導熱膠泥概述

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

導熱膠泥是一種以導熱材料和粘結(jié)材料作為主體材料，通過合適的加工工藝制成的膠狀物。導熱膠泥廣泛應用于工業(yè)伴熱和換熱領域的強化傳熱材料，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，這就只好靠導熱性很差的空氣對流導熱，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腐蝕。

導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熱膠泥的性能優(yōu)勢及缺點。

導熱膠泥又俗稱導熱泥或?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熱黏土，導熱膠泥的性能優(yōu)勢有如下六點：

第一：導熱膠泥的導熱率高、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：導熱膠泥絕緣、可以無限壓縮，導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)品設計。

第三：導熱膠泥在生產(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)生化學反應。

第六：導熱膠泥具有優(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。

導熱膠泥的缺點有二點，如下：

第一：導熱膠泥是沒有彈性的，過度擠壓的話，會照成導熱膠泥外溢。

第二：導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)生物理化學反應，對基質(zhì)瀝青進行改性充分反應后降溫到180℃成化，成品罐中儲存時將溫度控制在150℃左右，而當成品裝車而當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。裝置在設計時采用了導熱油和介質(zhì)換熱的傳熱方式，升溫過程采用自動控制的導熱油爐循環(huán)供熱，降溫過程采用空氣冷卻器冷卻后的導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型高溫合成導熱油，凝固點能達到-60℃，具有良好的傳熱、導流性質(zhì)，髙比熱容、小黏度，小比重，能減少流體輸送能力的損耗。較大的導熱系數(shù)，能有利于流體傳熱，減少加熱爐和換熱設備的換熱面積。另外，該導熱油具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(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)設定的導熱油出口溫度來自動調(diào)整燃燒器的燃燒狀態(tài)。當加熱爐出現(xiàn)故障時，加熱爐自動聯(lián)鎖，啟動保護設施。導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)生的熱量通過導熱油運載到用熱設備中。導熱油能在較低的溫度下獲得較高的熱負荷，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)：導熱油的均勻熱傳遞可以做到準確地控制溫度；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，導熱油系統(tǒng)可以用1臺加熱爐為多臺用熱設備提供熱量，正常操作條件下使用導熱油不會造成系統(tǒng)的腐蝕和結(jié)垢，維修量小。導熱油加熱爐設計簡單，降低安全隱患；操作的適應性強，容易操作；投資小，能量利用率髙。

導熱油經(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。可使得受熱介質(zhì)根據(jù)不同的溫度要求進行熱負荷交換。導熱油除了供熱主要設備外，還運用分支導熱油預熱裝置內(nèi)所有機泵的預熱夾套，防止高黏度油品的低溫凝固，使其達到正常備用狀態(tài)。

導熱油爐設置1臺空氣預熱器，空氣預熱器采用臥式結(jié)構(gòu)，煙囪和加熱爐分開設置，兩臺加熱爐共用一個煙囪。爐體出口的煙氣進人空氣預器殼程，預熱空氣降溫后，由煙囪排人大氣。冷空氣由空氣鼓風機送人空氣預熱器管程，與煙氣換熱后，經(jīng)熱風道送至爐頂供燃燒器燃燒使用?？諝忸A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，還降低了鼓風機的功率消耗，節(jié)約了電能。

導熱油系統(tǒng)冷卻降溫

裝置設置兩套導熱油冷卻系統(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)由導熱油泵、改性瀝青泵、空氣冷卻器、換熱器和導熱油儲罐組成。瀝青泵泵送儲罐中咋改性瀝青進人換熱器管程，和導熱油換熱降溫后進人罐裝線；導熱油和改性瀝青換熱升溫后進人空氣冷卻器，降溫后進人導熱油儲罐，再由導熱油泵菜至改性瀝青換熱器殼程，完成導熱油循環(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，導熱油熱載體方式效率髙，靈活度髙，更安全，不易造成管路設備損壞，循環(huán)使用導熱油可以節(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)的應用

在改性瀝青裝置中電驅(qū)動的轉(zhuǎn)動設備較多，不僅由用于介質(zhì)輸送的螺桿泵、離心泵，還有空氣冷卻器風機、加熱爐鼓風機、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備膠體磨等，這些設備都是按照滿負荷工作需用量進行設計選型，并留有百分之十的余量。在實際生產(chǎn)運行中，這些設備根據(jù)生產(chǎn)需求頻繁啟停，縮短了設備的使用壽命。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、風機等設備的滿負荷運轉(zhuǎn)就會造成極大的浪費。

按照流體力學分析，裝置的這些電驅(qū)動泵類、風機類設備屬于平方轉(zhuǎn)矩負載，轉(zhuǎn)速、介質(zhì)、流量、壓力、軸功率都對設備的節(jié)能效果有著直接的關系。

泵泵類、風機等設備的轉(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?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)設備的工藝負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，降低了設備故障率，延長了設備使用壽命。

裝置的這些轉(zhuǎn)動設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，還會給電風以及機器設備造成巨大的沖擊，加快了設備的損壞速度，給設備的保養(yǎng)也造成很大困難，同時降低了設備的使用壽命。采用變頻調(diào)速技術(shù)，可以對設備進行變頻啟動，從而有效的解決設備啟動時的巨大電能消耗，提升設備的使用壽命。

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產(chǎn)生熱量，通過電能的熱傳導，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，截面積更細，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。裝置在開工準備階段，可以設定高于管路介質(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，當主管溫度高于電伴熱設定溫度時，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。

導熱膠泥的應用

導熱膠泥以高品質(zhì)石墨為基料與其它多種材料復合而成，可在高溫下使用的高導熱率功能材料，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混攪拌罐中，內(nèi)壁分布蛇形導熱油內(nèi)盤管加熱，基質(zhì)瀝青和改性劑局部受熱明顯，導致混合液在攪拌罐內(nèi)壁的伴熱盤管上大面積結(jié)焦，嚴重影響生產(chǎn)。裝置在技術(shù)改造時使用了外部導熱油伴熱管＋導熱膠泥的方式伴熱。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熱系數(shù)的導熱膠泥層代替，固化后的導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)的綜合應用，裝置的節(jié)能效果明顯。導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)的罐體設備。