紅外熱像儀在石化行業節能中的應用
2015-10-19
近幾年來，中國高度重視節能工作，在國家“十一五”規劃中明確提出“單位GDP能源消耗降低20%”要求。國家發改委能源研究所研究提出，減少能源需求三種措施，其中節能需要減少60%。
隨著中國工業化進程的加快,機動車數量的快速增長,石油化工工業對整個國民經濟的支撐作用日益凸現,對石油化工設備的安全性能和節源降耗提出了越來越高的要求,同時也為對其檢測與維護設備的制造商帶來了機遇和挑戰。
紅外熱像儀器（以下簡稱熱像儀）是集先進的光電子技術、紅外探測器技術和紅外圖像處理技術于一身的高科技產品，具有測溫速度快、靈敏度高、測溫范圍廣、形象直觀、非接觸等優點，是目前化工行業檢測領域較為先進有效的手段之一。
熱像儀測溫特點
熱像儀與傳統的檢測工具相比較，具有自己鮮明的特點：
● 熱像儀可以對運動的物體進行測溫，而普通測溫儀表很難做到這一點。
● 可以借助顯微鏡頭對直徑為幾微米或更小的目標進行測溫。
● 可以快速進行設備的熱診斷。
● 靈敏度高，根據其型號的不同，可以分辨0.1℃或者更小的溫差。
● 不會對所測量的溫度場產生干擾。這是比直接接觸測溫的儀器如熱電偶的優越之處。
● 測溫范圍大。根據型號的不同，一般熱像儀均可測量0℃～2000℃范圍的溫度。
● 使用安全。由于測量的非接觸性，使得熱像儀使用起來非常安全。
由于其獨特的性能，它在軍事、工業、醫學以及科研等許多方面發揮著巨大的作用。而且現代熱像儀的結構正逐漸趨于小型化和智能化，性能在不斷提高，使用也更加靈活方便，因此紅外熱像技術的應用范圍不斷擴大，其應用水平也不斷提高。
熱像儀在化工行業節能中的主要應用
在化工行業中，紅外診斷技術通常用于以下幾個方面。
一、管道
無論在石油還是化工企業，通常會使用管道輸送蒸汽、原料、產品等，通常管道內會包裹保溫隔熱層，通過紅外熱像儀可以方便地查看管道的保溫隔熱層有無損壞、是否有泄漏。
熱像儀對管道進行溫度檢測一般有以下應用：
1)、管道積炭堵塞，由于積炭部位和其他部位熱容量不同導致溫差，這些溫差傳遞到管線外殼，就可以使用紅外熱像儀在管道外部拍攝到故障。
2)、管道內壁受磨損或者腐蝕導致減薄，其溫度會比正常部位溫度偏高，從而可以檢測出故障。
3)、管道由于局部溫度波動較大，導致材料熱疲勞造成裂紋、泄漏，故障處會滲漏管道內介質，如果管道內介質為低溫介質（如氨氣）或者高溫介質時，管道滲漏介質與管道外壁就有溫差，可使用紅外熱像儀拍攝到故障。
4)、管道保溫脫落，其脫落處溫度偏高，可在熱像圖中清晰顯示（如圖1所示）。熱像儀還可檢測出管道溫度，作為保溫是否達到規定效果的判斷依據。
二、連接法蘭
大量使用管道的情況下，自然存在很多的連接法蘭。法蘭的密封容易發生問題，導致管道輸送的蒸汽、原料、產品等在管道法蘭連接處有泄漏（如圖2所示）。利用熱像儀可以很直觀、很簡便、非常安全地發現泄漏處，而不是依靠聽、看、聞、摸等非常不安全的檢測方式。
三、鍋爐（或加熱爐）
鍋爐是利用燃料燃燒釋放出的熱能或其他能量將工質(中間載熱體)加熱到一定參數的設備。從能源利用的角度,鍋爐是一種能源轉換設備。
在鍋爐中,一次能源(燃料)的化學儲藏能通過燃燒過程轉化為 燃燒產物(煙氣和灰渣)所載有的熱能,通過傳熱過 程將熱量傳遞給中間載熱體(例如水和蒸汽),依靠它將熱量輸送到用熱設備中去。
利用熱像儀可以對鍋爐與加熱爐熱損失評估，主要評估點有：
● 排煙熱損失；
● 氣體不完全燃燒熱損失；
● 固體不完全燃燒熱損失；
● 散熱損失。評估產生的效益主要有：
● 改善爐子燃燒節能技術，包括：高效燃燒器、燃燒控制技術、燃料添加劑及燃料磁化技術。主要是使爐子燃燒過程更完全、充分；
● 加強保溫節能技術，主要是采用新型高效保溫材料，提高爐體保溫效果，減少散熱損失
● 減少排煙，提高節能，指采用熱管加熱爐、熱管換熱器等節能技術。
四、供電效率
供電系統是化工工業的基礎，確保供電系統的穩定、安全是化工工業安全生產的先決條件。利用紅外熱像儀快速定位問題所在，從而降低維護工作量和減少過維護都是節能。
應用案例：蒸汽管道節能監測
1) 測試對象的自然狀況
以石油一廠電站至催化裂化裝置中壓蒸汽管道為例。管徑：273mm×10mm；管道總長：800m；入口溫度：440℃；出口溫度：390℃；蒸汽壓力：入口3.5MPa，出口3.4MPa；蒸汽流量：28t/h。
2 )改造前后測試結果
1997年2月，對該中壓蒸汽管道進行了紅外測試，獲得管道外壁表面溫度場熱像圖數十幅。運用紅外
分析軟件，計算出表面平均溫度為31.2℃，環境溫度為3℃，計算出平均熱流密度為545.7W/m2。國家標準允許值在230W/m2以下，表明超標情況嚴重。同年7月，對該管道改造后的保溫情況進行了測試，得出管道表面平均溫度為39.9℃，環境溫度為32℃，計算出平均熱流密度為131.7W/m2，符合國家標準。
五、保溫改造效果的評估
管道改造前，平均熱流密度為 545.7W/m2，按年平均氣溫折算平均熱流密度為539.9W/m2，管道全程總散熱損失為643.5kW。
管道改造后，平均熱流密度為 131.7W/m2，按年平均氣溫折算的平均熱流密度為140W/m2，管道全程總散熱損失為194.7kW。
改造后減少的散熱損失為448.8kW，按年工作期320天計算，年節約熱量為12.435TJ，折合成人民幣，可看出一年節約的能源即可收回管道改造投資。
總結
紅外熱像檢測技術在上述項目開展中發揮了其優越性，它屬于高新技術范疇，在石化工業檢測方面具有廣闊的應用前景，由于它所具有獨特的優點，能補充傳統檢測手段的不足。但是還有
很多工作需要在今后的實踐中進一步改進和提高，使得紅外熱像技術在石化檢測中的應用更加廣泛和科學。不久的將來，人們評價一個工程的節能效果，判斷其是否符合節能要求，將不再受到檢測周期長、被測部位隨機性大的限制，輕松操作，就能迅速和全面地判斷整個化工企業內所有建筑墻體或屋面的熱工缺陷情況，從而做出準確論斷，指導化工節能工作順利開展。
紅外熱像儀產品鏈接：http://www.bjdaisi.com.cn/product/thermography/
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