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太陽熱反射涂料在新疆儲油罐上的隔熱性能探討,簡述了太陽熱反射涂料應用在儲罐上的隔熱機理
2019年12月18日    閱讀量:11506    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

0 前 言

從20世紀70年代以來,國外對太陽反射隔熱涂料開展了大量的研究工作,并在軍事和民用的許多領域得到了廣泛應用,取得了較好效果。但是由于價格昂貴,限制了其在國內的使用,國內也有多家單位對反射隔熱涂料進行了一定的研究。


航天材料及工藝研究所表面工程技術中心在衛星用熱控涂層的基礎上開發的太陽熱反射涂料可以使物體表面溫度和內質溫度大幅度降低,且外環境溫度越高,降溫效果越明顯涂料在線coatingol.com。隨著經濟的快速發展,工業化和城鎮化進程加快,人們對主要用于工業生產、化工原料以及交通工具燃料的石油化工產品的需求也越來越高,導致儲油庫的數量大幅增加。


儲油庫貯存及銷售的原油和汽油等輕質油品中含有大量的輕烴組分,具有很強的揮發性,因此不可避免地會有一部分液態烴組分氣化,以油氣的形式進入大氣環境,不僅浪費能源,而且造成環境污染,影響人體健康。將太陽熱反射涂料應用在石油石化行業可以很好地發揮涂料的作用。

 

1 太陽熱反射涂料應用在儲罐上的隔熱機理

1.1 太陽熱反射涂料作用機理

太陽熱反射涂料的基本原理是:通過涂膜的反射作用將日光中的紅外輻射反射到外部空間,從而避免物體自身因吸收輻射導致的溫度升高。太陽熱反射涂料的反射隔熱作用原理如圖1所示。

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太陽熱反射涂料的反射隔熱作用原理

當太陽光照射到涂料表面后,太陽能量分為3種途徑進行傳播:反射、吸收、透射。太陽熱反射涂料具有超高的反射率,可以將太陽光的85%以上的能量反射到空氣中去,使得只有15%左右的能量進入到涂料層,涂料層吸收太陽能量后,使得涂料層溫度升高,同時涂料具有很高的紅外反射率,將吸收的能量再以85%以上的比例向雙方向輻射,最后只有少量的太陽能量透過涂層進行傳播。


1.2 儲罐表面受太陽輻射的傳熱過程

以無加熱和取熱設施的常溫儲罐(容器)表面為例進行討論。太陽輻射為電磁波,參見圖2,當其入射到涂料層(涂層)表面上時,一部分就被反射回大氣中,另一部分則進入涂層。進入涂層中的一部分輻射能就在涂層內被吸收,衰變為熱能,使涂層蓄熱增加、表面溫度T表上升。


T表升高并超過環境溫度T環后,出現“日照超溫”ΔT=(T表-T環),涂層便成為一個“沉積熱源”,產生“熱島”效應,向大氣和罐壁雙向傳熱。向大氣散熱方式為對流和輻射傳熱。部分太陽輻射能穿透涂層進入罐壁后就被罐壁吸收,所產生的熱能和涂層傳遞來的熱能使罐壁蓄熱增加、溫度升高,將熱能傳給罐內介質。

儲罐表面受太陽輻射的傳熱過程圖

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2 太陽熱反射涂料在新疆吐魯番機場油庫儲罐上的應用情況

新疆遠離海洋,深居內陸,呈明顯的溫帶大陸性氣候,日照充足(年日照時間達2 500~3 500 h),降水量少,氣候干燥且風沙大。9月份白天地表最高溫度可達78 ℃,夜間最低溫度為18 ℃,晝夜溫差大,太陽輻射強,油庫儲罐油氣揮發嚴重。


新疆吐魯番機場油庫儲罐應用京能恒基ASRC.1101太陽熱反射涂料,除能起到隔熱保溫作用外,防腐性能好、使用壽命長,可減少維修費,有利于降低呼吸損耗,且安全、環保。儲罐采用手工除銹的方法將原有涂料表面已經粉化的涂料打掉,然后采用無氣噴涂的施工方法施工底漆和面漆。


因為本儲罐為舊罐改造,因此采用環氧鐵紅作為中間漆增強附著力,使用太陽熱反射涂料作為面漆使用,這樣既保證了涂料配套的層間附著力,又保障了整體的防腐能力,使太陽熱反射涂料最長時間發揮功效。


2.1 底漆施工

底漆采用環氧鐵紅防銹底漆施工。將環氧鐵紅防銹涂料A組分充分攪拌至均勻;按照噴涂效率結合環氧鐵紅防銹涂料的適用期進行物料核算;根據核算結果,精準稱量環氧鐵紅防銹涂料A、B組分,在不停攪拌的情況下,將稱量好的B組分緩緩加入A組分中,加入適量稀釋劑;靜置30 min;在此期間在施工場地鋪設塑料布(報紙)進行防護;


用刷子對難以輥涂到的位置進行預涂刷;采用噴涂涂裝方式,按先上后下的涂刷原則,對罐體進行涂裝,要求涂布均勻,無漏涂點;扶梯管線等面積較小難以輥涂部分應用刷涂方式進行涂裝;做好涂膜養護準備(主要是防水);清洗施工工具。

2.2 面漆施工

面漆采用太陽熱反射涂料施工。在底涂涂裝完畢24 h后,檢驗底涂的干性,具體方法為:手指甲按壓、400目砂紙打磨,觀察砂紙上打磨下來的底涂是粉末狀還是條狀,如是粉末,則可執行此工序;根據施工面積、施工效率、材料適用期計算太陽反射涂料配制的合適的材料質量;檢查確認材料無誤后將材料各組分充分震蕩攪拌至均勻;根據計算結果進行材料的配制,在不停攪拌的情況下將適量的B組分加入到A組分中,加入適量專用稀釋劑,攪拌至均勻;將混合好的材料靜置5~10 min至無泡;做好施工現場地面的防護工作;以先上后下、先難后易的原則,采用輥涂的方式進行涂裝,厚度控制在濕膜300 μm左右即可;做好涂膜的養護工作,養護期為24 h;清理施工場地,做到活完場地清。

2.3 太陽熱反射涂層的修補

在太陽熱反射涂層涂裝完畢24 h后進行涂層驗收;要求無明顯氣泡、流痕,如存在氣泡、流痕需用800目水砂紙進行磨塊水打磨,對于有重大缺陷的位置需用400目砂紙打磨后再用刷子刷涂進行修補。

2.4 太陽熱反射涂料的應用效果

施工完畢后,清理施工現場,涂料完全干燥后測量太陽熱反射涂料的應用效果。表1為新疆吐魯番機場油庫8月份某天的儲罐使用京能恒基ASRC.1101太陽熱反射涂料后的罐內及罐表面溫度的測試結果。

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新疆機場油罐用京能恒基ASRC.1101太陽熱反射涂料的隔熱效果統計表

從表1可得出應用京能恒基ASRC.1101太陽熱反射涂料的效果為:(1)使用太陽熱反射涂料后,可以控制油品溫度的波動;(2)可進一步降低油品“呼吸”損耗。

 

3 油氣揮發的節省量計算

對于儲罐大、小呼吸揮發的主要污染物烴類(NMHC)的排放量計算,國內外已進行了許多研究工作,主要計算公式有美國國家環保局(EPA)推薦的經驗公式、美國石油學會(API)的經驗公式和我國原中國石化(CPCC)系統編制的經驗計算公式。


EPA公式的主要影響因素為儲罐形式、儲罐規格和油品種類,API公式的主要影響因素有液體的真實蒸氣壓、儲罐的溫度變化、儲罐的留空高度、規格、收發作業周期及安排、儲罐狀況等,CPCC公式的影響因素與API公式大致相同。


由于工藝水平和氣象條件等因素的差異,EPA推薦的方法在美國以外地區直接應用的估算結果精度較差。考慮到我國國情和儲油庫貯存的實際情況,采用CPCC公式計算儲罐油氣損耗,具體公式如下:

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式中:LDS——拱頂罐的年小呼吸損耗量,kg/a ;

——貯存油品的平均密度,t/m3 ;

KE——油品系數,汽油取24,原油取14 ;

Pa——當地大氣壓,mmHg;

Py——油品本體溫度下的真實蒸氣壓;

D——儲罐直徑,m;

H——儲罐內氣相空間的高度,包括灌頂部分

的相當高度,m ;

ΔT——每日大氣溫度變化的年平均值,℃ ;

KP——涂層因子或涂料系數;

C——小罐修正系數。

計算結果如表2所示。從計算結果可以看出,每天可以節約13 kg左右的航空煤油,約156元。

CPCC公式計算儲罐油氣損耗

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4 結 語

太陽熱反射涂料在新疆吐魯番機場油庫的使用情況表明,其熱反射性能優良,能很好地降低物料的貯存溫度,減少物料的呼吸損耗,綜合性能優于銀粉漆。同時該涂料具有優秀的防腐蝕性能,可以防止設備腐蝕,保障設備安全。該涂料無毒無害,是環保型涂料,對環境無污染,保障了施工人員的身體健康。


另外其施工簡便,可噴涂、刷涂,降低了物料損耗,節約了公用工程消耗,節省施工時間,因而在各行各業特別是石化工業領域具有廣闊的應用前景。


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