介紹了HXD系列導(dǎo)熱膠泥 產(chǎn)品的性能 用途及 國內(nèi)外的發(fā)展 動態(tài)。 通過幾個應(yīng)用 實例, 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)在長距離 輸送過程和長時間的儲存過程中會因散熱造成溫度下降。對粘性物料來說, 溫度的下降會使物料的粘度升高, 而對易結(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,嚴重的會造成管道系統(tǒng)的堵塞，為防止這種 情況 發(fā)生,須對系統(tǒng)散失的熱量予以及時的補充, 即對系統(tǒng)進行連續(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,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 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 中的空氣對流進行傳熱, 因此采用這種方法進行伴熱會產(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)的溫度可能達不到所 要求的水平, 這就可能會使物料的粘度增加或物料結(jié)晶, 造成工藝管道輸送不暢，嚴重的會導(dǎo)致管道的 彎頭，閥門等處時常發(fā)生的堵塞。 ②熱載體的消耗量大, 浪費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

　　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 對于 那些對溫度非 常敏感的物料, 提高伴熱管 中熱載體的溫度可能會造成物料的 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, 同時將原來的對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。 它的使用對化工生產(chǎn)裝置的安全，可靠，運行無疑具有重要 的義。導(dǎo)熱膠泥為石油化工介質(zhì)的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)象仍時有發(fā)生, 嚴重地影響了裝置的正常可靠運行， 與此形成鮮明對照的是, 近年來, 我 國從國 外引進 的許多成套裝置及采用國外技術(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 我國還沒有這種產(chǎn)品, 因而在這些引進裝置 中所用 的導(dǎo)熱膠泥不得不依賴于進口, 其價格約為每噸 1萬一 2 萬美元。 在這種情況下, 國外公司看準我國在管道伴熱保溫方面技術(shù)的落后現(xiàn)狀, 意識到該產(chǎn)品在我 國具有較大的潛在市場, 曾試圖在我國石化行業(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)品價格十分昂聲, 超出了國內(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， 國內(nèi)外研究概況近 年來, 德、 日、 美、 英等世界工業(yè)發(fā)達 國家相繼研 究了各種不同性能的導(dǎo)熱膠泥, 使之得到廣泛的應(yīng)用。 以我國從日本進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 4.5 噸。 據(jù)筆者所知,日本有多 家公司經(jīng)營導(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 社就有能滿足各種不同使用 場合的導(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 到傳熱性能。 根據(jù)導(dǎo)熱膠泥的用途和特點, 它應(yīng)具備以下性能指標。

　　( l) 導(dǎo)熱系數(shù) 這是該產(chǎn)品為重要的性能指標。 產(chǎn)品只有 具有高的導(dǎo)熱系數(shù)才能達到熱量傳遞的目的, 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 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 的粘接強度以剪切強度為主。

　　( 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下不失重、 不開裂。

　　HXD為無機型導(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, 適用于一般的管道 伴熱。 導(dǎo)熱膠泥 的各項性能指標經(jīng)上 海計量技術(shù)研究所和上海交通大學等單位的測定, 明均達到國外同類產(chǎn)品的性能指標, 個別指標還超出國外同類產(chǎn)品的技術(shù)指標。 從工業(yè) 應(yīng)用的實際情況出發(fā), 制定本系列產(chǎn) 品 的技術(shù)指標在室溫下 24 小 時就 自然 固 化, 施 工 方法 較為簡單。 須嚴格執(zhí)行 所制定的固化工藝。屬 無機型導(dǎo)熱膠泥, 其中的粘接材料是硅酸鹽類。 這個牌號的導(dǎo)熱膠泥 粘接剪切強 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。 這種牌號的導(dǎo)熱膠泥在導(dǎo)熱膠泥儲存的過程 中應(yīng)保證儲存容器完全 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)指標種類

　　成果使用 效果與 應(yīng) 用 實例，導(dǎo)熱膠泥的使用可給企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟效益和社會效益, 主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

　　( 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)實際測定，1 根用導(dǎo)熱膠泥的伴熱管可相當于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行伴熱的場合就可用伴熱管進行伴熱, 而原用多根伴熱管伴熱的管道就可用單根伴熱管進行伴熱, 原用較高壓的伴熱蒸汽可改用低壓蒸汽, 從而達到降低工程造價、 節(jié)省運行成本和節(jié)約能源的目的。 如對管道溫度要求 os ℃,不 用 導(dǎo)熱 膠泥時需 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 行加熱。 這種熱水對大多數(shù)工廠而言, 可能是廢熱, 而 0.6Mra 的蒸汽則需來動力。 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)熱膠泥性能指標的又一重要 因 素。 對這種HXD系列導(dǎo)熱膠泥 而言, 由于導(dǎo)熱膠泥的粘接強度較高, 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)量對于 那些對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)熱膠泥已在國內(nèi)十多家大型石油、 化工、 制藥等行業(yè)得到應(yīng)用。