介紹 了HXD系列導(dǎo)熱膠泥 產(chǎn)品的性能 用途及 國(guó)內(nèi)外的發(fā)展 動(dòng)態(tài)。 通過幾個(gè)應(yīng)用 實(shí)例, 說 明了導(dǎo)熱膠泥 在防止管道堵 塞和節(jié)能 方面的作用。
關(guān)鍵詞;導(dǎo)熱膠泥在伴熱管的應(yīng)用
石油，化 工介質(zhì)在長(zhǎng)距離 輸送過程和長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)存過程中會(huì)因散熱造成溫度下降。對(duì)粘性物料來說, 溫度的下降會(huì)使物料的粘度升高, 而對(duì)易結(jié)晶物料則可能物料產(chǎn)生結(jié)晶, 其后果是造成料液的輸送發(fā)生困難,嚴(yán)重的會(huì)造成管道系統(tǒng)的堵塞，為防止這種 情況 發(fā)生,必須對(duì)系統(tǒng)散失的熱量予以及時(shí)的補(bǔ)充, 即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)不斷的供熱。傳統(tǒng)的供熱方法是采用帶夾套的管子 (在夾套中通熱載體 ) 或用通有熱能載體的伴熱管附在工 藝管道上。
, 如 圖 1(a) 所示
采用夾 套管進(jìn)行伴熱 的方法，不但施工麻煩而 且投資大， 更為麻煩的是一旦工藝管道因 腐蝕等原因而造成泄漏, 則很難發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)
,因此, 盡管 其伴熱效果很好, 一般僅將其用于伴熱要求較高的場(chǎng)合。而如 圖 1 ( b) 所 示的伴熱管法由于投資小、施工方便, 目前在石 油、化工、 醫(yī) 藥等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。但該方法由于伴熱管和工藝管道之間理論上僅為線接觸, 實(shí) 際上由于 施工質(zhì)量的限制, 且管道上還有閥 門、 法蘭、彎 頭等管件, 施工過程中很難保證工藝管和 伴熱管間 的完全貼合造成伴熱管和 工藝管間的脫離, 從而使工藝伴熱 管和 工藝管間隔有一層空氣。 由于空氣的導(dǎo)熱 系數(shù)很低, 造伴熱管中的熱量無法通過熱 傳導(dǎo)傳到工藝管 中, 工藝管和 伴熱管的熱量傳遞只能通過密封在保溫層 中的空氣對(duì)流進(jìn)行傳熱, 因此采用這種方法進(jìn)行伴熱會(huì)產(chǎn)生以下問題。
① 傳熱效果差, 易使物料堵塞管道由于伴熱管中的熱量不易傳到工藝管 中, 因此工藝介質(zhì)的溫度可能達(dá)不到所 要求的水平, 這就可能會(huì)使物料的粘度增加或物料結(jié)晶, 造成工藝管道輸送不暢，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致管道的 彎頭，閥門等處時(shí)常發(fā)生的堵塞。 ②熱載體的消耗量大, 浪費(fèi)能源由于這種伴熱管的 傳熱效果差, 為滿足工藝要求, 使工藝管達(dá)到預(yù)定的溫度, 常采用增加熱載體的流量或提高熱載體初始溫度的方法。從而造成能量的浪費(fèi)
③受熱面不均勻, 易使物料變性。 由于伴熱管和工藝 管之間僅 為線接觸, 這就造成工藝管壁上的溫度不均勻, 這 對(duì)于 那些對(duì)溫度非 常敏感的物料, 提高伴熱管 中熱載體的溫度可能會(huì)造成物料的 變性, 如降解、 結(jié)炭、 失去活性等。解 決普通伴熱 管存 在問題的辦法可 采用導(dǎo)熱膠泥。導(dǎo)熱 膠泥是 一種高導(dǎo)熱系數(shù)的物質(zhì), 將它嵌敷在伴熱管和工藝管道之間的間隙處, 使伴熱管與工藝管間的空氣層 由高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱膠泥層代替 (其 結(jié)構(gòu)如 圖 2 所示 ), 使工藝管與伴熱管之間的線接觸改為面接觸, 從而大大增加伴熱管和工藝管間的傳熱面積, 同時(shí)將原來的對(duì)流傳熱方式改為熱傳導(dǎo)方式。 導(dǎo)熱膠泥的高導(dǎo)熱系數(shù)使伴熱管中的熱量 能夠很容易地傳到工藝管道中, 提高了伴熱管和工藝 管間的傳熱效率, 保證了工藝管道的伴熱要求。 它的使用對(duì)化工生產(chǎn)裝 置的安全，可靠，運(yùn)行無疑具有重要 的義。導(dǎo)熱膠泥為石油化工介質(zhì)的安全可靠輸送提供了保證。
HXD導(dǎo)熱膠泥在工藝管線伴熱，在我 國(guó)應(yīng)用非常普遍, 特別是在北方寒冷地區(qū), 可在伴熱管上使用導(dǎo)熱膠泥的裝置卻很少，如前所述, 由于不用導(dǎo)熱膠泥的伴熱管的伴熱效果差, 因此盡管采用了伴熱管, 但管道堵塞及管道中物料結(jié)晶的現(xiàn)象仍時(shí)有發(fā)生, 嚴(yán)重地影響了裝置的正?？煽窟\(yùn)行， 與此形成鮮明對(duì)照的是, 近年來, 我 國(guó)從國(guó) 外引進(jìn) 的許多成套裝置及采用國(guó)外技術(shù)建設(shè)的裝置中的伴熱管道大多要求采用導(dǎo)熱膠泥。 由于 我國(guó)還沒有這種產(chǎn)品, 因而在這些引進(jìn)裝置 中所用 的導(dǎo)熱膠泥不得不依賴于進(jìn)口, 其價(jià)格約為每噸 1萬一 2 萬美元。 在這種情況下, 國(guó)外公司看準(zhǔn)我國(guó)在管道伴熱保溫方面技術(shù)的落后現(xiàn)狀, 意識(shí)到該產(chǎn)品在我 國(guó)具有較大的潛在市場(chǎng), 曾試圖在我國(guó)石化行業(yè)推廣應(yīng)用他們的導(dǎo)熱膠泥產(chǎn)品, 但由于他們的導(dǎo)熱膠泥產(chǎn)品價(jià)格十分昂聲, 超出了國(guó)內(nèi)廠家的承受能力, 因此推廣應(yīng)用并未成功。
圖 2 導(dǎo)熱膠泥施工示意圖2， 國(guó)內(nèi)外研究概況近 年來, 德、 日、 美、 英等世界工業(yè)發(fā)達(dá) 國(guó)家相繼研 究了各種不同性能的導(dǎo)熱膠泥, 使之得到廣泛的應(yīng)用。 以我國(guó)從日本進(jìn)口的聚氯乙烯裝置中的氧氯化反應(yīng) 器 為例, 為防止設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生 冷凝液, 采用 了外盤管伴熱, 日提供 的圖紙中，要求在該反應(yīng) 器上應(yīng)用的導(dǎo)熱膠泥有 三種類型，所用的導(dǎo)熱膠泥 總重達(dá) 4.5 噸。 據(jù)筆者所知,日本有多 家公司經(jīng)營(yíng)導(dǎo)熱膠泥產(chǎn) 品。,且形 成產(chǎn) 品 系列, 如S UN R IS E 幾正 ISEI 株式會(huì) 社就有能滿足各種不同使用 場(chǎng)合的導(dǎo)熱膠泥產(chǎn) 品 。
, 這些不同類型導(dǎo)熱膠泥 的研制開發(fā)實(shí)際上 是一種以導(dǎo) 熱材料和粘結(jié)材料作為主 體材料, 通過合適的加工生產(chǎn)方法制成的糊狀物。 該糊狀物經(jīng) 合適的固化后即 能達(dá) 到傳熱性能。 根據(jù)導(dǎo)熱膠泥的用途和特點(diǎn), 它應(yīng)具備以下性能指標(biāo)。
( l) 導(dǎo)熱系數(shù) 這是該產(chǎn)品最為重要的性能指標(biāo)。 產(chǎn)品只有 具有高的導(dǎo)熱系數(shù)才能達(dá)到熱量傳遞的目的, 因此要求所研究的產(chǎn)品具有盡可 能高的導(dǎo)熱系數(shù)。
( 2) 線膨脹系數(shù) 導(dǎo)熱膠泥通常敷設(shè)在兩鋼管之間,由于它通常是在室溫下施工和一定 的溫度下固 化, 而在與室溫相差較大的溫度下工 作， 因此要求導(dǎo)熱膠泥的膨脹系數(shù)與鋼材的膨脹系數(shù)盡可能地接近, 以免產(chǎn)生較大的溫差應(yīng)力。
( 3) 粘接強(qiáng)度由于導(dǎo)熱膠泥的線膨脹系數(shù)與鋼材l的 線膨脹系數(shù)有一 定的差距, 因此產(chǎn)生溫差應(yīng)力勢(shì)在必然。 為防止這種溫差應(yīng)力造成導(dǎo)熱膠泥在工作過程中產(chǎn)生裂紋, 要求導(dǎo)熱膠泥與鋼 材間的枯接具有 一定強(qiáng) 度。由于導(dǎo)熱膠泥與鋼材間主要產(chǎn)生剪切溫差應(yīng)力, 因 此要求 的粘接強(qiáng)度以剪切強(qiáng)度為主。
( 4) 耐熱溫度， 導(dǎo)熱膠泥通 常在 一定溫 度或溫度波動(dòng)下工作, 因此要求導(dǎo)熱膠泥能承 受這種溫況, 主要要求材料在指定 的工作溫度及溫度波動(dòng)下不失重、 不開裂。
HXD為無機(jī)型導(dǎo)熱膠泥, 這種導(dǎo)熱膠泥具有使用溫度高、 施工方便 的特點(diǎn), 適用于一般的管道 伴熱。 導(dǎo)熱膠泥 的各項(xiàng)性能指標(biāo)經(jīng)上 海計(jì)量技術(shù)研究所和上海交通大學(xué)等單位的測(cè)定, 明均達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的性能指標(biāo), 個(gè)別指標(biāo)還超出國(guó)外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。 從工業(yè) 應(yīng)用的實(shí)際情況出發(fā), 制定本系列產(chǎn) 品 的技術(shù)指標(biāo)在室溫下 24 小 時(shí)就 自然 固 化, 施 工 方法 較為簡(jiǎn)單。 必須嚴(yán)格執(zhí)行 所制定的固化工藝。屬 無機(jī)型導(dǎo)熱膠泥, 其中的粘接材料是硅酸鹽類。 這個(gè)牌號(hào)的導(dǎo)熱膠泥 粘接剪切強(qiáng) 度較好, 為保證導(dǎo)熱膠泥能與管道充分結(jié)合, 導(dǎo)熱膠泥的施工采用如圖 2 所示的施工方法, 即將伴熱管全部 由導(dǎo)熱膠泥 所包住, 導(dǎo)熱膠泥在工藝管上的施工距離達(dá)到三倍的伴熱管直徑, 且保證導(dǎo)熱膠泥在伴熱管上的厚度應(yīng) 大于 6MM。 這種牌號(hào)的導(dǎo)熱膠泥在導(dǎo)熱膠泥儲(chǔ)存的過程 中應(yīng)保證儲(chǔ)存容器完全 密封, 在固化過程 中應(yīng)保證導(dǎo)熱膠泥在施工后 有至 少 24 小時(shí)的室溫固化過程，以防止導(dǎo)熱膠泥在加溫固化過程中由于水分子的大量揮發(fā)而破壞導(dǎo)熱膠泥層, 影響導(dǎo)熱膠泥的傳熱效果。
HXD 導(dǎo)熱膠泥 系 列產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)種類
成果使用 效果與 應(yīng) 用 實(shí)例，導(dǎo)熱膠泥的使用可給企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益, 主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
( l) 降低管道及設(shè)備的投資，使用導(dǎo)熱膠泥的管道之導(dǎo)熱性能基本接 近于夾套管, 這樣通過使用導(dǎo)熱膠泥就可省去加熱夾套, 同時(shí)也使管道 的保溫層直徑降低, 再加整條管道的 重量減輕, 可使管架和 其他費(fèi)用降低。 總之, 使用導(dǎo)熱膠泥可使管道的投資降低一半以上。
(2) 降低能耗，如從節(jié)能的角度考慮， 從圖 3 可看出, 僅用伴熱管而不用導(dǎo)熱 膠泥 的加熱效 果僅為用導(dǎo)熱膠泥的一半左右,用導(dǎo)熱膠泥 的伴熱管伴熱效果已接近于夾套。 根據(jù)實(shí)際測(cè)定，1 根用導(dǎo)熱膠泥的伴熱管可相當(dāng)于4 根不用導(dǎo)熱膠泥 的伴熱管的伴熱水平。 這樣有些原本用夾套管進(jìn)行伴熱的場(chǎng)合就可用伴熱管進(jìn)行伴熱, 而原用多根伴熱管伴熱的管道就可用單根伴熱管進(jìn)行伴熱, 原用較高壓的伴熱蒸汽可改用低壓蒸汽, 從而達(dá)到降低工程造價(jià)、 節(jié)省運(yùn)行成本和節(jié)約能源的目的。 如對(duì)管道溫度要求 os ℃,不 用 導(dǎo)熱 膠泥時(shí)需 用 0.66 M ra 的蒸汽加熱, 而用導(dǎo)熱膠泥 后就可用 90℃ 的熱水進(jìn) 行加熱。 這種熱水對(duì)大多數(shù)工廠而言, 可能是廢熱, 而 0.6Mra 的蒸汽則需來動(dòng)力。 導(dǎo)熱膠泥的施工要求施工方法的合適與否 也是決定固化后導(dǎo)熱膠泥性能指標(biāo)的又一重要 因 素。 對(duì)這種HXD系列導(dǎo)熱膠泥 而言, 由于導(dǎo)熱膠泥的粘接強(qiáng)度較高, 導(dǎo)熱膠泥與鋼管間的結(jié)合力足以克服， 由于導(dǎo)熱膠泥與鋼材之間的線膨脹系數(shù)不 同而產(chǎn)生的溫差應(yīng)力, 因此施工時(shí)僅需將導(dǎo)熱膠泥涂抹 在兩管道之間即 可。 為保證傳熱效果,導(dǎo)熱膠泥在工藝管上的施工區(qū)域應(yīng)保證大于兩倍的伴熱管直徑, 如圖 2 所示。
防止管道的堵塞，減少停工次數(shù)伴熱管使用導(dǎo)熱膠泥后。提高 了傳熱效率, 使伴熱管中的熱量 更易 傳到工藝管 中, 從而 保證 了物料的溫度， 防止物料 由于溫度減低而 產(chǎn)生的堵塞現(xiàn)象。(4 )使管道受熱均勻, 有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)于 那些對(duì)溫度非常敏感的物料,伴熱管采用導(dǎo)熱膠泥后,大大增加了工藝 管和伴熱管間的傳熱面積, 從而使工藝管的受熱均勻, 提 高了產(chǎn)品 質(zhì)量。幾年來的開發(fā) 研究中, HXD系列導(dǎo)熱膠泥已在國(guó)內(nèi)十多家大型石油、 化工、 制藥等行業(yè)得到應(yīng)用。
