鋁箔毯簡介
用於高溫管線、設備保溫的新型絕熱節能材料--------陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯
摘要:本文主要介紹了新型絕熱節能材料-----陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯產品的結構性能、保溫機理及其高效獨特的套用效果。
保溫機理
節約能源已成為我國的基本國策，而冶金、石化、電力、陶瓷等企業熱工設備的節能，更是重中之重，是建設節約型社會的主要內容。為使上述企業經濟結構趨向合理，熱工設備運行安全，必須對熱工設備按不同要求規範進行保溫，保溫效果直接決定企業能源的節約、產品成本的降低、操作條件的改善、套用環境的保護等工作。山東魯陽股份有限公司通過研究探索，研製開發、生產的陶瓷纖維覆鋁箔毯（簡稱鋁箔毯）產品，具有容重小，導熱係數低，絕熱效果顯著，耐熱性能優良等特點，特別適用於絕熱節能效果要求苛刻的高溫熱工設備和供熱管道的隔熱、保溫，是一種新型、優質絕熱節能材料，在冶金、石化、電力、陶瓷等部門具有廣闊的推廣前景。
性能介紹
陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯，顧名思義為金屬鋁箔和陶瓷纖維毯的組合產品。是採用特殊設備和專用結合劑將陶瓷纖維毯與金屬鋁箔結合牢固，形成一整體結構的組合製品。
陶瓷纖維毯
陶瓷纖維毯採用無爐襯水冷壁電阻爐連熔、連甩工藝成纖，雙面針刺成型；纖維長、直徑粗且均勻、抗拉強度高，抗氣流沖刷能力強，熱穩定性好。
通過全自控化的毯加熱爐熱處理，可預先使陶纖製品發生相變化，降低產品在使用過程中的高溫收縮；同時採用優質的原料和專用的提純及混料生產工藝，有效的降低了製品中的雜質含量，提高了產品的熱穩定性能，陶瓷纖維毯的主要性能特點概括如下：
☆體積密度小，（96/128Kg/m3）；
☆熱容量（蓄熱量）低；
☆導熱係數小；
☆抗熱震及機械震動性能優良；
☆無需烘爐；
☆隔音性能好；
☆高熱敏性；
☆施工、維修簡便。
金屬鋁箔
金屬鋁箔具有一定的附著性能和耐溫性能，使鋁箔與陶瓷纖維毯複合結構成為可能，同時採用高純度薄鋁箔，提高了產品的耐腐蝕性能和抗煙氣穿透性能，改變了纖維毯的保溫機理，增強了產品的綜合性能，金屬鋁箔產品的性能特點概括如下：
☆材質輕；
☆高阻隔性；
☆具有良好的延展性；
☆具有優良的抗拉性能；
☆具有防腐蝕性能；
☆具有熱反射性能。
鋁箔針刺毯
山東魯陽股份有限公司作為陶瓷纖維行業的領頭羊，生產設備先進、工藝優良、自動化程度高，自主研發的陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯產品，產品質量穩定，產能高，可充分滿足用戶需要；專用結合劑流動性和滲透性較好，從而保證了纖維毯與鋁箔結合牢固、貼上均勻，無褶皺，不易分層等整體性能，具體概括如下：
☆高緻密性，有效地阻止了腐蝕性氣體穿透保溫層的可能；
☆具有極強的熱阻作用，增強了保溫效果；
☆具有良好的抗熱震性能，能夠抵抗升降溫時的急劇溫度變化；
☆縱橫向抗拉強度大；
☆施工、維修方便；
☆具有較低的熱容量；
☆具有優良的化學穩定性。
覆鋁箔針刺毯產品的主要規格：寬度為300/610/1220mm，長度為3600/7200mm，厚度為:其中纖維毯厚度為20/30/50mm，鋁箔厚度為0.047/0.2mm，具體尺寸可根據用戶要求生產。
保溫機理
熱工設備的散熱途徑主要為：傳導、對流、輻射，而覆鋁箔針刺毯通過獨特的結構，分別削弱了三種散熱途徑，降低了熱量的損失，節約了能源。具體分析如下：
覆鋁箔針刺毯產品對傳導傳熱的削弱
覆鋁箔針刺毯通過陶瓷纖維毯這道屏障，對傳導傳熱削弱明顯。熱源熱量首先要經過纖維毯，而陶瓷纖維毯的纖維交織沒有方向性，傳導散熱只能沿著纖維桿的方向進行，所以纖維的導熱並不完全垂直於熱面，這無形中延長了傳熱途徑，消弱了熱量的傳導；另外陶瓷纖維毯的氣孔率為93%，纖維間接觸80%是點接觸，點接觸和氣孔率進一步削弱了熱量的傳導，增大了傳導傳熱的熱阻；熱量通過鋁箔毯內傳導散失的熱量很弱，結構明顯地削弱了傳導散熱。
覆鋁箔刺毯產品對氣體對流傳熱的削弱
陶瓷纖維毯的氣孔率很高，氣體被纖維分割成幾乎處於靜止不動的小氣孔倉，而分散的多氣孔倉內的壓力是一定的，該氣壓將與固態纖維一起形成一個密實體禁止（形成禁止氣壓），阻礙著熱氣流的侵入，削弱了熱量散失；同時由於鋁箔的緻密性，直接阻礙著氣體的對流。所以鋁箔毯增強了結構綜合性能，明顯的削弱了氣體的對流，阻礙了熱量的散失，降低了能量損耗。
削弱輻射傳熱
陶瓷纖維本身就是白色、光滑的反射體，其對熱量有著良好的輻射作用；同時覆鋁箔針刺毯產品內金屬鋁箔呈不透明、光滑狀態，具有鏡面反射機理，熱射線通過鋁箔形成反射，這道屏障對輻射傳熱削弱明顯。所以說，鋁箔毯對輻射散熱有著雙層削弱機理，效果顯著。
綜上所述，覆鋁箔刺毯產品通過陶瓷纖維結構、金屬鋁箔結構和陶瓷纖維金屬鋁箔複合結構的綜合性能，對三種傳熱方式：傳導、對流、輻射的散熱削弱明顯，新型結構具有良好的保溫、節能效果，是熱工設備首選的保溫、絕熱材料。
箔刺毯套用
覆鋁箔針刺毯產品結構具有良好的保溫、節能效果，主要套用於石化冶金等工業加熱爐及鍋爐設備襯裡的保溫層、電力蒸汽管線的外保溫、航空航天設備的隔熱層、輪船的消防夾層、建築行業的夾層及日常用品的保溫等。下面主要介紹工業加熱爐爐襯的保溫層及管線的外保溫結構。
加熱爐爐襯的保溫層
隨著陶瓷纖維材料的系列化和功能化，陶瓷纖維爐襯的套用也越來越廣泛，如何確定其套用領域，已廣泛受到設計部門和用戶的關注，下面將根據API560煉廠火焰加熱爐關於陶纖襯裡結構設計基本規定及魯陽公司二十餘年的實踐經驗，對纖維襯裡的套用領域作以下界定,以便於大家參考。
(1)除強制煙氣流動的煙管、風道及爐底外，加熱爐其它所有區域均可採用纖維襯裡。
(2)任何一層纖維襯裡的使用溫度必須高於此層熱面計算溫度260℃以上。
(3)當燃料中S含量超過10ppm，爐襯採用纖維結構的時，爐壁鋼板的熱面應塗刷一層防腐塗料，該塗料適用於177℃環境；當燃料中S含量超過500ppm，應設定阻氣鋁箔或不鏽鋼箔，阻氣層應位於操作條件下至少高於計算露點56℃以上的部位處，阻氣層邊緣應搭接，爐襯邊緣及穿刺部位應密封，以防止腐蝕性氣體穿過爐襯結露，腐蝕鋼板和錨固件。
(4)當燃料中重金屬含量超過100ppm時，所有加熱爐爐襯不得採用軟質纖維材料，而應採用纖維不定型材料\預製塊或其它重質保溫材料。
(5)當爐襯承受的壓力大於0.8Mpa時，不得採用纖維爐襯。
(6)設有吹灰器、蒸汽噴槍、水洗設備的對流段不得採用纖維爐襯。
所以，當加熱爐爐襯採用陶瓷纖維爐襯複合結構時，在保溫層通常採用鋁箔毯進行保溫，以提高纖維爐襯的防腐、節能、降耗等綜合性能。保溫結構
電力及蒸汽管線的外保溫
（1）覆鋁箔針刺毯保溫結構
需保溫的管道和設備——第一層陶瓷纖維毯
——第二層覆鋁箔針刺毯（鋁箔面向鋼管）——第三層
鋁箔毯（鋁箔朝里）——根據設計依次累加，
每層用鋼帶綑紮，其綑紮間距不大於300mm。
（2）鋁箔毯保溫實體模擬
為了準確的判斷保溫結構是否合理，建立了用於管道保溫的實體模擬裝置。模擬輸送蒸汽的管道是一根長為1200mm，外徑為108mm，壁厚為4mm的不鏽鋼管，在不鏽鋼管的內部裝了一根外徑為45mm的氧化鋁陶瓷管，陶瓷管的外面均勻纏繞上電阻絲，最大發熱功率為3kW。在鋼管中部的外表面用鋁箔將一條電熱偶的測量端緊貼著包在上面，該熱電偶與人工智慧工業調節器相聯，以控制鋼管的外表面溫度。此外，在不鏽鋼管的中部以及離中心±100mm處，在周圍的上、中、下各裝上4支0.5mm的熱電偶，以了解管壁的溫度分布情況。模擬管道的散熱由埋在表層保溫纖維下的WY-2型熱流計流量，同時用表面溫度計測量表面各點的溫度，根據GB50264-97的規定計算。
保證測定區域的導熱為沿管徑方向的一維熱傳導是該裝置成功模擬輸熱管道的關鍵，為此，將不鏽鋼管置於導熱係數很低的輕質耐火磚上，並在鋼管的兩端用300mm厚的纖維毯絕熱。在表面溫度為430℃，纖維毯（體密為128kg/m3）厚度為108mm的情況下，模擬管中心±100mm範圍內的最大溫差為10℃。徑向的溫度梯度是軸向溫度梯度的35倍多，一維徑向傳熱的模型是成立的。實際上，為了提高實驗精度，全部實驗點的取值範圍進一步縮小為±25mm範圍內。實驗時熱流計測量的熱流值穩定才進行測定。表1為實驗結果。
表1實體模擬實驗結果
實驗編號1234
72mm纖維毯72mm纖維毯
保溫層結構134mm纖維毯0.4mm鋁箔106mm纖維毯0.4mm鋁箔
62mm纖維毯36mm纖維毯
實體模擬實測表面43.754249.2548.75
平均溫度/℃
實體模擬實測表面5353
最大溫差/℃
環境溫度/℃23232123
由αS計算機模擬的46.7850.26
表面溫度/℃
由αS計算機模擬的124.6163.4
散熱量/W·m-2
由表1可見，計算機模擬的結果與實驗結果非常接近，說明計算機的模擬和方法、保溫材料的熱物理性能測試結果是準確的，可用這些方法和數據進行進一步的研究。還可看到，在保溫層中加鋁箔後，在其它結構不變的情況下（纖維毯厚度為134mm和108mm）表面溫度分別下降1.75℃和0.5℃，可以降低散熱損失5%左右，同時也使表面溫度更加均勻。這主要是在保溫層中加了鋁箔後，鋁箔阻礙了保溫層中熱氣體在浮力的作用下向頂部流動，從而使得保溫層上部的溫度降低，溫度的均勻性提高，散熱減少。本試驗摘於煉油設計32卷12期
在保溫層中增加鋁箔層可阻止熱氣體在保溫中向上擴散，從而使保溫結構的表面溫度均勻，並使散熱減少5%左右，其貢獻大致相當於在150mm厚的保溫層上再增加10mm保溫層。每平方保溫可節省造價4.5RMB左右，同時還有效地減少管道的體積。
（3）覆鋁箔針刺毯工程套用
齊魯石油化工公司從“以煤代油”帶來巨大的經濟效益考慮，新建了從熱電廠至煉油廠的一條Φ480中壓蒸汽管線，從熱電廠輸出的蒸汽溫度為435℃，要求到交接點的蒸汽溫度為400℃，流量100t/h，壓力3.6Mpa。由於煉油廠要求的溫度很高，根據以往經驗，單純採用陶瓷纖維毯產品進行保溫絕熱是達不到要求的，經研究分析，最終決定採用覆鋁箔針刺毯新型保溫結構。
陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯新型保溫結構的套用，不僅在節能、降耗、降低成本、提高產量方面效果顯著，還從一定程度上最佳化了設備的工藝，改善了整體設備結構，為廠家帶來了不可估量的有形和無形效益。繼齊魯熱電廠至煉油廠中壓蒸汽管線採用此結構後，齊魯熱電廠到齊魯乙烯廠中壓蒸汽管道、廣石化乙烯廠中壓蒸汽管道、蘭化石油化工公司乙烯廠中壓蒸汽管道、南京化學工業園中壓蒸汽管道等項目先後採用了陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯產品保溫結構，取得了良好的套用效果，得到了相關領導和專家的一致好評，為陶瓷纖維覆鋁箔針刺毯產品的套用推廣打下了堅實的基礎。
發展前景
環保、節能被列入國家一項基本國策後，直接促進了陶瓷纖維材料在石化、冶金、陶瓷、電力、航空航天等行業的全面推廣，取得了令人滿意的保溫、耐熱效果；隨著陶瓷纖維鋁箔毯複合結構的成功研發生產和推廣套用，相信新型保溫結構將很快成為國內外保溫、隔熱套用領域的一種發展趨勢，其將來可能占有市場份額前景的不可估量。
