介绍 了HXD系列导热胶泥 产品的性能 用途及 国内外的发展 动态。 通过几个应用 实例, 说 明了导热胶泥 在防止管道堵 塞和节能 方面的作用。
关键词;导热胶泥在伴热管的应用
石油，化 工介质在长距离 输送过程和长时间的储存过程中会因散热造成温度下降。对粘性物料来说, 温度的下降会使物料的粘度升高, 而对易结晶物料则可能物料产生结晶, 其后果是造成料液的输送发生困难,严重的会造成管道系统的堵塞，为防止这种 情况 发生,必须对系统散失的热量予以及时的补充, 即对系统进行连续不断的供热。传统的供热方法是采用带夹套的管子 (在夹套中通热载体 ) 或用通有热能载体的伴热管附在工 艺管道上。
, 如 图 1(a) 所示
采用夹 套管进行伴热 的方法，不但施工麻烦而 且投资大， 更为麻烦的是一旦工艺管道因 腐蚀等原因而造成泄漏, 则很难发现泄漏点
,因此, 尽管 其伴热效果很好, 一般仅将其用于伴热要求较高的场合。而如 图 1 ( b) 所 示的伴热管法由于投资小、施工方便, 目前在石 油、化工、 医 药等行业应用非常广泛。但该方法由于伴热管和工艺管道之间理论上仅为线接触, 实 际上由于 施工质量的限制, 且管道上还有阀 门、 法兰、弯 头等管件, 施工过程中很难保证工艺管和 伴热管间 的完全贴合造成伴热管和 工艺管间的脱离, 从而使工艺伴热 管和 工艺管间隔有一层空气。 由于空气的导热 系数很低, 造伴热管中的热量无法通过热 传导传到工艺管 中, 工艺管和 伴热管的热量传递只能通过密封在保温层 中的空气对流进行传热, 因此采用这种方法进行伴热会产生以下问题。
① 传热效果差, 易使物料堵塞管道由于伴热管中的热量不易传到工艺管 中, 因此工艺介质的温度可能达不到所 要求的水平, 这就可能会使物料的粘度增加或物料结晶, 造成工艺管道输送不畅，严重的会导致管道的 弯头，阀门等处时常发生的堵塞。 ②热载体的消耗量大, 浪费能源由于这种伴热管的 传热效果差, 为满足工艺要求, 使工艺管达到预定的温度, 常采用增加热载体的流量或提高热载体初始温度的方法。从而造成能量的浪费
③受热面不均匀, 易使物料变性。 由于伴热管和工艺 管之间仅 为线接触, 这就造成工艺管壁上的温度不均匀, 这 对于 那些对温度非 常敏感的物料, 提高伴热管 中热载体的温度可能会造成物料的 变性, 如降解、 结炭、 失去活性等。解 决普通伴热 管存 在问题的办法可 采用导热胶泥。导热 胶泥是 一种高导热系数的物质, 将它嵌敷在伴热管和工艺管道之间的间隙处, 使伴热管与工艺管间的空气层 由高导热系数的导热胶泥层代替 (其 结构如 图 2 所示 ), 使工艺管与伴热管之间的线接触改为面接触, 从而大大增加伴热管和工艺管间的传热面积, 同时将原来的对流传热方式改为热传导方式。 导热胶泥的高导热系数使伴热管中的热量 能够很容易地传到工艺管道中, 提高了伴热管和工艺 管间的传热效率, 保证了工艺管道的伴热要求。 它的使用对化工生产装 置的安全，可靠，运行无疑具有重要 的义。导热胶泥为石油化工介质的安全可靠输送提供了保证。
HXD导热胶泥在工艺管线伴热，在我 国应用非常普遍, 特别是在北方寒冷地区, 可在伴热管上使用导热胶泥的装置却很少，如前所述, 由于不用导热胶泥的伴热管的伴热效果差, 因此尽管采用了伴热管, 但管道堵塞及管道中物料结晶的现象仍时有发生, 严重地影响了装置的正常可靠运行， 与此形成鲜明对照的是, 近年来, 我 国从国 外引进 的许多成套装置及采用国外技术建设的装置中的伴热管道大多要求采用导热胶泥。 由于 我国还没有这种产品, 因而在这些引进装置 中所用 的导热胶泥不得不依赖于进口, 其价格约为每吨 1万一 2 万美元。 在这种情况下, 国外公司看准我国在管道伴热保温方面技术的落后现状, 意识到该产品在我 国具有较大的潜在市场, 曾试图在我国石化行业推广应用他们的导热胶泥产品, 但由于他们的导热胶泥产品价格十分昂声, 超出了国内厂家的承受能力, 因此推广应用并未成功。
图 2 导热胶泥施工示意图2， 国内外研究概况近 年来, 德、 日、 美、 英等世界工业发达 国家相继研 究了各种不同性能的导热胶泥, 使之得到广泛的应用。 以我国从日本进口的聚氯乙烯装置中的氧氯化反应 器 为例, 为防止设备内产生 冷凝液, 采用 了外盘管伴热, 日提供 的图纸中，要求在该反应 器上应用的导热胶泥有 三种类型，所用的导热胶泥 总重达 4.5 吨。 据笔者所知,日本有多 家公司经营导热胶泥产 品。,且形 成产 品 系列, 如S UN R IS E 几正 ISEI 株式会 社就有能满足各种不同使用 场合的导热胶泥产 品 。
, 这些不同类型导热胶泥 的研制开发实际上 是一种以导 热材料和粘结材料作为主 体材料, 通过合适的加工生产方法制成的糊状物。 该糊状物经 合适的固化后即 能达 到传热性能。 根据导热胶泥的用途和特点, 它应具备以下性能指标。
( l) 导热系数 这是该产品最为重要的性能指标。 产品只有 具有高的导热系数才能达到热量传递的目的, 因此要求所研究的产品具有尽可 能高的导热系数。
( 2) 线膨胀系数 导热胶泥通常敷设在两钢管之间,由于它通常是在室温下施工和一定 的温度下固 化, 而在与室温相差较大的温度下工 作， 因此要求导热胶泥的膨胀系数与钢材的膨胀系数尽可能地接近, 以免产生较大的温差应力。
( 3) 粘接强度由于导热胶泥的线膨胀系数与钢材l的 线膨胀系数有一 定的差距, 因此产生温差应力势在必然。 为防止这种温差应力造成导热胶泥在工作过程中产生裂纹, 要求导热胶泥与钢 材间的枯接具有 一定强 度。由于导热胶泥与钢材间主要产生剪切温差应力, 因 此要求 的粘接强度以剪切强度为主。
( 4) 耐热温度， 导热胶泥通 常在 一定温 度或温度波动下工作, 因此要求导热胶泥能承 受这种温况, 主要要求材料在指定 的工作温度及温度波动下不失重、 不开裂。
HXD为无机型导热胶泥, 这种导热胶泥具有使用温度高、 施工方便 的特点, 适用于一般的管道 伴热。 导热胶泥 的各项性能指标经上 海计量技术研究所和上海交通大学等单位的测定, 明均达到国外同类产品的性能指标, 个别指标还超出国外同类产品的技术指标。 从工业 应用的实际情况出发, 制定本系列产 品 的技术指标在室温下 24 小 时就 自然 固 化, 施 工 方法 较为简单。 必须严格执行 所制定的固化工艺。属 无机型导热胶泥, 其中的粘接材料是硅酸盐类。 这个牌号的导热胶泥 粘接剪切强 度较好, 为保证导热胶泥能与管道充分结合, 导热胶泥的施工采用如图 2 所示的施工方法, 即将伴热管全部 由导热胶泥 所包住, 导热胶泥在工艺管上的施工距离达到三倍的伴热管直径, 且保证导热胶泥在伴热管上的厚度应 大于 6MM。 这种牌号的导热胶泥在导热胶泥储存的过程 中应保证储存容器完全 密封, 在固化过程 中应保证导热胶泥在施工后 有至 少 24 小时的室温固化过程，以防止导热胶泥在加温固化过程中由于水分子的大量挥发而破坏导热胶泥层, 影响导热胶泥的传热效果。
HXD 导热胶泥 系 列产品的技术指标种类
成果使用 效果与 应 用 实例，导热胶泥的使用可给企业带来较高的经济效益和社会效益, 主要体现在以下几个方面。
( l) 降低管道及设备的投资，使用导热胶泥的管道之导热性能基本接 近于夹套管, 这样通过使用导热胶泥就可省去加热夹套, 同时也使管道 的保温层直径降低, 再加整条管道的 重量减轻, 可使管架和 其他费用降低。 总之, 使用导热胶泥可使管道的投资降低一半以上。
(2) 降低能耗，如从节能的角度考虑， 从图 3 可看出, 仅用伴热管而不用导热 胶泥 的加热效 果仅为用导热胶泥的一半左右,用导热胶泥 的伴热管伴热效果已接近于夹套。 根据实际测定，1 根用导热胶泥的伴热管可相当于4 根不用导热胶泥 的伴热管的伴热水平。 这样有些原本用夹套管进行伴热的场合就可用伴热管进行伴热, 而原用多根伴热管伴热的管道就可用单根伴热管进行伴热, 原用较高压的伴热蒸汽可改用低压蒸汽, 从而达到降低工程造价、 节省运行成本和节约能源的目的。 如对管道温度要求 os ℃,不 用 导热 胶泥时需 用 0.66 M ra 的蒸汽加热, 而用导热胶泥 后就可用 90℃ 的热水进 行加热。 这种热水对大多数工厂而言, 可能是废热, 而 0.6Mra 的蒸汽则需来动力。 导热胶泥的施工要求施工方法的合适与否 也是决定固化后导热胶泥性能指标的又一重要 因 素。 对这种HXD系列导热胶泥 而言, 由于导热胶泥的粘接强度较高, 导热胶泥与钢管间的结合力足以克服， 由于导热胶泥与钢材之间的线膨胀系数不 同而产生的温差应力, 因此施工时仅需将导热胶泥涂抹 在两管道之间即 可。 为保证传热效果,导热胶泥在工艺管上的施工区域应保证大于两倍的伴热管直径, 如图 2 所示。
防止管道的堵塞，减少停工次数伴热管使用导热胶泥后。提高 了传热效率, 使伴热管中的热量 更易 传到工艺管 中, 从而 保证 了物料的温度， 防止物料 由于温度减低而 产生的堵塞现象。(4 )使管道受热均匀, 有利于提高产品的质量对于 那些对温度非常敏感的物料,伴热管采用导热胶泥后,大大增加了工艺 管和伴热管间的传热面积, 从而使工艺管的受热均匀, 提 高了产品 质量。几年来的开发 研究中, HXD系列导热胶泥已在国内十多家大型石油、 化工、 制药等行业得到应用。
