納米微孔絕熱材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

馬際娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司 浙江 湖州 313000）

納米微孔絕熱材料的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景

馬際娟

（浙江嘉吉石化工程有限公司 浙江 湖州 313000）

隨著近幾年中國先進(jìn)科技的不斷創(chuàng)新和研發(fā)，中國領(lǐng)先世界的先進(jìn)項目和成果的數(shù)量也在不斷增加，甚至趕超世界先進(jìn)技術(shù)，讓發(fā)達(dá)國家都望塵莫及。對于傳統(tǒng)的耐火材料行業(yè)領(lǐng)域而言，納米微孔絕熱材料的出現(xiàn)無疑打破了我們對于傳統(tǒng)耐火材料的陳舊認(rèn)知。從懷疑的眼光、懷疑的態(tài)度、目瞪口呆的高價格，都使我們對納米微孔材料產(chǎn)生了種種不信任、不嘗試、拒之門外的行為。但是，近幾年納米微孔絕熱材料非但沒有被我們趕出市場，反而發(fā)展的規(guī)模越來越大，應(yīng)用推廣的效果也得到了用戶的肯定。真正的納米微孔絕熱材料再一次驗證了那句真理名言“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。

納米微孔絕熱材料；耐火材料；連續(xù)生產(chǎn)；低導(dǎo)熱；節(jié)能減排

1 引言

隨著近幾年中國先進(jìn)科技的不斷創(chuàng)新和研發(fā)，中國領(lǐng)先世界的先進(jìn)項目和成果的數(shù)量也在不斷增加，甚至趕超世界先進(jìn)技術(shù)，讓發(fā)達(dá)國家都望塵莫及。對于傳統(tǒng)的耐火材料行業(yè)領(lǐng)域而言，納米微孔絕熱材料的出現(xiàn)無疑打破了我們對于傳統(tǒng)耐火材料的陳舊認(rèn)知。從懷疑的眼光、懷疑的態(tài)度、目瞪口呆的高價格，都使我們對納米微孔材料產(chǎn)生了種種不信任、不嘗試、拒之門外的行為。

從哲學(xué)的角度講，新事物是指符合事物發(fā)展的客觀規(guī)律和前進(jìn)趨勢、具有強大生命力和遠(yuǎn)大前途的事物。納米微孔絕熱材料的產(chǎn)生正是在我國積極推進(jìn)節(jié)能減排、節(jié)能降耗的政策下順勢產(chǎn)生的，它的產(chǎn)生和發(fā)展符合人類進(jìn)步的需要。正因為如此，納米微孔絕熱材料非但沒有被我們排擠出市場，反而發(fā)展的規(guī)模越來越大，應(yīng)用推廣的效果也得到了用戶的肯定。也為石化行業(yè)、冶金行業(yè)及其他行業(yè)帶來了新的變革。真正的納米微孔絕熱材料再一次驗證了那句真理名言“實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”。

2 國內(nèi)耐火材料行業(yè)中納米微孔絕熱材料介紹

納米材料是指在三維空間中至少有一維處在納米尺度范圍(1nm～100nm)或由他們作為基本單元構(gòu)成的材料，如圖1所示。而納米微孔絕熱材料在生產(chǎn)過程中使用的主要材料二氧化硅，不但尺寸小、其質(zhì)量也超輕，具有自身的局限性，不能被直接應(yīng)用。它必須依附于某種產(chǎn)品而存在，或者說借殼而存在。

圖1 納米級材料

中國有很多高科技的研發(fā)人員不斷嘗試著對納米微孔絕熱材料的研發(fā)、試驗。試圖讓納米微孔材料以最穩(wěn)定、最良好、最佳的狀態(tài)呈現(xiàn)為一種固定形態(tài)的耐火隔熱材料。納米微孔絕熱材料的生產(chǎn)技術(shù)目前是保密技術(shù)，屬于高端技術(shù)。經(jīng)過幾年的推陳出新、優(yōu)勝劣汰。市場上的納米微孔絕熱材料的形態(tài)目前有納米毯、納米板的形式。

由于目前納米微孔材料的組成材料非常小，為保護(hù)納米微孔材料在施工過程中不泄露，不流失，國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠家都采用鋁箔、鋁箔布、PE膜進(jìn)行包覆，如圖2、圖3、圖4所示。這三種包覆材料材料中PE膜包覆的生產(chǎn)工藝最為嚴(yán)格，它要求納米微孔絕熱材料要具有良好的耐壓強度及抗折強度，從側(cè)面也反映出廠家的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先水平。PE膜包覆的納米微孔板可以說是目前國內(nèi)最先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)。納米微孔絕熱材料的大面積應(yīng)用必須要求其具有良好的形狀及形狀穩(wěn)定性，保證施工中不易被破壞，使用中不易變形。這是對納米微孔絕熱材料的最基本要求。

圖2 納米毯

圖3 鋁箔包覆的納米板

圖4 PE膜包覆的納米板

3 國內(nèi)耐火材料行業(yè)中納米微孔絕熱材料應(yīng)用現(xiàn)狀

納米微孔絕熱材料是目前隔熱性能最好的高溫絕熱材料，其最大的產(chǎn)品特性是低溫下（200℃）有比靜止的空氣更低的導(dǎo)熱系數(shù)和高溫狀態(tài)下超出想象絕熱效果，并具有較高的使用溫度，極好的熱穩(wěn)定性，和超強的耐急冷急熱的性能。

石油化工行業(yè)是中國主要生產(chǎn)汽油、柴油、煤油、化工原材料的產(chǎn)能大戶，同時也是耗能大戶。近幾年，隨著石化行業(yè)節(jié)能減排、節(jié)能降耗政策的大力推動，納米微孔絕熱材料也被大量應(yīng)用，其中納米微孔絕熱板的推廣應(yīng)用最為成熟，目前已經(jīng)被石化行業(yè)認(rèn)定為降低加熱爐外壁的溫度的主要手段之一。

納米微孔絕熱板的生產(chǎn)技術(shù)屬于新的高端技術(shù)，在國內(nèi)形成連續(xù)化生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)量讓用戶信得過的廠家少之又少，屈指可數(shù)。浙江嘉吉石化工程有限公司生產(chǎn)的納米微孔絕熱板采用PE膜包覆，產(chǎn)品成型好，抗壓、折強度高，如下圖5、圖6所示。憑借著產(chǎn)品的質(zhì)量優(yōu)勢、極低的導(dǎo)熱系數(shù)已經(jīng)在中海油惠煉二期二期1000萬噸/年煉油及100萬噸/年乙烯項目、中國石化上海石油化工股份有限公司乙烯裝置、中國石化中原石油化工有限責(zé)任公司乙烯裝置5#裂解爐襯里更換工程、中石化天津分公司乙烯裂解爐項目、浙江石油化工有限公司4000萬噸/年煉化一體化項目一期工程140萬噸/年乙烯裝置等大型項目中簽約得到應(yīng)用。

圖5 塑封的納米微孔板

圖6 納米微孔板的強度高

浙江嘉吉生產(chǎn)的納米微孔絕熱板之所以被廣為贊譽，究其主要原因是產(chǎn)品質(zhì)量過硬，真正賦予了納米微孔材料以一種固定不變、穩(wěn)定的形態(tài)。同時建立了國內(nèi)唯一的連續(xù)化自動生產(chǎn)線，實現(xiàn)了產(chǎn)品的連續(xù)化全自動生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品產(chǎn)量可以滿足使用的需要。真正實現(xiàn)了新產(chǎn)品從實驗室階段到生產(chǎn)推廣階段的大跨越邁進(jìn)。國內(nèi)很多新產(chǎn)品雖然實驗室研發(fā)成功了，但是沒有形成批量生產(chǎn)，直接制約了新產(chǎn)品的推廣，這種情況也很普遍。

納米微孔絕熱板采用原料的尺寸極小，在加熱爐襯里施工中過程中需要穿過金屬螺栓、金屬托板等金屬固定件，常常被擔(dān)心會出現(xiàn)納米粉泄露、流失、出現(xiàn)孔洞等情況。這種情況在納米板強度低、成型差等情況下，是可能會出現(xiàn)的。但是浙江嘉吉生產(chǎn)的納米板采用高強度壓機壓制而成，強度非常高，施工現(xiàn)場開孔、開槽都不會影響其形態(tài)，不會破壞其整體型，這也正是產(chǎn)品被大范圍推廣應(yīng)用的主要原因之一，如下圖7所示。

圖7 嘉吉納米微孔板穿孔、開槽后的效果圖

對于新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，良好的使用效果無疑是對產(chǎn)品最好的肯定，同時也是新產(chǎn)品在繼續(xù)推廣使用的鋪路石。納米微孔絕熱板因其具有耐溫高、導(dǎo)熱系數(shù)小等優(yōu)點，被應(yīng)用在石化行業(yè)各種加熱爐爐襯中，其中也被廣泛應(yīng)用在溫度1250℃的高溫乙烯裂解爐上。乙烯裂解爐被稱為溫度最高的管式加熱爐，是生產(chǎn)化工原料乙烯的主要裝置。納米微孔絕熱板應(yīng)用在耐火磚、陶瓷纖維模塊產(chǎn)品的背襯層，作為一種低導(dǎo)熱系數(shù)的隔熱保溫材料，充分發(fā)揮它的低導(dǎo)熱特性。通過遠(yuǎn)紅外熱成像儀對使用6個月后的爐況進(jìn)行測試，測試結(jié)果是非常顯著，并達(dá)到設(shè)計要求。

圖8 乙烯裂解爐端墻襯里遠(yuǎn)紅外熱成像儀測試結(jié)果

圖9 乙烯裂解爐側(cè)墻襯里遠(yuǎn)紅外熱成像儀測試結(jié)果

4 納米微孔板在使用過程中的注意事項

納米微孔絕熱板屬于一種高端的新產(chǎn)品，在施工使用過程中，對其需要特別“保護(hù)”，主要是因為納米微孔板自身材料特性決定的。

為了保證充分發(fā)揮納米微孔絕熱板的耐高溫、低導(dǎo)熱的特性，在爐襯結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工過程中，特別需要考慮納米微孔絕熱板所放置位置的界面溫度和防水性。如果使用溫度超過其最高使用溫度的情況下，納米微孔板會出現(xiàn)急劇收縮的現(xiàn)象。同樣，如果采購的是不憎水的納米微孔絕熱板作為澆注料背襯使用時，沒有做好防水措施，也將嚴(yán)重影響使用效果，甚至?xí)耆珕适涔δ堋?/p>

5 前景預(yù)測

隨著現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，很多不可能實現(xiàn)夢想的變成了現(xiàn)實。很多傳統(tǒng)的耐火材料也在被不斷推出的新產(chǎn)品替代。納米材料從最初的名字問世，就帶有一種神秘的色彩?？墒请S著我國耐火材料生產(chǎn)廠家的不斷努力，到現(xiàn)在納米微孔絕熱板的推廣應(yīng)用?？芍^是耐火材料行業(yè)前進(jìn)的“里程碑”式的標(biāo)志。

今后，隨著國家對石油化工行業(yè)更加嚴(yán)格的節(jié)能減排要求，伴隨而來的是更大規(guī)模的煉油生產(chǎn)企業(yè)取代小型煉油企業(yè)、更高的爐襯設(shè)計審核要求的提出。這更加快的耐高溫、低導(dǎo)熱的納米微孔絕熱材料的推廣速度。相信在不久的將來，納米微孔絕熱材料不會僅限于目前的應(yīng)用領(lǐng)域，它能在更多的行業(yè)、領(lǐng)域內(nèi)得到更好的發(fā)展。

TB383.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）01-0026-02