介紹 了HXD系列導熱膠泥 產品的性能 用途及 國內外的發展 動態。 通過幾個應用 實例, 說 明了導熱膠泥 在防止管道堵 塞和節能 方面的作用。
關鍵詞;導熱膠泥在伴熱管的應用
石油，化 工介質在長距離 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, 而對易結晶物料則可能物料產生結晶, 其后果是造成料液的輸送發生困難,嚴重的會造成管道系統的堵塞，為防止這種 情況 發生,必須對系統散失的熱量予以及時的補充, 即對系統進行連續不斷的供熱。傳統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, 則很難發現泄漏點
,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 藥等行業應用非常廣泛。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。 由于空氣的導熱 系數很低, 造伴熱管中的熱量無法通過熱 傳導傳到工藝管 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晶, 造成工藝管道輸送不暢，嚴重的會導致管道的 彎頭，閥門等處時常發生的堵塞。 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、 結炭、 失去活性等。解 決普通伴熱 管存 在問題的辦法可 采用導熱膠泥。導熱 膠泥是 一種高導熱系數的物質, 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 由高導熱系數的導熱膠泥層代替 (其 結構如 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方式。 導熱膠泥的高導熱系數使伴熱管中的熱量 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裝 置的安全，可靠，運行無疑具有重要 的義。導熱膠泥為石油化工介質的安全可靠輸送提供了保證。
HXD導熱膠泥在工藝管線伴熱，在我 國應用非常普遍, 特別是在北方寒冷地區, 可在伴熱管上使用導熱膠泥的裝置卻很少，如前所述, 由于不用導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晶的現象仍時有發生, 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建設的裝置中的伴熱管道大多要求采用導熱膠泥。 由于 我國還沒有這種產品, 因而在這些引進裝置 中所用 的導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的落后現狀, 意識到該產品在我 國具有較大的潛在市場, 曾試圖在我國石化行業推廣應用他們的導熱膠泥產品, 但由于他們的導熱膠泥產品價格十分昂聲, 超出了國內廠家的承受能力, 因此推廣應用并未成功。
圖 2 導熱膠泥施工示意圖2， 國內外研究概況近 年來, 德、 日、 美、 英等世界工業發達 國家相繼研 究了各種不同性能的導熱膠泥, 使之得到廣泛的應用。 以我國從日本進口的聚氯乙烯裝置中的氧氯化反應 器 為例, 為防止設備內產生 冷凝液, 采用 了外盤管伴熱, 日提供 的圖紙中，要求在該反應 器上應用的導熱膠泥有 三種類型，所用的導熱膠泥 總重達 4.5 噸。 據筆者所知,日本有多 家公司經營導熱膠泥產 品。,且形 成產 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 場合的導熱膠泥產 品 。
, 這些不同類型導熱膠泥 的研制開發實際上 是一種以導 熱材料和粘結材料作為主 體材料, 通過合適的加工生產方法制成的糊狀物。 該糊狀物經 合適的固化后即 能達 到傳熱性能。 根據導熱膠泥的用途和特點, 它應具備以下性能指標。
( l) 導熱系數 這是該產品最為重要的性能指標。 產品只有 具有高的導熱系數才能達到熱量傳遞的目的, 因此要求所研究的產品具有盡可 能高的導熱系數。
( 2) 線膨脹系數 導熱膠泥通常敷設在兩鋼管之間,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， 因此要求導熱膠泥的膨脹系數與鋼材的膨脹系數盡可能地接近, 以免產生較大的溫差應力。
( 3) 粘接強度由于導熱膠泥的線膨脹系數與鋼材l的 線膨脹系數有一 定的差距, 因此產生溫差應力勢在必然。 為防止這種溫差應力造成導熱膠泥在工作過程中產生裂紋, 要求導熱膠泥與鋼 材間的枯接具有 一定強 度。由于導熱膠泥與鋼材間主要產生剪切溫差應力, 因 此要求 的粘接強度以剪切強度為主。
( 4) 耐熱溫度， 導熱膠泥通 常在 一定溫 度或溫度波動下工作, 因此要求導熱膠泥能承 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為無機型導熱膠泥, 這種導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。 導熱膠泥 的各項性能指標經上 海計量技術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品的性能指標, 個別指標還超出國外同類產品的技術指標。 從工業 應用的實際情況出發, 制定本系列產 品 的技術指標在室溫下 24 小 時就 自然 固 化, 施 工 方法 較為簡單。 必須嚴格執行 所制定的固化工藝。屬 無機型導熱膠泥, 其中的粘接材料是硅酸鹽類。 這個牌號的導熱膠泥 粘接剪切強 度較好, 為保證導熱膠泥能與管道充分結合, 導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 由導熱膠泥 所包住, 導熱膠泥在工藝管上的施工距離達到三倍的伴熱管直徑, 且保證導熱膠泥在伴熱管上的厚度應 大于 6MM。 這種牌號的導熱膠泥在導熱膠泥儲存的過程 中應保證儲存容器完全 密封, 在固化過程 中應保證導熱膠泥在施工后 有至 少 24 小時的室溫固化過程，以防止導熱膠泥在加溫固化過程中由于水分子的大量揮發而破壞導熱膠泥層, 影響導熱膠泥的傳熱效果。
HXD 導熱膠泥 系 列產品的技術指標種類
成果使用 效果與 應 用 實例，導熱膠泥的使用可給企業帶來較高的經濟效益和社會效益, 主要體現在以下幾個方面。
( l) 降低管道及設備的投資，使用導熱膠泥的管道之導熱性能基本接 近于夾套管, 這樣通過使用導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, 使用導熱膠泥可使管道的投資降低一半以上。
(2) 降低能耗，如從節能的角度考慮， 從圖 3 可看出, 僅用伴熱管而不用導熱 膠泥 的加熱效 果僅為用導熱膠泥的一半左右,用導熱膠泥 的伴熱管伴熱效果已接近于夾套。 根據實際測定，1 根用導熱膠泥的伴熱管可相當于4 根不用導熱膠泥 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、 節省運行成本和節約能源的目的。 如對管道溫度要求 os ℃,不 用 導熱 膠泥時需 用 0.66 M ra 的蒸汽加熱, 而用導熱膠泥 后就可用 90℃ 的熱水進 行加熱。 這種熱水對大多數工廠而言, 可能是廢熱, 而 0.6Mra 的蒸汽則需來動力。 導熱膠泥的施工要求施工方法的合適與否 也是決定固化后導熱膠泥性能指標的又一重要 因 素。 對這種HXD系列導熱膠泥 而言, 由于導熱膠泥的粘接強度較高, 導熱膠泥與鋼管間的結合力足以克服， 由于導熱膠泥與鋼材之間的線膨脹系數不 同而產生的溫差應力, 因此施工時僅需將導熱膠泥涂抹 在兩管道之間即 可。 為保證傳熱效果,導熱膠泥在工藝管上的施工區域應保證大于兩倍的伴熱管直徑, 如圖 2 所示。
防止管道的堵塞，減少停工次數伴熱管使用導熱膠泥后。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 產生的堵塞現象。(4 )使管道受熱均勻, 有利于提高產品的質量對于 那些對溫度非常敏感的物料,伴熱管采用導熱膠泥后,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 高了產品 質量。幾年來的開發 研究中, HXD系列導熱膠泥已在國內十多家大型石油、 化工、 制藥等行業得到應用。
