钢制石油储罐热反射隔热涂料应用探讨.pdf

钢制石 油储 罐热反射 隔热涂料应用探讨 李建忠， 袁铁山 山西蓝彬节能科技有限公司， 山西 太原 0 3 0 0 0 6 摘要 热反射隔热涂料这一新型功能性涂料已在易挥发油品储罐及管道外表面成功地广泛使 用， 取得 了降温减压、 安全增效、 节能节水的良好效果。介绍了此涂料的分类和主要技术指标 “ 隔 热 温差 ” 不小于 1 0 ； “ 隔热 温差 衰减 白色 ” 不 大 于 1 2℃ 。“ 耐人 工气候 老化 性 ” 指 标 中“ 粉 化／ 级 ” 不大 于 1 ； “ 变 色” 白色和 浅色 ／ 级 不大 于 2 ； “ 太 阳反射 比 白色 ” 不 小于 0 ． 8 1 ； “ 半球发 射率” 不 小于 0 ． 8 3 。涂料指标达到“ 太阳热反射 比” 不 小于 0 ． 9 0 全 波 区 ； “ 半球发 射 率” 不小 于 0 ． 8 5 “ 太阳热反射比” 不小于0 ． 9 0 全波区 ； “ 半球发射率” 不小于0 ． 8 5 ； 罐体表面平均降温 1 0～ 2 0 o C； 罐体介质 温度 降低 约 5～1 0℃。 关键词 热反射隔热涂 料金属 粉料节能减排 中图分类号 T Q 6 3 0 ． 7 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 7 0 1 5 X 2 0 1 3 O 1 0 0 0 5 0 3 近年来 ， 随着科学技术进步和科学发展观 的 普及 ， 节能减排 、 节约资源、 环境友好 、 可持续发展 的经济运行模式正在推动 国内生产生活 向更加合 理更有效的方向转变 。这在钢制石油储罐防腐蚀 涂装工程 技术发展进 步 中也得到充分 印证。 目 前， 对于轻质油罐主要采用喷淋水降温， 这不仅需 要外供动力 ， 浪费水 、 电等宝贵资源 ， 而且还很难 获得最佳冷却效果 ， 成 为地面油罐应用中亟需解 决的问题 。 国内外对于热反射涂料 的研究较多 ， 但降温 性能指标不统一且物理意义不 明确 ， 对 于热反射 涂料 的热反射率 的评价方法不一 ， 且很少提及相 应人射波段 ， 很难进行数据 比较 。目前 ， 国内研究 者主要通过模拟太 阳光辐射或实测条件下涂膜的 降温性能来评价涂膜好坏， 势必具有一定的局限 性。相关标准中， 建筑用 隔热降温涂料 国家标准 的实施 ， 具有一定的规范作用。 国家节能减排政 策引导力度不断加 大， 国内 外涂料生产企业纷纷推出此类产 品以抢 占节能减 排市场的先机， 一 时间市场上热反射 隔热涂料品 牌如雨后春笋般争先亮相 ， 且所执行检测标准不 一 ， 一 般无法辨别真伪及质量好坏 ， 为 了快捷准确 地选出适合客观需求的产品， 应以现行国家权威 检测部门出具的产品检测报告为主要依据， 抓住 主要技术指标指数的高低来进行鉴别， 本文先从 技术角度总体阐述热反射隔热涂料的内涵与外 延， 并解析关键性技术指标， 希望能为广大用户提 供实际性指导意义。 1 热反射隔热涂料综述 1 ． 1 太 阳光照下油罐表面受热分析 热的传播有辐射、 对流和传导三种基本形式， 而影响地球表面各种物体温度的决定性热源来 自 太 阳， 太阳热能又是以电磁波辐射方 式传导至地 球表面 ， 太 阳辐射的波长范围很广 ， 其 中热能集 中 在 2 0 0～ 2 6 0 0 n m波 区。具体分 布在紫外线 2 0 0 ～ 3 8 0 n m 约 占 5 ％； 可 见光 3 8 0～7 6 0 n m约 占 4 6 ％ ； 红外线 7 6 0～2 6 0 0 n m约 占 4 9 ％ ， 特别 是 3 8 0～1 4 0 0 n m的可见光和近红外段 占了太 阳热 能的绝大部分。各种物体接受太阳热辐射而升 温， 然后再形成相互问的对流和传导， 最终表现为 各物体的具体温度状态。 热反射隔热涂料这一新型功能性涂料 已在易 挥发油品 包括低黏度原油 ， 中问馏分油及轻质产 品油 、 气 储罐及管道外表面成功地广泛试用 ， 取得 了降温减压 、 安全增效、 节能节水的 良好效果。实 验表明， 在夏季 日照条件下 ， 与涂银粉漆罐体相 比， 涂刷热反射隔热涂料的罐体表面平均降温 1 O～ 2 0 ℃ ， 罐体 内质温度降低 5～1 0 c C， 且环境温度越高 收稿日期 2 0 1 21 0 2 0 ； 修改稿收到日期 2 0 1 21 1 2 0 。 作者简介 李建忠， 从事热反射隔热涂料的研发， 目前任山西 蓝彬节能科 技有 限公 司副 总经理兼 技术 总监。E ． m a i l b e i d a 0 1 1 2 6 ． e o m 5 温差越明显 ， 液化气罐没有发生超温 、 超压等现象。 与传统降温方法相比， 太阳热反射涂料不需消耗能 量就能有效降低油罐温度 ， 从源头上阻止热量向物 体内部的传递， 进而达到节能降温的目的， 在军事 和民用方面都具有巨大的应用前景。 1 ． 2 热反射隔热涂料技术分类 目前， 国内的热反射隔热涂料产品按其所走 技术路线大致可分为两大类 一 类是以陶瓷或玻璃空心微珠作为主要功能 材料组配的热辐射反射 、 红外发射 附加热阻方式 实现隔热功效 的产品。此类产品的隔热功效 除取 决于热辐射 、 反射和红外发射外 ， 还与空心微珠材 料热阻系数直接相关 。原则上空心微珠堆积密度 越低热阻指标越 高， 质量 “ 轻” 是其一大特 点 ， 也 就是 因为质量 “ 轻” 致使此类涂料液态产 品储存 中在短时间内就会形成空一 15、 , 微珠 向上 的凝结现象 和涂装过程中涂料流平性较差， 故涂装施工只宜 采用抹涂或高压无气喷涂方式获得较厚 一般为 3 0 0 I,z m以上 且 比较均匀 的涂层 ， 并且很难获得 细腻光滑表面 ， 抗污 自洁能力较差 ， 在 自然环境使 用过程 中反射 、 发射指标易产生较大衰减 ， 造成涂 层隔热温差衰减指标较高 ， 隔热功效损失较大， 由 于空心微珠 的“ 热 阻” 性能 的充分发 挥是与涂层 中微珠上下重叠无缝 隙排列 和涂层厚度 密切关 联 ， 理论上涂层厚度对隔热功能有相 当影响 ， 涂层 越厚隔热效果越好 ， 但当涂层过薄使其中微珠无 法形成完整无缝隙状态时， 其由热阻系数带来的 隔热功效即会大部分丧失。 另一类是以各种复合高反射 、 高发射粉体 为 基本功能材料组 配的热辐射 、 反射加红外发射 方 式实现一定隔热功效 的产 品， 此类 产品各项 功能 性指标一经确定 ， 其热反射隔热功能指数 即已经 确定 ， 只要均匀涂刷在物体表面并完全遮盖涂层 此类涂料的反射隔热涂层平均厚度均小 于 1 0 0 m 就完成 了具有 完整功能的涂装 ， 如果在此基 础上再单纯增加 涂层厚度 ， 对 进一步提高涂层 隔 热功效贡献甚微 ， 因此没有必要去追求涂层 厚度 而形成产品涂装使用过程中增加无效成本支出的 现象。如需进一步增强隔热功效 ， 可在热反 射隔 热涂层下增加相应保温隔热层即可。这种薄层式 的热反射隔热涂料与传统涂料各种物理性状较接 近， 故施工可采用传统涂料通行的各种涂装方式 和工艺方案。此类反射隔热涂 料具有 高反射率 、 6 高 自洁性 、 高耐候性 、 大大增强防腐涂层寿命等特 有功效 ， 满足实际需要 。 2热反射隔热涂料关键性技术指标解析 2 ． 1 太阳反射比、 半球发射率指标解析 热反射隔热涂料是以热辐射反射为主要技术 手段 ， 以红外发射 亦可称“ 散热” 为辅助手段 达 到隔热效果的功能性涂料， 起到使被涂物增加抑 制温度升降幅度的作用。热反射隔热涂料所形成 涂层能有效抑制被涂物体温度升降幅度取决于产 品性能指标 中的“ 太 阳反射比” 即反射率 和“ 半 球发射率 ” 即红 外 发 射率 ， J C ／ T 1 0 4 0 --2 0 0 7 建筑外表 面用热反射 隔热涂 料 中规定 产品必 须达到的指标是 “ 太阳反射 比 白色 ≥0 ． 8 3 ； 半 球发射率 ≥0 ． 8 5 ” ， 其 中“ 太 阳反射 比” 2 0 02 6 0 0 n m太 阳热辐射全波段 指数是衡量产品性能 优劣最主要的技术指标， 产品这一指标直接决定 涂料所形成涂层对太 阳辐射热能接受量 ， 指数越 高者接受量越低 ， 就会显现 出越加 明显 的“ 釜底 抽薪” 效能 ； 而“ 半球发射率 ” 指数高低则是衡量 产品性能优劣的重要辅助技术指标 ， 其作用是决 定涂料所形 成涂膜 已接受 辐射热 能向外 的散发 量 ， 它可以减少接受辐射热能在涂层表面的蓄积 量和最终 向涂层另一侧 的传导量 ， 对涂层最终 隔 热功效有重要辅助增强作用。 2 ． 2 “ 隔热温差” 和“ 隔热温差衰减” 指标解析 “ 太阳反射比” 和“ 半球发射率” 两项功能性技 术指标综合作用的结果体现在标准“ 隔热温差” 和 “ 隔热温差衰减” 这两个技术 指标上， J G ／ T 2 3 5 2 0 0 8 { 建筑反射隔热涂料 中规定产品必须达到的 指标是 “ 隔热温差”≥1 0℃ ； “ 隔热温差衰减 白 色 ” ≤1 2℃， “ 隔热温差” 指数是显示该涂料形成 的涂层在实验室标准条件下所达到的最终隔热功 能效果值 ， 此指标应选择指数高者为佳 ； 而“ 隔热温 差衰减 白色 ” 指数则是 以假设标准试验条件模 拟 自然环境条件中该产品最终形成涂层使用时可 达到的实际功能效果值 ， 此指标为用户最应关注的 产品功能技术指标， 该指标应于“ 隔热温差” 指标 做捆绑式对 比， 选择指数低者为佳。 2 ． 3 “ 耐人工气候老化性” 指标解析 其次， 还应关注该产品检验报告中“ 耐人工 气 候 老 化 性 ”项 目栏 内各 项 技 术 指 标 ， J C ／ T 1 0 4 0 --2 0 0 7 建筑外表面用热反射隔热涂料 规 定热反射 隔热涂料 “ 耐人工气候 老化性 ” w 类 4 0 0 h ； S类 5 0 0 h 必须达到的技术指标是“ 外观” 不起泡， 不剥落， 无裂纹； “ 粉 级” 不大于1 ； “ 变 色” 白色和浅色 ／ 级不大于 2； “ 太 阳反射 比 白 色 ” 不小于 0 ． 8 1 ； “ 半球发射率 ” 不小于 0 ． 8 3 ．这 5项指标 中的前三项 “ 外观” 、 “ 粉化 ” 、 “ 变色” 检 验指数是以标准试验条件模拟 自然环境一定时段 产品形成涂层使用后衰变程度及基本物理状态的 保持数级 ， 即是涂层使用耐久性差异的显示 ， 又与 涂料涂层后两项“ 太阳反射 比 白色 ” 和“ 半球发 射率” 等功能性技术指标在自然环境中使用后的 衰变和保持程度直接相关 。一般 而言 ， 耐人工气 候老化时间越长 、 前三项指标指数越低 、 后两项指 标指数越高则衰变进程越缓慢和该产品耐候性越 好 ， 越有利于一次性涂装完成后涂层在 自然环境 中各种功能的持久有效保持。 3 热镜 系列产 品主要性能技术指标 某公司生产 的热镜 热反射隔热涂料 ， 是 以 公司 自主研发的高反射组合粉料为基础 ， 根据客 观需求和基材差异 ， 优选多种合成树脂或乳液 ， 以 “ 太阳热反射比” 不小于0 ． 9 0 全波区 ， “ 半球发 射率” 不小于 0 ． 8 5 “ 太阳热反射比” 不小于 0 ． 9 0 全波区 ， “ 半球发射率 ” 不小 于 0 ． 8 5为 内控技 术指标 ， 开发出的新型产 品， 关键技术指标大幅度 高于国家产品标准规范的技术指标 ， 包含溶剂型 和水溶型两大类。公司推出了多款高性能高品质 的热反射隔热涂料及 相关配套产 品， 依靠独创 的 涂装工艺 ， 系列化 、 差异化的产品体系完成了热反 射隔热涂料 的市场布局。能够满足不 同地区、 不 同行业及众多用户的个性化选择需要 。 根据钢制石油储罐对防腐蚀的特殊需要和对 热反射隔热涂料基本性能的认识 ， 实验表 明热反 射隔热涂料不仅是现有钢制石油储罐防腐蚀材料 的一般替代品， 而且是可与现有 防腐材料搭配组 合使用 ， 并能起到对防腐蚀涂层 的保护作用 。较 为合理的应用方式是按 G B 5 0 3 9 3 --2 0 0 8 钢制石 油储罐防腐蚀工程技术规范 规定标准进行设计 和施工的基础上再附加一层薄型热反射隔热涂料 表面涂层， 这样能充分收到在高温季节降温降压 和总体延长防腐蚀涂层使用寿命的双重功效， 既 简便易行又便于推广。 4结论 钢质石油储罐防腐蚀工程所需要的热反射隔 热涂料取得 了降温减压 、 安全增效 、 节能节水的良 好效果 。与涂银粉漆罐体相 比， 涂刷热反射 隔热 涂料的罐体表面平均降温 1 0～ 2 0℃， 罐体介质温 度降低约 5～1 0℃ ， 且环境温度越高温差越明显 ， 液化气罐没有发生超温 、 超压等 现象 。与传统降 温方法相比， 太阳热反射涂料不需消耗能量就能 有效降低油罐温度， 从源头上阻止热量向物体内 部 的传递 ， 进而达到节能降温的 目的， 在军事和民 用方面都具有巨大的应用前景 。在使用时要甄别 几个主要性能指标 ， 要经过 国家有关权威部 门检 测认可才能放心使用 ， 否则难以取得满意的效果。 编辑王菁辉 S t u dy o n App l i c a t i o n o f He a t Re fle c t i o n He a t I n s u l a t i o n Co a t i ng s i n St e e l Oi l Ta n k s L J i a n z h o n g，Y u a n T i e s h a n S h a n x i L a n b i n E n e r g y s a v i n g T e c h n o l o g y C o ． ， L t d ． ， T a i y u a n ， S h a n x i 0 3 0 0 0 6 Ab s t r a c t T h e n e w h e a t r e fl e c t i o n h e a t i n s u l a t i o n c o a t i n g h a s b e e n wi d e l y u s e d f o r t h e p r o t e c t i o n o f s u r f a c e s o f t a n k s a n d p i p e l i n e s o f v o l a t i l e o i l p r o d u c t s ，a n d g o o d r e s u l t s h a v e b e e n a c h i e v e d i n r e d u c t i o n s o f t e mp e r a t u r e a n d p r e s s u r e ， s a f e t y a n d p r o fi t a b i l i t y i mp r o v e me n t ， a n d e n e r g y a n d w a t e r s a v i n g s ． T h e c l a s s i fi c a t i o n o f t h e c o a t i n g s i s d e s c r i b e d a n d ma i n t e c h n i c a l i n d e x e s a r e i n t r o d u c e d， s u c h a s ≥ 1 0 c C h e a t i n s u l a t i o n t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e ， ≤ 1 2 ℃a t t e n u a t i o n o f h e a t i n s u l a t i o n t e m p e r a t u r e d i f f e r e n c e w h i t e ，c l i ma t e a g i n g r e s i s t a n c e ，≤1 e fflo r e s c e n c e ／ g r a d e ，≤2 d i s c o l o r a t i o n w h i t e a n d l i g h t c o l o r ／ g r a d e ，I 0 ． 8 1 s o l a r h e a t r e f l e c t i o n r a t i o a n d I 0 ． 8 1 s e mi s p h e r i c a l e mi s s i v i t y ．T h e c o a t i n g o f f e r s I 0 ． 9 0 s o l a r h e a t r e fl e c t i o n r a t i o a n d／0 ． 8 5 s e mi s p h e r i c a l e mi s s i v i t y ．T h e a v e r a g e t e mp e r a t u r e r e d u c t i o n o f t a n k s u r f a c e i s 1 02 0 ℃ a n d t h e t e mp e r a t u r e r e d u c t i o n i n s i d e t h e t a n k i s 51 O℃ ．w h i c h p r o v i d e g o o d c o n d i t i o n s f o r t h e s t a b l e o p e r a t i o n o f o i l t a n k s ． Ke y wo r d s h e a t r e fl e c t i o n，h e a t i n s u l a t i o n c o a t i n g ，me t a l p o w d e r ，e n e r g y s a v i n g a n d e mi s s i o n r e d u c t i o n 7