隔熱涂料在外浮頂儲罐的節能應用研究

李春旭

摘 要：受承載力和保溫技術的限制，以往外浮頂罐頂一般都不保溫，罐頂直接暴露在大氣中且面積大，造成很大的散熱損失。尤其在冬天更是散熱損失非常明顯，涂上薄薄2毫米的隔熱涂料保溫涂料，基本上不增加罐頂負載，就能取得很好的保溫效果。達到節能的效果。

關鍵詞：外浮頂罐；散熱；保溫；涂料；節能

1 隔熱涂料簡介

隔熱漆從特性原理分類主要有：隔絕傳導型：熱傳導率極低，使熱能傳導幾乎隔絕，將溫差環境隔離。反射熱光型：對紅外線和熱性可見光（太陽光線產生熱量的主要部分）有效的反射，使材料表面水隔熱漆、防曬隔熱漆等。輻射型隔熱涂料：通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中，阻擋了熱能的傳遞，減少了建筑的得熱量，從而達到良好的隔熱節能的效果。文章中所指的隔熱涂料為隔絕傳導型隔熱涂料。

阻隔型隔熱涂料是通過涂料自身的高熱阻來實現隔熱的一種涂料。是屬于厚膜涂料。涂料施工時涂裝成一定厚度，一般為5～20mm，在經過充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后熱導率很小，因此涂層具有一定的減慢熱流傳遞的能力。目前應用最廣泛的涂料，這類涂料是20世紀80年代末發展起來的一類新型隔熱材料。我國有上百家研究單位和企業在進行這類涂料的研究工作，各生產廠對產品的稱呼不盡相同，如“復合硅酸鎂鋁隔熱涂料”、“稀土保溫涂料”、涂、施工方法各異，性能，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均屬硅酸鹽系涂料。現在這類涂料正在經歷一場由工業隔熱保溫向建筑隔熱保溫的轉變，但由于存在自身材料結構帶來的缺陷，如干燥周期燥收縮大，吸濕率大，對墻體的粘結強度偏低以及裝飾性有待進一步改善等，故這類隔熱涂料較少用于外墻涂裝。

2 外浮頂罐的結構造成無保溫罐頂表面溫度較高

外浮頂油罐的浮頂浮在油面上，與油面直接接觸，不存在油氣空間，因此浮頂鋼板溫度與油品儲存溫度相差較小。并且因為承載力的限制，外浮頂基本不做保溫層，浮頂鋼板直接暴露在大氣中，從罐內到環境的熱阻很小，勢必造成散熱量很大。油溫越高、環境溫度越低、風速越大，散熱量就越大。雨雪天氣散熱量會成倍的增加。不僅如此，外浮頂油罐容量大，罐頂面積占總散熱面積比例大。

外浮頂罐主要應用于儲存原油之類大宗油品，其容量往往幾萬平方米，甚至幾十萬平方米。表1列出了單盤式外浮頂罐的單盤與總散熱面積之比，從中可看出，隨外浮頂罐容量增大，單盤與油罐總散熱面積之比增大；對一個50000萬平方米外浮頂罐，單盤面積己占總散熱面積的30%以上。外浮頂罐側壁有保溫，因此，外浮頂油罐散熱主要是無保溫浮頂的散熱。

3 外浮頂罐罐頂應用隔熱涂料可明顯降低罐頂表面溫度

7月份隔熱涂料應用于外浮頂油罐罐頂后的降溫情況。

傳熱的推動力為溫差，保溫則是增加傳熱阻力，減少傳熱量。對罐向外散熱而言，罐內介質溫度t介與環境溫度t環，由工藝條件和客觀自然條件決定，溫差（t介-t環）是罐向外傳熱的總推動力。通過表面保溫，可增加熱阻，降低表面溫度t表，使散熱損失推動力（t介-t環）減少，從而達到降低散熱損失。

4 應用隔熱涂料降低散熱損失節能效果的分析

4.1 散熱損失基本關系式

表面散熱損失可分為輻射散熱損失和對流散熱。由傳熱學，對單位表面面積可寫出：

在知道表面黑度值ε后，不難按常規的輻射散熱公式（2）計算出k輻。

影響k對的因素很多，其計算方法甚多，而且都為實驗室得到或經驗式。

從傳熱學角度來看，當熱表面附近不存在其他足以影響流體熱邊界層發展的物體時，該熱表面同流體間的換熱稱為大空間自然對流換熱。

當不考慮風速影響時，外浮頂罐的對流散熱可按大空間自然對流換熱來計算，此時計算出的q對最小，當有風速影響時，q對增大。

對外浮頂罐邊界層的葛拉曉夫準數、普郎特準數及其乘積的計算表明，邊界層為紊流或湍流狀態，本文按文獻[2]的下列公式計算：

k散=b（t表-t環）1/3 （3）

式（3）中系數b值與計算所取的單位制有關，當取熱學單位時b為1.23。

4.2 應用隔熱涂料降低散熱損失的計算

當用下標“0”表示應用隔熱涂料前的工況，下標“涂”表示用隔熱涂料后的工況，并令Δt=t表0-t表涂，則可從式（1）寫出相同環境溫度下，應用隔熱涂料減少的表面散熱強度Δq為：

Δq=q散0-q散涂 （4）

Δq= k散涂*Δt +（k散0-k散涂）*（t表0-t環） （5）

或Δq=k散0*Δt+（k散0-k散涂）*（t表涂-t環） （6）

從式（5）、（6），可把應用隔熱涂料降低的散熱，看作成二部分組成：

（1）表面溫度的降低，使散熱量減少，其量占總散熱降低量的大部分；

（2）表面散熱系數的減小（由于表面溫度降低間接影響及其他因素引起），使散熱量減少。

由式（5）、（6）可計算出Δq，但散熱系數計算甚為復雜，并且有許多不確定因素。

一般情況下，k散0略大于k散涂，因此：

Δq>k散*Δt （7）

這樣，就可以從應用隔熱涂料前后表面溫度降低值和經驗的表面散熱系數，用式（7）估計出應用隔熱涂料降低散熱損失的效果。例如表面溫度降10℃，取k散=8Kcal/（m2·h·℃），則Δq≈80 Kcal/（m2·h）。

每平方米每小時節能為80千卡

換算成標準煤為0.011kg標準煤

一年每平方米節省標準煤=98kg。

5 結束語

應用隔熱涂料后，可以使表面溫度降低，而且由于表面溫度的降低，相應的輻射、對流散熱系數也有所降低，降低散熱損失的效果明顯。應用隔熱涂料后，外浮頂表面提高10℃的溫度，可以每年每平方米節約98kg的標準煤，有利于企業的節約蒸汽的耗量，更好的節能減排。

參考文獻

[1]潘德江，等.對影響保溫涂料保溫性能主要因素的分析研究[J].安徵工學院學報，1997，16（2）：76-81.

[2]（美）J.P.霍爾曼.傳熱學[M].人民教育出版社，1979（11）：273.

摘 要：受承載力和保溫技術的限制，以往外浮頂罐頂一般都不保溫，罐頂直接暴露在大氣中且面積大，造成很大的散熱損失。尤其在冬天更是散熱損失非常明顯，涂上薄薄2毫米的隔熱涂料保溫涂料，基本上不增加罐頂負載，就能取得很好的保溫效果。達到節能的效果。

關鍵詞：外浮頂罐；散熱；保溫；涂料；節能

1 隔熱涂料簡介

隔熱漆從特性原理分類主要有：隔絕傳導型：熱傳導率極低，使熱能傳導幾乎隔絕，將溫差環境隔離。反射熱光型：對紅外線和熱性可見光（太陽光線產生熱量的主要部分）有效的反射，使材料表面水隔熱漆、防曬隔熱漆等。輻射型隔熱涂料：通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中，阻擋了熱能的傳遞，減少了建筑的得熱量，從而達到良好的隔熱節能的效果。文章中所指的隔熱涂料為隔絕傳導型隔熱涂料。

阻隔型隔熱涂料是通過涂料自身的高熱阻來實現隔熱的一種涂料。是屬于厚膜涂料。涂料施工時涂裝成一定厚度，一般為5～20mm，在經過充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后熱導率很小，因此涂層具有一定的減慢熱流傳遞的能力。目前應用最廣泛的涂料，這類涂料是20世紀80年代末發展起來的一類新型隔熱材料。我國有上百家研究單位和企業在進行這類涂料的研究工作，各生產廠對產品的稱呼不盡相同，如“復合硅酸鎂鋁隔熱涂料”、“稀土保溫涂料”、涂、施工方法各異，性能，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均屬硅酸鹽系涂料?，F在這類涂料正在經歷一場由工業隔熱保溫向建筑隔熱保溫的轉變，但由于存在自身材料結構帶來的缺陷，如干燥周期燥收縮大，吸濕率大，對墻體的粘結強度偏低以及裝飾性有待進一步改善等，故這類隔熱涂料較少用于外墻涂裝。

2 外浮頂罐的結構造成無保溫罐頂表面溫度較高

外浮頂油罐的浮頂浮在油面上，與油面直接接觸，不存在油氣空間，因此浮頂鋼板溫度與油品儲存溫度相差較小。并且因為承載力的限制，外浮頂基本不做保溫層，浮頂鋼板直接暴露在大氣中，從罐內到環境的熱阻很小，勢必造成散熱量很大。油溫越高、環境溫度越低、風速越大，散熱量就越大。雨雪天氣散熱量會成倍的增加。不僅如此，外浮頂油罐容量大，罐頂面積占總散熱面積比例大。

外浮頂罐主要應用于儲存原油之類大宗油品，其容量往往幾萬平方米，甚至幾十萬平方米。表1列出了單盤式外浮頂罐的單盤與總散熱面積之比，從中可看出，隨外浮頂罐容量增大，單盤與油罐總散熱面積之比增大；對一個50000萬平方米外浮頂罐，單盤面積己占總散熱面積的30%以上。外浮頂罐側壁有保溫，因此，外浮頂油罐散熱主要是無保溫浮頂的散熱。

3 外浮頂罐罐頂應用隔熱涂料可明顯降低罐頂表面溫度

7月份隔熱涂料應用于外浮頂油罐罐頂后的降溫情況。

傳熱的推動力為溫差，保溫則是增加傳熱阻力，減少傳熱量。對罐向外散熱而言，罐內介質溫度t介與環境溫度t環，由工藝條件和客觀自然條件決定，溫差（t介-t環）是罐向外傳熱的總推動力。通過表面保溫，可增加熱阻，降低表面溫度t表，使散熱損失推動力（t介-t環）減少，從而達到降低散熱損失。

4 應用隔熱涂料降低散熱損失節能效果的分析

4.1 散熱損失基本關系式

表面散熱損失可分為輻射散熱損失和對流散熱。由傳熱學，對單位表面面積可寫出：

在知道表面黑度值ε后，不難按常規的輻射散熱公式（2）計算出k輻。

影響k對的因素很多，其計算方法甚多，而且都為實驗室得到或經驗式。

從傳熱學角度來看，當熱表面附近不存在其他足以影響流體熱邊界層發展的物體時，該熱表面同流體間的換熱稱為大空間自然對流換熱。

當不考慮風速影響時，外浮頂罐的對流散熱可按大空間自然對流換熱來計算，此時計算出的q對最小，當有風速影響時，q對增大。

對外浮頂罐邊界層的葛拉曉夫準數、普郎特準數及其乘積的計算表明，邊界層為紊流或湍流狀態，本文按文獻[2]的下列公式計算：

k散=b（t表-t環）1/3 （3）

式（3）中系數b值與計算所取的單位制有關，當取熱學單位時b為1.23。

4.2 應用隔熱涂料降低散熱損失的計算

當用下標“0”表示應用隔熱涂料前的工況，下標“涂”表示用隔熱涂料后的工況，并令Δt=t表0-t表涂，則可從式（1）寫出相同環境溫度下，應用隔熱涂料減少的表面散熱強度Δq為：

Δq=q散0-q散涂 （4）

Δq= k散涂*Δt +（k散0-k散涂）*（t表0-t環） （5）

或Δq=k散0*Δt+（k散0-k散涂）*（t表涂-t環） （6）

從式（5）、（6），可把應用隔熱涂料降低的散熱，看作成二部分組成：

（1）表面溫度的降低，使散熱量減少，其量占總散熱降低量的大部分；

（2）表面散熱系數的減?。ㄓ捎诒砻鏈囟冉档烷g接影響及其他因素引起），使散熱量減少。

由式（5）、（6）可計算出Δq，但散熱系數計算甚為復雜，并且有許多不確定因素。

一般情況下，k散0略大于k散涂，因此：

Δq>k散*Δt （7）

這樣，就可以從應用隔熱涂料前后表面溫度降低值和經驗的表面散熱系數，用式（7）估計出應用隔熱涂料降低散熱損失的效果。例如表面溫度降10℃，取k散=8Kcal/（m2·h·℃），則Δq≈80 Kcal/（m2·h）。

每平方米每小時節能為80千卡

換算成標準煤為0.011kg標準煤

一年每平方米節省標準煤=98kg。

5 結束語

應用隔熱涂料后，可以使表面溫度降低，而且由于表面溫度的降低，相應的輻射、對流散熱系數也有所降低，降低散熱損失的效果明顯。應用隔熱涂料后，外浮頂表面提高10℃的溫度，可以每年每平方米節約98kg的標準煤，有利于企業的節約蒸汽的耗量，更好的節能減排。

參考文獻

[1]潘德江，等.對影響保溫涂料保溫性能主要因素的分析研究[J].安徵工學院學報，1997，16（2）：76-81.

[2]（美）J.P.霍爾曼.傳熱學[M].人民教育出版社，1979（11）：273.

摘 要：受承載力和保溫技術的限制，以往外浮頂罐頂一般都不保溫，罐頂直接暴露在大氣中且面積大，造成很大的散熱損失。尤其在冬天更是散熱損失非常明顯，涂上薄薄2毫米的隔熱涂料保溫涂料，基本上不增加罐頂負載，就能取得很好的保溫效果。達到節能的效果。

關鍵詞：外浮頂罐；散熱；保溫；涂料；節能

1 隔熱涂料簡介

隔熱漆從特性原理分類主要有：隔絕傳導型：熱傳導率極低，使熱能傳導幾乎隔絕，將溫差環境隔離。反射熱光型：對紅外線和熱性可見光（太陽光線產生熱量的主要部分）有效的反射，使材料表面水隔熱漆、防曬隔熱漆等。輻射型隔熱涂料：通過輻射的形式把建筑物吸收的日照光線和熱量以一定的波長發射到空氣中，阻擋了熱能的傳遞，減少了建筑的得熱量，從而達到良好的隔熱節能的效果。文章中所指的隔熱涂料為隔絕傳導型隔熱涂料。

阻隔型隔熱涂料是通過涂料自身的高熱阻來實現隔熱的一種涂料。是屬于厚膜涂料。涂料施工時涂裝成一定厚度，一般為5～20mm，在經過充分干燥固化后，由于材料干燥成膜后熱導率很小，因此涂層具有一定的減慢熱流傳遞的能力。目前應用最廣泛的涂料，這類涂料是20世紀80年代末發展起來的一類新型隔熱材料。我國有上百家研究單位和企業在進行這類涂料的研究工作，各生產廠對產品的稱呼不盡相同，如“復合硅酸鎂鋁隔熱涂料”、“稀土保溫涂料”、涂、施工方法各異，性能，如快干速硬、防水憎水等也各不相同，但均屬硅酸鹽系涂料?，F在這類涂料正在經歷一場由工業隔熱保溫向建筑隔熱保溫的轉變，但由于存在自身材料結構帶來的缺陷，如干燥周期燥收縮大，吸濕率大，對墻體的粘結強度偏低以及裝飾性有待進一步改善等，故這類隔熱涂料較少用于外墻涂裝。

2 外浮頂罐的結構造成無保溫罐頂表面溫度較高

外浮頂油罐的浮頂浮在油面上，與油面直接接觸，不存在油氣空間，因此浮頂鋼板溫度與油品儲存溫度相差較小。并且因為承載力的限制，外浮頂基本不做保溫層，浮頂鋼板直接暴露在大氣中，從罐內到環境的熱阻很小，勢必造成散熱量很大。油溫越高、環境溫度越低、風速越大，散熱量就越大。雨雪天氣散熱量會成倍的增加。不僅如此，外浮頂油罐容量大，罐頂面積占總散熱面積比例大。

外浮頂罐主要應用于儲存原油之類大宗油品，其容量往往幾萬平方米，甚至幾十萬平方米。表1列出了單盤式外浮頂罐的單盤與總散熱面積之比，從中可看出，隨外浮頂罐容量增大，單盤與油罐總散熱面積之比增大；對一個50000萬平方米外浮頂罐，單盤面積己占總散熱面積的30%以上。外浮頂罐側壁有保溫，因此，外浮頂油罐散熱主要是無保溫浮頂的散熱。

3 外浮頂罐罐頂應用隔熱涂料可明顯降低罐頂表面溫度

7月份隔熱涂料應用于外浮頂油罐罐頂后的降溫情況。

傳熱的推動力為溫差，保溫則是增加傳熱阻力，減少傳熱量。對罐向外散熱而言，罐內介質溫度t介與環境溫度t環，由工藝條件和客觀自然條件決定，溫差（t介-t環）是罐向外傳熱的總推動力。通過表面保溫，可增加熱阻，降低表面溫度t表，使散熱損失推動力（t介-t環）減少，從而達到降低散熱損失。

4 應用隔熱涂料降低散熱損失節能效果的分析

4.1 散熱損失基本關系式

表面散熱損失可分為輻射散熱損失和對流散熱。由傳熱學，對單位表面面積可寫出：

在知道表面黑度值ε后，不難按常規的輻射散熱公式（2）計算出k輻。

影響k對的因素很多，其計算方法甚多，而且都為實驗室得到或經驗式。

從傳熱學角度來看，當熱表面附近不存在其他足以影響流體熱邊界層發展的物體時，該熱表面同流體間的換熱稱為大空間自然對流換熱。

當不考慮風速影響時，外浮頂罐的對流散熱可按大空間自然對流換熱來計算，此時計算出的q對最小，當有風速影響時，q對增大。

對外浮頂罐邊界層的葛拉曉夫準數、普郎特準數及其乘積的計算表明，邊界層為紊流或湍流狀態，本文按文獻[2]的下列公式計算：

k散=b（t表-t環）1/3 （3）

式（3）中系數b值與計算所取的單位制有關，當取熱學單位時b為1.23。

4.2 應用隔熱涂料降低散熱損失的計算

當用下標“0”表示應用隔熱涂料前的工況，下標“涂”表示用隔熱涂料后的工況，并令Δt=t表0-t表涂，則可從式（1）寫出相同環境溫度下，應用隔熱涂料減少的表面散熱強度Δq為：

Δq=q散0-q散涂 （4）

Δq= k散涂*Δt +（k散0-k散涂）*（t表0-t環） （5）

或Δq=k散0*Δt+（k散0-k散涂）*（t表涂-t環） （6）

從式（5）、（6），可把應用隔熱涂料降低的散熱，看作成二部分組成：

（1）表面溫度的降低，使散熱量減少，其量占總散熱降低量的大部分；

（2）表面散熱系數的減?。ㄓ捎诒砻鏈囟冉档烷g接影響及其他因素引起），使散熱量減少。

由式（5）、（6）可計算出Δq，但散熱系數計算甚為復雜，并且有許多不確定因素。

一般情況下，k散0略大于k散涂，因此：

Δq>k散*Δt （7）

這樣，就可以從應用隔熱涂料前后表面溫度降低值和經驗的表面散熱系數，用式（7）估計出應用隔熱涂料降低散熱損失的效果。例如表面溫度降10℃，取k散=8Kcal/（m2·h·℃），則Δq≈80 Kcal/（m2·h）。

每平方米每小時節能為80千卡

換算成標準煤為0.011kg標準煤

一年每平方米節省標準煤=98kg。

5 結束語

應用隔熱涂料后，可以使表面溫度降低，而且由于表面溫度的降低，相應的輻射、對流散熱系數也有所降低，降低散熱損失的效果明顯。應用隔熱涂料后，外浮頂表面提高10℃的溫度，可以每年每平方米節約98kg的標準煤，有利于企業的節約蒸汽的耗量，更好的節能減排。

參考文獻

[1]潘德江，等.對影響保溫涂料保溫性能主要因素的分析研究[J].安徵工學院學報，1997，16（2）：76-81.

[2]（美）J.P.霍爾曼.傳熱學[M].人民教育出版社，1979（11）：273.