗粒材料内部呈微小封闭多孔结钩，颗粒之间为松散后的短纤维填充，粘结剂用量较少，对流和辐射传热小，综合传热效率低，实际应用中显示出良好的保温性能，尤其在150℃以上时，随着温度升高，导热系数的增加比较平稳。其导热特性与硅酸钙绝热制品相似，但比硅酸钙制品要小。这种复合型结构的保温材料恨据使用的要求可以做成涂料、制品及毡等多种形式，可以说是近几年发展起来的新型保温材料。
普通型复合硅酸盐保温材料不能够防水，主要应用于常规岛汽水管道、阀门、设备的保温。憎水型复合保温材料比普通型防水性能较好，主要应用于高低壓加热器、除氧器、给水泵等常规岛辅助设备的保温。
硅酸铝针刺毯保温材料导热系数50℃为0.046W/（m·K），容重为90-130Kg/m3，是将不加粘接剂的硅酸铝棉采用针刺方法，使其纤维相互钩织，制成的柔性毯装制品。在中性、氧化气氛下长期使用时，硅酸铝针刺毯仍能保持良好的抗拉强度、韧性和纤维结构，且耐高温达950-1400℃，并具有化学稳定性、热稳定性、吸音降噪性能，抗拉强度大、导率低、热容量低的特性。
硅酸铝针刺毯保温材料主要应用于汽轮机本体设备、管道的保温，如主汽门、导汽管、汽水分离再热器、疏水器等高温管道、设备的保温。
纳米保温材料是以气溶胶的方式制造的，主要成分是SiO2，容重200～300kg/m3。由于材料的空隙超级小（小于50nm），所有的空气分子不但不能对流，而且也失去了布朗运动的能力，而处于与真空非常接近的状态，因此就有了比静止空气更低的导热系数。常温下，静止空气的导热系数是0.026W/（m·K），而纳米保温材料在100℃时的导热系数只有0.022W/（m·K），400℃时0.029W/（m·K），800℃时0.040W/（m·K），并具有耐高温、强度高、稳定性好、抗腐蚀等特性，但价格昂贵。
纳米保温材料主要应用于常规岛空间受限的热力系统管道、设备的保温，如主给水泵、主蒸汽管、阀门受限部位的保温。
4.核电站常规岛保温的特殊要求
保温就是将保温材料覆盖在设备、管道及其附件上，以达到减少散热损失或降低其外表面温度的目的而采取的措施，主要由防锈层、保温层、保护层组成。相对于火电厂保温，核电站常规岛保温有以下特殊要求： 4.1 保温金属外壳厚度增加
保温金属外壳（护）除了防常规大气腐蚀外，还有支撑、保护保温层，美化保温结构外观的作用，常用的材料为铝合金板与不锈钢板。常规岛保温金属外（护）以较为加工、成型的铝合金板，主要设备如除氧器、高低压加热器、汽水分离再热器均采用1.6mm厚的铝合金板，公称直径≥DN80mm的管道、设备、阀门采用1.2mm厚的铝合金板，DN80mm以下的管道系统采用0.6mm厚的铝合金板。与常规火电厂相比，保温金属外壳厚度平均增加0.3mm以上。
4.2 保温结构不同
常规火电厂除氧器、高低压加热器保温常采用设备壁上焊接钩钉，用其拴住不锈钢丝网将保温材料箍在设备上。由于容器上部保温层没有防下陷的有效固定，底部保温层没有均匀的承担措施，长期运行后会出现保温结构下坠。为了解决此问题，核电站对常规岛除氧器、高低压加热器保温结构进行了改进，在容器外壁径向布置扁钢钢箍，间距320mm;将丝杆一端与扁钢焊接，丝杆长度根据保温厚度而定，間距300mm;保温材料铺设完毕后，再用不锈钢丝网绑扎，并固定在丝杠上;丝杠顶端焊接扁钢圈，扁钢圈之间沿容器轴向焊接扁钢，间距650mm。为了减少热量流失，增加保温效果，在扁钢箍与容器外壁间加装了隔热垫。如此复杂的保温结构，把保温材料与容器做成了一个整体，解决上部塌陷、底部下坠的问题。
4.3 阀门保温壳
常规火电厂普遍采用外购的玻璃钢阀门保温壳，安装、拆卸方便，外观漂亮。
但因核电站常规岛厂房受限，阀门数量多，造成成型的玻璃钢阀门壳无法正常安装。现场安装时，只能把玻璃钢阀门壳进行切割，安装后用铝合金带接缝，用自攻螺钉固定，被称为“金镶玉”保温方法。即使用此方法，部分阀门壳也无法安装，现场根据阀门的尺寸、结构、安装位置，制作铝合金阀门壳，并把保温材料用钩钉、不锈钢丝网固定在阀门壳内。
5.结论
综上所述，无论是采用新的保温材料，还是新的保温结构，都说明核电站常规岛保温更要求环保节能、结构牢固、性能稳定。在节能减排成为主流的今天，一台1000MW核电机组每年可减少250万吨标准煤消耗，减排二氧化碳600万吨、二氧化硫5.75万吨、氮氢化物3.75万吨，环保效应相当于新增森林面积1.65万公顷。核电是现在以及未来稳定可靠的清洁能源，是节能减排的重要力量，只有将核电站保温设计更合理，采用导热系数更低、稳定性更好的保温材料，减少热量损失，才能为国家节能减排做出更大的贡献。
参考文献
[1]DL/T 5072-2007，火电发电厂保温油漆设计规程[S].
[2]GB/T 16400-2007，绝热用硅酸铝棉及其制品[S].
[3]倪星云，张志华.SiO2纳米多孔材料制备及其保温隔热特性研究[J].原子能科学技术，2004（7）：129-132.
【关键词】核电;常规岛;保温;导热系数;节能减排
Abstract：In this paper，the efficiency parameters compared the conventional island（CI）of nuclear power plant with thermal power plant，illustrate the importance of nuclear power plant thermal insulation. And introduction the nuclear power plant insulation material，special insulation structure for thermal insulation technology management，construction personnel reference.
Keywords：nuclear power;CI;insulation;thermal conductivity;energy saving
1.引言
随着我国经济的快速发展，环境却日益恶化，大气污染尤其严重，2013年全国1/4的城市出现了“雾霾”天气。为了应对严重的环境问题，节能减排，提高能源的利用率已经成为了国家战略手段、全民行动。
核电有效地解决了环境和能源问题。我国核电从自行设计、建造第一座30万千山核电站起，目前已建成浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾三个核电基地。相对于火电，核电是清洁能源，消耗资源少，不排放温室气体，对环境影响小，越来越被公众认可。而核电站内的保温绝热工程事关热损失，直接影响核电站的发电效率。
2.核电站保温工程的重要性
核电站的工作原理就是将核能转换为热能，再利用热能通过汽轮发电机组转化为电能，与火电发电厂一样属于热力发电。核电站除核岛与火电厂不同外，常规岛的设备与火电厂基本相同。由于核电站蒸汽压力低（主蒸汽工作温度为280℃）、流量大的特点，核电站管道尺寸都比较大，疏水管道较多，造成常规岛保温工程比普通火电大很多。
项目
种类 参数 总焓降 新汽量 装置效率
℃/℃/bar KJ/Kg T/h
核电1000MW 280/269/64.3 1027.47 5808 37.40%
火电1000MW 600/600/250 1758 2747 48.90%
据计算，若因保温工程不力，造成热量损失，核电站的热量损失将是火电厂热量损失的2.1倍，故核电站保温工程的重要性更加重要。
同时由于核电站设计寿命长，目前CPR1000二代加核电站设计寿命为40年，AP1000、EPR三代核电站设计寿命为60年，规划中的四代及后续核电站设计寿命更长。这么长的寿命期内，如果保温工程做得好，可以大大减少热量损失，提高核电站的经济效益。
3.核电站常规岛保温材料情况
目前，国内火电厂常用的保温材料有岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等，而核电站常规岛保温材料主要有复合硅酸盐（普通型、憎水型）、硅酸铝针刺毯、纳米保温材料。
复合硅酸盐保温材料导热系数70℃为0.045W/（m·K），容重为60-110Kg/m3，是由纤维材料和颗粒集料复合而成，颗粒材料内部呈微小封闭多孔结钩，颗粒之间为松散后的短纤维填充，粘结剂用量较少，对流和辐射传热小，综合传热效率低，实际应用中显示出良好的保温性能，尤其在150℃以上时，随着温度升高，导热系数的增加比较平稳。其导热特性与硅酸钙绝热制品相似，但比硅酸钙制品要小。这种复合型结构的保温材料恨据使用的要求可以做成涂料、制品及毡等多种形式，可以说是近几年发展起来的新型保温材料。
普通型复合硅酸盐保温材料不能够防水，主要应用于常规岛汽水管道、阀门、设备的保温。憎水型复合保温材料比普通型防水性能较好，主要应用于高低壓加热器、除氧器、给水泵等常规岛辅助设备的保温。
硅酸铝针刺毯保温材料导热系数50℃为0.046W/（m·K），容重为90-130Kg/m3，是将不加粘接剂的硅酸铝棉采用针刺方法，使其纤维相互钩织，制成的柔性毯装制品。在中性、氧化气氛下长期使用时，硅酸铝针刺毯仍能保持良好的抗拉强度、韧性和纤维结构，且耐高温达950-1400℃，并具有化学稳定性、热稳定性、吸音降噪性能，抗拉强度大、导率低、热容量低的特性。
硅酸铝针刺毯保温材料主要应用于汽轮机本体设备、管道的保温，如主汽门、导汽管、汽水分离再热器、疏水器等高温管道、设备的保温。
纳米保温材料是以气溶胶的方式制造的，主要成分是SiO2，容重200～300kg/m3。由于材料的空隙超级小（小于50nm），所有的空气分子不但不能对流，而且也失去了布朗运动的能力，而处于与真空非常接近的状态，因此就有了比静止空气更低的导热系数。常温下，静止空气的导热系数是0.026W/（m·K），而纳米保温材料在100℃时的导热系数只有0.022W/（m·K），400℃时0.029W/（m·K），800℃时0.040W/（m·K），并具有耐高温、强度高、稳定性好、抗腐蚀等特性，但价格昂贵。
纳米保温材料主要应用于常规岛空间受限的热力系统管道、设备的保温，如主给水泵、主蒸汽管、阀门受限部位的保温。
4.核电站常规岛保温的特殊要求
保温就是将保温材料覆盖在设备、管道及其附件上，以达到减少散热损失或降低其外表面温度的目的而采取的措施，主要由防锈层、保温层、保护层组成。相对于火电厂保温，核电站常规岛保温有以下特殊要求： 4.1 保温金属外壳厚度增加
保温金属外壳（护）除了防常规大气腐蚀外，还有支撑、保护保温层，美化保温结构外观的作用，常用的材料为铝合金板与不锈钢板。常规岛保温金属外（护）以较为加工、成型的铝合金板，主要设备如除氧器、高低压加热器、汽水分离再热器均采用1.6mm厚的铝合金板，公称直径≥DN80mm的管道、设备、阀门采用1.2mm厚的铝合金板，DN80mm以下的管道系统采用0.6mm厚的铝合金板。与常规火电厂相比，保温金属外壳厚度平均增加0.3mm以上。
4.2 保温结构不同
常规火电厂除氧器、高低压加热器保温常采用设备壁上焊接钩钉，用其拴住不锈钢丝网将保温材料箍在设备上。由于容器上部保温层没有防下陷的有效固定，底部保温层没有均匀的承担措施，长期运行后会出现保温结构下坠。为了解决此问题，核电站对常规岛除氧器、高低压加热器保温结构进行了改进，在容器外壁径向布置扁钢钢箍，间距320mm;将丝杆一端与扁钢焊接，丝杆长度根据保温厚度而定，間距300mm;保温材料铺设完毕后，再用不锈钢丝网绑扎，并固定在丝杠上;丝杠顶端焊接扁钢圈，扁钢圈之间沿容器轴向焊接扁钢，间距650mm。为了减少热量流失，增加保温效果，在扁钢箍与容器外壁间加装了隔热垫。如此复杂的保温结构，把保温材料与容器做成了一个整体，解决上部塌陷、底部下坠的问题。
4.3 阀门保温壳
常规火电厂普遍采用外购的玻璃钢阀门保温壳，安装、拆卸方便，外观漂亮。
但因核电站常规岛厂房受限，阀门数量多，造成成型的玻璃钢阀门壳无法正常安装。现场安装时，只能把玻璃钢阀门壳进行切割，安装后用铝合金带接缝，用自攻螺钉固定，被称为“金镶玉”保温方法。即使用此方法，部分阀门壳也无法安装，现场根据阀门的尺寸、结构、安装位置，制作铝合金阀门壳，并把保温材料用钩钉、不锈钢丝网固定在阀门壳内。
5.结论
综上所述，无论是采用新的保温材料，还是新的保温结构，都说明核电站常规岛保温更要求环保节能、结构牢固、性能稳定。在节能减排成为主流的今天，一台1000MW核电机组每年可减少250万吨标准煤消耗，减排二氧化碳600万吨、二氧化硫5.75万吨、氮氢化物3.75万吨，环保效应相当于新增森林面积1.65万公顷。核电是现在以及未来稳定可靠的清洁能源，是节能减排的重要力量，只有将核电站保温设计更合理，采用导热系数更低、稳定性更好的保温材料，减少热量损失，才能为国家节能减排做出更大的贡献。
参考文献
[1]DL/T 5072-2007，火电发电厂保温油漆设计规程[S].
[2]GB/T 16400-2007，绝热用硅酸铝棉及其制品[S].
[3]倪星云，张志华.SiO2纳米多孔材料制备及其保温隔热特性研究[J].原子能科学技术，2004（7）：129-132.