聚氨酯保温材料在黄酒发酵罐外壁保温中的应用

　　科技创新聚氨酯保温材料在黄酒发酵罐外壁保温中的应用蒋凤山浙江越州防腐工程有限公司浙江绍兴312000益。文章首先介绍了黄酒发酵罐的保温现状以及聚氨酯材料的保温性能，然后简述了聚氨酯保温材料在发酵罐外壁的施工工工艺，最后通过具体的实例说明了在黄酒发酵罐外壁使用聚氨酯保温材料所带来的经济效益。

　　它具有优异的物化性能，其中包括低的热导热、材质分布均匀、高的抗压性能、防水性能好、绝热保冷性好等优点；施工操作简便，具有便捷的加工工艺，可以在多种物体表面施工加工保温层。同时对主体结构有保护作用、防止结构内部结露等特点，对环境无明显影响，属于节能环保型保温材料，是目前较为理想的保温材料之一。本文将聚氨酯保温材料引入黄酒发酵罐的外壁保温体系中，通过理论联系实践证实聚氨酯保温材料在发酵罐保温应用中同样具有优异的性能。

　　1、黄酒发酵罐保温现状黄酒生产主要包括蒸煮、发酵以及过滤分装三个步骤，其中发酵环节对其品质影响最大。在黄酒发酵过程中会产生多种中间代谢物，其含量极少，但对黄酒的质量和口味的影响很大。而它们的产生主要取决于发酵过程中的温度。黄酒发酵分为前发酵和后发酵，对应着前发酵罐和后发酵罐。黄酒入罐温度视室温而定，但最高的发酵温度不超过32°C，前发酵结束后立即送到后发酵罐内，温度保持在15°C18°C直至发酵结束。通常，发酵液温度要求控制在给定温度的±0.3°C范围内，以期望得到一个理想的发酵状况。因此，把握好啤酒发酵过程中的发酵温度，控制好温度升降的速率是决定啤酒生产质量的核心。

　　黄酒发酵罐一般是由不锈钢或碳钢焊接而成的大型常压容器，通常情况下后发发酵罐的容积在20立方米以上，在发酵罐的外壁贴有两层保温的材料，罐内储有水和大米等发酵原料的混合物，发酵罐内部液体的温度通过自循环的方式来保持均匀；通过向循环液通入蒸汽来给罐内物料加热，达到工艺指定的温度后，通过关闭蒸汽阀门来保持发酵罐内部恒温的状态。所以，发酵罐外部的保温层显得犹为重要，减少散热量才可以使得内部恒温的状态保持的更长的时间，更加稳定，从而减少蒸汽的消耗量并且达到节省能源的目的。

　　食品行业罐体的外壁保温材料通常是选用岩棉或聚氨酯喷涂进行的，作为保温材料的岩棉板，其施工工艺相对于别的保温材料来说比较复杂，首先必须在储罐外壁焊上悬挂岩棉板的固定钢钉，将岩棉挂好之后，用钢丝网将岩棉板捆绑在储罐外壁上。然后在岩棉上分层抹灰，缠上玻璃纤维网格布，再在外层刷上沥青漆，整个施工过程消耗大量的时间和人力，而其使用时间也较短，耐久性能不好。相对来说，聚氨酯喷涂的施工工艺更加简单一些，其耐久性也比较好，导热系数低于0.029W/（m2K），另外在保温层上加层薄钢板作业防护层，相对来说其造价较高。因此，根据黄酒发酵罐的保温特点，其使用温度相对较低，可以考虑使用民用住宅的节能硬质聚氨酯外墙保温系统在黄酒发酵罐外壁进行保温施工。

　　2、聚氨酯材料保温性能分析选用保温材料的原则：首先使用的材料导热率小，蓄热系数大；其次应该选用化学稳定性比较好的材料，以确保在保温时候不发生化学反应；此外，选用轻质无毒的、阻燃型的保温隔热材料；最后还要求材料的吸水率小，而且具有良好的施工性能。

　　为了起到好的保温作用，在黄酒发酵罐体外壁选用保温材料时，与其他的工业储罐保温选材一样，选用高热阻的保温材料，也就是选用表观密度相对较小，导热系数相对较低的高效、价廉的保温材料，其导热系数正常情况下不高于0.05W/（m2K）。同时选用的保温材料吸湿率越低越好，而粘结性能也要尽可能的好。此外，尽量采用尺寸稳定的保温材料，这样在尺寸变动时所产生的应力相对较小些，从而使用胶粘表面的应力尽可能的小。表1为常用三种保温材料的主要技术性能。

　　洳表1）表1常用保温材料的技术性能种类导热系数iw/mK）最高使用温度/C防火性能岩棉不燃烧硬质聚氨酯泡沫塑料阻燃EPS聚苯板阻燃从上表1可以看出，这三种材料中硬质聚氨酯泡沫塑料密度适中最小，导热系数最小，远低于0.05WmK），同时在这三种材料当中吸水率是最低的，有较好的防火性能，能够做到阻止燃料，离开即能熄灭等特点。同时聚氨酯硬质材料能够承受因温度、湿度变化而产生的巨大应力变化，起到好的保温效果。从表1中还可以看出，聚氨酯硬泡在反应罐外壁表面温度的使用温度不能超过120C，因此若实际应用温度低于120C时，可考虑采用硬质聚氨酯泡沫塑料或者喷涂料进行保温施工，这样罐外温度较低时可以阻止罐内热能外失，罐外温度偏高时可以有防止罐内温度升高，从而有利于反应罐内温度的相对恒定，有利于黄酒发酵过程稳定的进行。

　　3、发酵罐外壁聚氨酯保温施工工艺硬泡聚氨酯喷涂施工工艺就是通过A、B进料泵把将A料和B料两种原料在现场按设定比例输送到喷枪，经过压缩空气加压后从喷枪喷射到物体表面而形成一层保温层。其应用广泛，可以直接喷涂，不受保温体外型、工作面等条件的限制；另外经喷涂而形成的保温层是个整体的造型，没有接缝。整个保温施工过程分如下几步，首先是焊接铁骨架，安装木楞；其次罐体表面除锈，防锈漆施工；然后是聚氨酯喷涂施工，塑料薄膜封层；最后安装彩钢板。具体步骤如下：第一，在罐体外壁上划线放样以确定角铁支架具体位置，注意各个方向的间距要均匀，角铁骨架焊接要牢固，铁架的安装要直顺。这样才能使木楞安装的更加精确，固定可靠。

　　第二，使用机械除去罐体外壁上的锈，以达到钢板表面无可见油脂和污垢的标准，除锈结束后应尽快完成防锈漆的施工以尽量减少暴露时间。防锈漆施工前，罐体外表面要保持干燥、清洁，施工时要做到涂层厚度均匀，不可漏涂或重复多次涂漆。

　　第三，直接喷涂法施工，首先检查喷涂机、空压机等设备的运转情况；将准备好的A，B料分别倒入各自容器，启动泵，进行物料循环，校准计量泵流量，按A，B料的试配比例进行调试；喷涂时应先启动空压机，物料泵，调节空压机，达到指定的压力接入喷枪，待物料泵喷出物呈雾状后，再将枪口对准罐体表面进行喷涂；每次喷涂保温层厚度一般在2cm厚为宜，总厚度大于2cm的，逐层喷涂，直至达到最终保温厚度，多次喷涂时，第一层为打底层，应适当增加B料的比例，以增加与基层的粘结力；喷涂过程中压缩空气不能中断，施工间歇时，先停物料泵；般情况下，喷涂的顺序先罐顶，再顶圈，然后从上到下逐圈喷涂，直到底圈板，喷涂作业完毕，应先关掉物料泵，然后把喷枪零件在丙酮内进行彻底清洗。

　　第四，选择在无风或风力比较小的天气进行塑料封层施工，并保持塑料薄膜与聚氨酯保温层密贴，要防止出现空鼓、打折、破损等缺陷；然后，进行彩钢板安装，安装时线形应直顺，防止变形起鼓，接缝应该用硅胶密封填实，螺丝安装完毕，螺帽涂硅胶密封。

　　在保温层施工过程中，还要注意以下几点：第因为聚氨醋喷涂施工受环境影响较大，故施工过程中要加强对环境因素的控制，施工现场环境气温冬季不低于5C.夏季晴天不得高于35C，若在室外施工，风力不大于5级；雨天不得施工。必要时，可在脚手架上搭防护棚以避免阳光直射。第二，聚氨醋喷涂施工，罐体表面要干燥、清洁，无湿痕或杂科技创新②矩形承台弯矩的计算：由于塔吊桩间距与塔吊标准节间距相等，无弯矩产生。

　　2.1.4矩形承台截面抗剪切计算第二步的计算方案可以得到XY方向桩对矩形承台的最大剪切力，考虑对称性，记为V=2809.063kN我们考虑承台配置箍筋的情况，斜截面受剪承载力满足下面公式：其中义――计算截面的剪跨比，2 =1.500；ft―混凝土轴心抗拉强度设计值，ft=1.570N/inm2；b承台计算截面处的计算宽度，b=4000mm；h0承台计算截面处的计算高度，h0=700mm；fy钢筋受拉强度设计值，fy=300.000N/imm2；塔吊厂家所提供的S=560mm的钢筋间距已经满足要求，下面考虑构造配筋。

　　桩身承载力计算依据建筑桩基础技术规范（」G」94-2008）的第根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最桩顶轴向压力设计值应满足下面的公式：其中Fc―一基桩成桩工艺系数，取0.750，fc――混凝土轴心抗经过计算得到桩顶轴向压力设计值满足要求，受压钢筋只需构造配筋！

　　桩身受拉计算，依据建筑桩基技术规范儿194-2008第5.8.7条：受拉承载力计算，最大拉力N=871.636kN，经过计算得到受拉钢筋灌注桩主筋采用12根18，AS=3053.63mm2，钢筋能满足要求。

　　2.1.6桩抗压承载力计算桩承载力计算依据建筑桩基础技术规范（G94-2008）的第5.2.5和5.3.5条，根据第二步的计算方案可以得到桩的轴向压力设计值，取其中最大值N=1 404.531kN，桩竖向极限承载力验算应满足下面的公式，最大压力：其中R基桩竖向承载力特征值；Ra单桩竖向承载力特征值；K――安全系数，取1.0；fak―一承台下土的地基承载力特征值加权平均值――承台效应系数：qsk―桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，按下表取值；qpk―一极限端阻力标准值，按下表取值；u―桩身的周长，u=2.513mAp―桩端面积，取Ap=0.5027m2Ac―计算桩基所对应的承台净面积，Ac=3.50m2；丨丨一第i层土层的厚度，取值如前表1.3；由于桩的入土深度为39m，所以桩端是在第10层土层。此处计算时在承台未浇砼前为最不利状态，因此不考虑承台效应。同时也无需考虑地震作用。

　　桩顶最大压力标准值为1037.840kN，上式计算的R值远大于桩顶最大压力值，故满足要求。

　　桩抗拔承载力计算依据建筑桩基础技术规范G94-2008）的第5.4.5条，桩抗拔承载力应满足下列要求：得：经计算，各项指标均能满足要求，特别是在桩的抗压和抗拔承载力的计算上明显超出很多，因此桩长还能进行适当的缩减。在此不详细叙述。

　　现在施工现场使用格构柱+钻孔灌注桩基础的塔吊基础形式越来越多，然而这种基础形式却无法按规范进行正常的计算，参数的取值至关重要。

　　设备保温保温层平保温效果面积均厚度保温前保温后发酵罐外壁100m22cm使用3组加热器使用1组加热器（上接第152页）物，设备性能应完好，工作连续可靠，施工现场作业场地清洁，同时要做好物料管理，防止物料受到污染。

　　4、发酵罐外壁聚氨酯保温实例本节以某省市黄酒生产企业厂房内的黄酒发酵罐保温为例，其保温材料为硬质聚氨酯喷涂。通过对比冬天的黄酒发酵罐保温前后所需热量的对比，发酵罐中的操作温度25°C，具体的保温效果如下表2所示。表2聚氨酯喷涂保温效果由表2可见，在冬季黄酒发酵罐外壁在末用聚氨酯喷涂保温前需要开34组加热器来维护罐内的温度，使用聚氨酯喷涂保温后只要开1组加热器就可以了，由此每天可以节约2T左右的蒸汽，节能效果明显。同时，在夏季也有利于发酵罐内保持低温发酵的过程，从整体来看，使用聚氨酯喷涂保温于黄酒发酵罐外壁对黄酒发酵过程中的控制发酵温度的温度有着极大的作用，并具有定的经济效益。

　　储罐进行保温和隔热处理，罐内的热量很大一部分就通过裸露的罐壁扩散到空气当中，致使在冬天的寒冷季节或者罐内外温差比较大的时候很难平缓的控制温度的变化，以及造成巨大的热量流失，从实际操作过程可以看出对黄酒发酵罐的外壁进行保温的必要性。文中采用聚氨酯喷涂对黄酒发酵罐进行保温，通过对比可见采用聚氨酯喷涂后带来一定的经济效益。此外，虽然聚氨酯喷涂保温工程的施工是一项专业性相当强的工程，所要求施工技术也比较高，但是只要严格按照施工的技术规程来设计、施工和验收，就能取得理想的保温效果。