導(dǎo)熱膠泥

導(dǎo)熱膠泥(HEAT TRANSFER CEMENT)，又稱傳熱膠泥、傳熱水泥。

導(dǎo)熱膠泥是一種以導(dǎo)熱材料和粘結(jié)材料作為主體材料，通過合適的加工工藝制成的膠狀物。導(dǎo)熱膠泥廣泛應(yīng)用于工業(yè)伴熱和換熱領(lǐng)域的強化傳熱材料，其主要功能是通過在伴熱和換熱裝置中使用從而增大熱傳導(dǎo)面積、建立高效低熱阻的傳熱通道，以達到提高傳熱效率、降低能耗、防止物料因伴熱溫度不足凝固、結(jié)晶而堵塞工藝管道。并且傳熱膠泥可以有效的改善伴熱和換熱裝置的傳熱均勻性，尤其是在高溫伴熱系統(tǒng)和電伴熱系統(tǒng)，以防止被加熱介質(zhì)因局部過熱造成的物料變性的問題。

在石油化工等生產(chǎn)過程中許多設(shè)備和管線外部要采用蛇管或伴管加熱或致冷。由于伴管與器壁或主管之間接觸面只能是線性接觸，甚至不接觸，這就只好靠導(dǎo)熱性很差的空氣對流導(dǎo)熱，由于傳熱效率差，不但熱損失大，而且升溫、降溫速率低，影響生產(chǎn)。目前國外都采用比空氣導(dǎo)熱率大幾百倍的傳熱膠泥填充伴管與主管之間的間隙，使它們形成一個連續(xù)式傳熱結(jié)合體，這樣的直接傳熱相當(dāng)于加熱夾套，大大提高了加熱效率，不但節(jié)能而且升降溫快一倍以上，縮短生產(chǎn)周期，加熱均勻，防止局部過熱及管間的電化學(xué)腐蝕。

導(dǎo)熱膠泥可分為無機膠泥和有機膠泥兩類。無機膠泥主要有塑化硫黃膠泥和硅酸鹽(水玻璃)膠泥。有機膠泥主要有各種熱固性樹脂或橡膠。常用的樹脂有聚酯樹脂、氨基樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂等。常用的填充劑有石墨、石棉、石英、炭黑等。

大家好，上次給大家介紹的是導(dǎo)熱膠泥分類和幾種簡單的使用方法，這篇文章小編就給大家介紹一下導(dǎo)熱膠泥的性能優(yōu)勢及缺點。

導(dǎo)熱膠泥又俗稱導(dǎo)熱泥或?qū)崮z，是以硅膠為基體，填充以多種高性能陶瓷粉末制成的類似于橡皮泥狀的一種導(dǎo)熱黏土，導(dǎo)熱膠泥的性能優(yōu)勢有如下六點：

第一：導(dǎo)熱膠泥的導(dǎo)熱率高、超低熱阻，可實現(xiàn)工業(yè)自動化點膠工藝，為客戶降低人工成。

第二：導(dǎo)熱膠泥絕緣、可以無限壓縮，導(dǎo)熱膠泥本身就具有和橡皮泥一樣的可塑性，容易配合對于厚度的要求有變化的產(chǎn)品設(shè)計。

第三：導(dǎo)熱膠泥在生產(chǎn)成型后的靜態(tài)使用過程中是不會變形的而且它的抗老化性能優(yōu)良。

第四：導(dǎo)熱膠泥在生產(chǎn)時易于操作，固定牢固，不易脫落，不具有腐蝕性。

第五：導(dǎo)熱膠泥的柔軟性適合不定型縫隙的填充，在散熱部件上帖服性良好，不滲油，不揮發(fā)，不需要產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。

第六：導(dǎo)熱膠泥具有優(yōu)越的耐高溫性，極好的耐氣候性、耐輻射及優(yōu)越的介電等性能。

導(dǎo)熱膠泥的缺點有二點，如下：

第一：導(dǎo)熱膠泥是沒有彈性的，過度擠壓的話，會照成導(dǎo)熱膠泥外溢。

第二：導(dǎo)熱膠泥沒有粘接強度，需要配合元器件來固定。

某石化公司改性瀝青裝里具有強感溫性能、易凍凝、結(jié)焦的介質(zhì)特性，生產(chǎn)過程中的加熱、冷卻、伴熱和泵輸送均存在大量能耗。裝里綜合運用了諸多節(jié)能降耗措施：利用導(dǎo)熱油熱栽體加熱和降溫；變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)約電能；電伴熱技術(shù)代替蒸汽伴熱；使用導(dǎo)熱膠泥技術(shù)，提高傳熱效率，縮短生產(chǎn)周期。結(jié)果說明，使用這些技術(shù)，節(jié)能效果明顯。

某石化公司10kt/a改性瀝青裝置采用的工藝為膠體磨法，基質(zhì)瀝青升溫后在預(yù)混罐內(nèi)完成母液配制，在攪拌罐內(nèi)再次升溫和循環(huán)攪拌，聚合反應(yīng)后生成改性瀝青，降溫儲存成化為改性瀝青成品。近些年來我國公路建設(shè)的飛速發(fā)展，改性瀝青因其優(yōu)良的路用性能，市場需求日益增長。改性瀝青從原料到成品的整個生產(chǎn)過程中均有較高的感溫性、易凍凝、結(jié)焦的介質(zhì)特性，使得改性瀝青的加熱、冷卻、伴熱和泵輸送均有大量能耗，如何實現(xiàn)實用與經(jīng)濟節(jié)能是一個近些年來的新型課題。

2008年4月，我國實施了《中華人民共和國節(jié)約能源法》，要求加強能源管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的措施，從生產(chǎn)到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗，減少損失，制止浪費，有效合理地利用能源。2012年6月6日，國務(wù)院下發(fā)的《“十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出節(jié)能技術(shù)和裝備是節(jié)能產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。節(jié)約能源，提髙效益在企業(yè)生產(chǎn)中顯得尤為重要。該石化公司根據(jù)改性瀝青裝置特性采取了諸多節(jié)能技術(shù)，節(jié)能降耗提高效益。

利用導(dǎo)熱油熱載體加熱和降溫

改性瀝青生產(chǎn)中將基質(zhì)瀝青從140℃升溫到200℃在預(yù)混罐中加入改性劑、溶劑和助劑后攪拌配置母液；在攪拌罐中繼續(xù)升溫后，改性劑和基質(zhì)瀝青發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，對基質(zhì)瀝青進行改性充分反應(yīng)后降溫到180℃成化，成品罐中儲存時將溫度控制在150℃左右，而當(dāng)成品裝車而當(dāng)成品裝車或桶裝時需要將溫度控制在120℃左右。整個生產(chǎn)中既有升溫過程又有降溫過程。裝置在設(shè)計時采用了導(dǎo)熱油和介質(zhì)換熱的傳熱方式，升溫過程采用自動控制的導(dǎo)熱油爐循環(huán)供熱，降溫過程采用空氣冷卻器冷卻后的導(dǎo)熱油和成品改性瀝青換熱循環(huán)降溫。

裝置選用該公司自行研制的KD-320型高溫合成導(dǎo)熱油，凝固點能達到-60℃，具有良好的傳熱、導(dǎo)流性質(zhì)，髙比熱容、小黏度，小比重，能減少流體輸送能力的損耗。較大的導(dǎo)熱系數(shù)，能有利于流體傳熱，減少加熱爐和換熱設(shè)備的換熱面積。另外，該導(dǎo)熱油具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，在操作溫度范圍內(nèi)不會發(fā)生性質(zhì)變化。目前導(dǎo)熱油化驗分析合格，沒有發(fā)生變質(zhì)現(xiàn)象，運行一直穩(wěn)定。

導(dǎo)熱油加熱爐加熱升溫

由于傳統(tǒng)加熱爐只能對少數(shù)油品介質(zhì)直接供熱，而改性瀝青生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中對介質(zhì)溫度的要求各有不同，傳統(tǒng)加熱爐難以滿足使用要求。

導(dǎo)熱油加熱爐為立式加熱爐，頂置燃燒器，DCS控制點火，自動吹掃爐膛、控制啟停燃燒器，根據(jù)設(shè)定的導(dǎo)熱油出口溫度來自動調(diào)整燃燒器的燃燒狀態(tài)。當(dāng)加熱爐出現(xiàn)故障時，加熱爐自動聯(lián)鎖，啟動保護設(shè)施。導(dǎo)熱油爐的燃料為系統(tǒng)脫硫干氣和天然氣，爐內(nèi)燃料氣燃燒產(chǎn)生的熱量通過導(dǎo)熱油運載到用熱設(shè)備中。導(dǎo)熱油能在較低的溫度下獲得較高的熱負(fù)荷，有較好的穩(wěn)定性，對比明火直接加熱工藝介質(zhì)的加熱爐系統(tǒng)：導(dǎo)熱油的均勻熱傳遞可以做到準(zhǔn)確地控制溫度；可以使加熱爐安裝遠離油氣資源處理的區(qū)域，從而降低了危險等級；此外，導(dǎo)熱油系統(tǒng)可以用1臺加熱爐為多臺用熱設(shè)備提供熱量，正常操作條件下使用導(dǎo)熱油不會造成系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢，維修量小。導(dǎo)熱油加熱爐設(shè)計簡單，降低安全隱患；操作的適應(yīng)性強，容易操作；投資小，能量利用率髙。

導(dǎo)熱油經(jīng)循環(huán)泵加壓后進人加熱爐爐管，與爐內(nèi)煙氣充分換熱后進入用熱單元。在用熱單元內(nèi)降溫降壓，熱量消耗后返回循環(huán)泵加壓循環(huán)。該加熱爐的導(dǎo)熱油介質(zhì)循環(huán)使用，改變了對受熱介質(zhì)的直接加熱方式?？墒沟檬軣峤橘|(zhì)根據(jù)不同的溫度要求進行熱負(fù)荷交換。導(dǎo)熱油除了供熱主要設(shè)備外，還運用分支導(dǎo)熱油預(yù)熱裝置內(nèi)所有機泵的預(yù)熱夾套，防止高黏度油品的低溫凝固，使其達到正常備用狀態(tài)。

導(dǎo)熱油爐設(shè)置1臺空氣預(yù)熱器，空氣預(yù)熱器采用臥式結(jié)構(gòu)，煙囪和加熱爐分開設(shè)置，兩臺加熱爐共用一個煙囪。爐體出口的煙氣進人空氣預(yù)器殼程，預(yù)熱空氣降溫后，由煙囪排人大氣。冷空氣由空氣鼓風(fēng)機送人空氣預(yù)熱器管程，與煙氣換熱后，經(jīng)熱風(fēng)道送至爐頂供燃燒器燃燒使用?？諝忸A(yù)熱器降低了排煙溫度，提髙了空氣人爐溫度，降低了燃料消耗，使燃燒效率達到90%。同時，還降低了鼓風(fēng)機的功率消耗，節(jié)約了電能。

導(dǎo)熱油系統(tǒng)冷卻降溫

裝置設(shè)置兩套導(dǎo)熱油冷卻系統(tǒng)，一套用于改性瀝青生產(chǎn)合格后直接進入灌裝線，另一套則用于儲罐的的裝車或裝桶或裝箱。冷卻系統(tǒng)由導(dǎo)熱油泵、改性瀝青泵、空氣冷卻器、換熱器和導(dǎo)熱油儲罐組成。瀝青泵泵送儲罐中咋改性瀝青進人換熱器管程，和導(dǎo)熱油換熱降溫后進人罐裝線；導(dǎo)熱油和改性瀝青換熱升溫后進人空氣冷卻器，降溫后進人導(dǎo)熱油儲罐，再由導(dǎo)熱油泵菜至改性瀝青換熱器殼程，完成導(dǎo)熱油循環(huán)。

對比使用加熱爐直接對工藝介質(zhì)的供熱方式和飽和蒸汽、過熱蒸汽換熱方式，導(dǎo)熱油熱載體方式效率髙，靈活度髙，更安全，不易造成管路設(shè)備損壞，循環(huán)使用導(dǎo)熱油可以節(jié)約大量的蒸汽消耗，使得裝置安全平穩(wěn)地長周期平穩(wěn)運行。

變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用

在改性瀝青裝置中電驅(qū)動的轉(zhuǎn)動設(shè)備較多，不僅由用于介質(zhì)輸送的螺桿泵、離心泵，還有空氣冷卻器風(fēng)機、加熱爐鼓風(fēng)機、大型攪拌罐立式攪拌器和儲罐側(cè)向臥式攪拌器以及核心設(shè)備膠體磨等，這些設(shè)備都是按照滿負(fù)荷工作需用量進行設(shè)計選型，并留有百分之十的余量。在實際生產(chǎn)運行中，這些設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)需求頻繁啟停，縮短了設(shè)備的使用壽命。加工量、物料量等工況都會發(fā)生變化，流量、液面、壓力等工藝參數(shù)都隨著工況發(fā)生改就變，所以電動機、風(fēng)機等設(shè)備的滿負(fù)荷運轉(zhuǎn)就會造成極大的浪費。

按照流體力學(xué)分析，裝置的這些電驅(qū)動泵類、風(fēng)機類設(shè)備屬于平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，轉(zhuǎn)速、介質(zhì)、流量、壓力、軸功率都對設(shè)備的節(jié)能效果有著直接的關(guān)系。

泵泵類、風(fēng)機等設(shè)備的轉(zhuǎn)速與介質(zhì)流量成正比，轉(zhuǎn)速平方與壓力成正比，轉(zhuǎn)速的立方與軸功率成正比，所以在適當(dāng)?shù)臈l件下降低轉(zhuǎn)速，可以有效的減少流量，實現(xiàn)節(jié)流，降低傳統(tǒng)設(shè)備的節(jié)流閥浪費的功率。如果轉(zhuǎn)速降低到原來的五分之四，軸功率就可以降低到原來功率的百分之五十左右；如果流量需要減少百分之四十，軸功率就會降低到原來的百分之十不到，節(jié)能效果非常明顯。

變頻調(diào)速技術(shù)是一種PID控制技術(shù)，它可以根據(jù)設(shè)備的工藝負(fù)載對電動機的輸出頻率和轉(zhuǎn)速進行精確調(diào)節(jié)，在保證生產(chǎn)工藝要求壓力的情況下，實現(xiàn)最大程度的節(jié)能，而且變頻調(diào)速技術(shù)可以實現(xiàn)電動機的軟起動和軟停機，減少了電動機收到的電壓沖擊，降低了設(shè)備故障率，延長了設(shè)備使用壽命。

裝置的這些轉(zhuǎn)動設(shè)備在啟動時通常全壓啟動的方式，這時的電機啟動力矩極大，需要從電網(wǎng)中吸收額定功率五到七倍的電流，這樣不僅造成電能的巨大浪費，還會給電風(fēng)以及機器設(shè)備造成巨大的沖擊，加快了設(shè)備的損壞速度，給設(shè)備的保養(yǎng)也造成很大困難，同時降低了設(shè)備的使用壽命。采用變頻調(diào)速技術(shù)，可以對設(shè)備進行變頻啟動，從而有效的解決設(shè)備啟動時的巨大電能消耗，提升設(shè)備的使用壽命。

裝置根據(jù)生產(chǎn)需要，8臺罐頂立式攪拌器、6臺空冷風(fēng)機、2臺齒輪泵、2臺膠體磨和8臺螺桿泵均采用了變頻調(diào)速技術(shù)。變頻調(diào)速技術(shù)在這些設(shè)備中起到的效果很好，節(jié)電率可以達到百分之六十左右，變頻調(diào)速技術(shù)的節(jié)能技術(shù)改造不僅獲得了較好的節(jié)能效果。

電伴熱技術(shù)應(yīng)用

改性瀝青由于易凍凝、結(jié)焦的特性，管路伴熱方式的選擇受到企業(yè)的高度重視。改性瀝青裝置的生產(chǎn)受市場需求影響較大，開停工較為靈活，開停工時間不確定，開工周期長短也不固定。如果每次開停工均要蒸汽吹掃置換管路介質(zhì)，就會造成工藝介質(zhì)的浪費和蒸汽的巨大消耗。裝置決定在停工時，管路系統(tǒng)只退出物料，不進行蒸汽吹掃置換，管路系統(tǒng)選擇電伴熱帶給主管伴熱的方式。

電伴熱帶是由導(dǎo)電塑料和兩根平行的母線外加絕緣層構(gòu)成，它與主管密切線性接觸，利用電阻體在電路上發(fā)熱的原理，或髙壓交流集膚效應(yīng)產(chǎn)生熱量，通過電能的熱傳導(dǎo)，補充主管的散熱，或者傳熱給主管介質(zhì)升溫。電伴熱帶結(jié)構(gòu)同伴熱管相似，不過伴熱帶更細(xì)，截面積更細(xì)，跟主管貼合更緊，使用專用膠帶和主管固定在一起，外圍的保溫層直徑更小。

裝置采用恒功率和自限溫伴熱帶兩種形式，共有電伴熱帶145條，全長7000m。集中的防爆溫控柜15個，主要選用了美國瑞侃(Ray-chem)和賽盟(TlIenIKm)和英國HeatTRace公司的產(chǎn)品。電伴熱帶的熱量可以有效合理的利用，本身具有防火、防爆、自動化程度高、不發(fā)生介質(zhì)泄漏和適應(yīng)各種溫度環(huán)境的特點。電伴熱帶由于體積小，柔性好，對于管道和附件貼合程度髙，可以實現(xiàn)全面伴熱且易于施工。同時減小了主管的保溫隔熱層的體積，減少了一定的投資費用。當(dāng)電伴熱帶節(jié)點故障燒損時，可做接頭拼接連通處理，維修方便，不需要更換整條伴熱帶。裝置在開工準(zhǔn)備階段，可以設(shè)定高于管路介質(zhì)的較高控制溫度，方便管路介質(zhì)快速升溫，縮短開工周期。在正常運行階段，可以調(diào)整電伴熱帶溫度等于或略低于介質(zhì)溫度，這樣可以補充主帶溫度等于或略低于介質(zhì)溫度，這樣可以補充主管介質(zhì)散熱。另一方面，當(dāng)主管溫度高于電伴熱設(shè)定溫度時，電伴熱停止發(fā)熱工作。電伴熱靈活實現(xiàn)調(diào)溫控制，裝置正常運行時，大部分時間電伴熱不用通電發(fā)熱，大量節(jié)約電能。實踐經(jīng)驗結(jié)果說明，在裝置正常運行時，電伴熱帶的運行費用為蒸汽伴熱運行費用的1/6。

導(dǎo)熱膠泥的應(yīng)用

導(dǎo)熱膠泥以高品質(zhì)石墨為基料與其它多種材料復(fù)合而成，可在高溫下使用的高導(dǎo)熱率功能材料，常溫下呈黑褐色膠泥形狀。其主要特點是用石墨提高產(chǎn)品的導(dǎo)熱效果，具有極高的傳熱效率，優(yōu)異的傳熱穩(wěn)定性和受熱均勻性。

在改性瀝青裝置的預(yù)混攪拌罐中，內(nèi)壁分布蛇形導(dǎo)熱油內(nèi)盤管加熱，基質(zhì)瀝青和改性劑局部受熱明顯，導(dǎo)致混合液在攪拌罐內(nèi)壁的伴熱盤管上大面積結(jié)焦，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。裝置在技術(shù)改造時使用了外部導(dǎo)熱油伴熱管＋導(dǎo)熱膠泥的方式伴熱。伴熱管外徑由Φ76mmx4mm減小到Φ34mmx3.5mm，長度又644m減少到164m。這種伴熱方式的施工過程相對簡單，導(dǎo)熱膠泥填充了伴熱管和罐壁間的空隙，使傳統(tǒng)的伴熱管與攪拌罐間的空氣層由高導(dǎo)熱系數(shù)的導(dǎo)熱膠泥層代替，固化后的導(dǎo)熱膠泥將伴熱管和攬拌罐罐壁緊緊結(jié)合在一起，從而使攪拌罐與伴熱管之間的線接觸(或不接觸)改為面接觸，大大增加伴熱管和攪拌罐間的傳熱面積，避免了基質(zhì)瀝青和改性劑因局部高溫而結(jié)焦的現(xiàn)象發(fā)生。改造后，只需要2h就可以將罐內(nèi)介質(zhì)加熱到所工藝需求溫度，加熱時間減少4h，明顯縮短了生產(chǎn)周期。使用導(dǎo)熱膠泥后，熱利用效果好，傳熱均勻，提髙了傳熱效率，節(jié)能效果顯著。

結(jié)論

通過這些節(jié)能技術(shù)的綜合應(yīng)用，裝置的節(jié)能效果明顯。導(dǎo)熱油熱載體傳熱方式適用于很多石油化工裝置；變頻調(diào)速技術(shù)適用于頻繁變工況的運轉(zhuǎn)設(shè)備；電伴熱帶技術(shù)適用于高黏度、易凝介質(zhì)的輸送主管伴熱，尤其在長距離的管道介質(zhì)輸送，節(jié)能效果更好；導(dǎo)熱膠泥的使用范圍相對較窄，作為加熱或伴熱管路的輔助方式更為合理，尤其適用于易凝、結(jié)焦介質(zhì)的罐體設(shè)備。