紅外熱像儀在石化行業(yè)節(jié)能中的應(yīng)用

近幾年來，我國高度重視節(jié)能工作，在國家十·一五規(guī)劃明確提出“單位GDP能源消耗降低20％”要求。國家發(fā)改委能源研究所研究提出，減少能源需求三種措施，其中節(jié)能需要減少60％。

紅外熱像儀器（下稱：熱像儀）是集先進(jìn)的光電子技術(shù)、紅外探測器技術(shù)和紅外圖像處理技術(shù)于一身高科技產(chǎn)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(yōu)點(diǎn)，是目前石化行業(yè)檢測領(lǐng)域較為先進(jìn)有效的手段之一。

熱像儀特點(diǎn)

熱像儀是一種最先進(jìn)的科技產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的檢測工具相比較，具有自己鮮明的特點(diǎn)：

1、熱像儀可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行測溫；而普通測溫儀表很難做到這一點(diǎn)；

2、可以借助顯微鏡頭對(duì)直徑為幾微米或更小的目標(biāo)進(jìn)行測溫；

3、可以快速進(jìn)行設(shè)備的熱診斷；

4、靈敏度高，根據(jù)其型號(hào)的不同，可以分辨0．1℃或者更小的溫差；

5、不會(huì)對(duì)所測量的溫度場產(chǎn)生干擾。這是比直接接觸測溫的儀器如熱電偶的優(yōu)越之處。

6、測溫范圍大。根據(jù)型號(hào)的不同，一般熱像儀均可測量0℃－2000℃的范圍；

7、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(dú)特的性能，它在軍事、工業(yè)、醫(yī)學(xué)以及科研等許多方面發(fā)揮著巨大的作用。而且現(xiàn)代熱像儀的結(jié)構(gòu)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(shù)的應(yīng)用范圍必將不斷擴(kuò)大，其應(yīng)用水平也必將不斷提高。

熱像儀在石化行業(yè)節(jié)能中的主要應(yīng)用

對(duì)于我們每天都要對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，主要是?？课覀兊慕?jīng)驗(yàn)來檢測設(shè)備。在石化行業(yè)中，紅外診斷技術(shù)通常用于以下方面：

1、管道

無論在石油還是化工企業(yè)，通常會(huì)使用管道輸送蒸汽、原料、產(chǎn)品等，通常管道內(nèi)會(huì)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(duì)管道進(jìn)行溫度檢測一般有以下應(yīng)用：

a)管道積炭堵塞，由于積炭部位和其他部位熱容量不同導(dǎo)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。

b)管道內(nèi)壁受磨損或是腐蝕導(dǎo)致減薄，其溫度會(huì)比正常部位溫度偏高，從而可以檢測出故障。

c)管道由于局部溫度波動(dòng)較大導(dǎo)致材料熱疲勞造成裂紋、泄漏，故障處會(huì)滲漏管道內(nèi)介質(zhì)，如果管道內(nèi)介質(zhì)為低溫介質(zhì)（如氨氣）或是高溫介質(zhì)時(shí)，管道滲漏介質(zhì)與管道外壁溫差不同，可使用紅外熱像儀拍攝到故障。

d)管道保溫脫落，其脫落處溫度偏大，可在熱像圖中清晰顯示。熱像儀還可檢測出管道溫度，作為保溫是否達(dá)到規(guī)定效果的判斷依據(jù)。

2、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。由于法蘭的密封可能容易發(fā)生問題，導(dǎo)致管道輸送蒸汽、原料、產(chǎn)品等在管道法蘭的連接處有泄漏。利用熱像儀很直觀，很簡便、非常安全的發(fā)現(xiàn)泄漏處，而不是依靠聽－看－聞－摸非常不安全的檢測方式。

法蘭連接處泄漏

3、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(zhì)（中間載熱體）加熱到一定參數(shù)的設(shè)備。從能源利用的角度看，鍋爐是一種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。

在鍋爐中，一次能源（燃料）的化學(xué)貯藏能通過燃燒過程轉(zhuǎn)化為 燃燒產(chǎn)物（煙氣和灰渣）所載有的熱能，然后又通過傳熱過 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(shè)備中去。

利用熱像儀可以對(duì)鍋爐與加熱爐熱損失評(píng)估，主要評(píng)估點(diǎn)有：

a)排煙熱損失

b)氣體不完全燃燒熱損失

c)固體不完全燃燒熱損失

d)散熱損失

評(píng)估的產(chǎn)生的效益主要有：

a)改善爐子燃燒節(jié)能技術(shù)，包括：高效燃燒器、燃燒控制技術(shù)、燃料添加劑及燃料磁化技術(shù)。主要是使?fàn)t子燃燒過程更完全、充分。

b)加強(qiáng)保溫節(jié)能技術(shù)，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。

c)減少排煙損失節(jié)能技術(shù)，指采用熱管加熱爐、熱管換熱器等節(jié)能技術(shù)。

4、供電效率

供電系統(tǒng)是化工工業(yè)的基礎(chǔ)，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，安全是化工工業(yè)安全生產(chǎn)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(hù)工作量和減少過維護(hù)都是節(jié)能！

應(yīng)用案例：蒸汽管道節(jié)能監(jiān)測

1、測試對(duì)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：273×10mm；管道總長：800 m；入口溫度：440℃；出口溫度：390℃；蒸汽壓力： 入口3．5 MPa，出口3．4 MPa；蒸汽流量：28 t／h。

2、 改造前后測試結(jié)果

1997年2月，對(duì)該中壓蒸汽管道進(jìn)行了紅外測試，獲得管道外壁表面溫度場熱像圖數(shù)十幅。運(yùn)用紅外分析軟件，計(jì)算出表面平均溫度為31．2℃，環(huán)境溫度為3℃，計(jì)算出平均熱流密度為545．7 W／m2。國家標(biāo)準(zhǔn)允許值在230 W／m2 以下，表明超標(biāo)情況嚴(yán)重。同年7月，對(duì)該管道改造后的保溫情況進(jìn)行了測試，得出管道表面平均溫度為39．9℃，環(huán)境溫度為32℃，計(jì)算出平均熱流密度為131．7 W／m2，符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

3、保溫改造效果的評(píng)估

管道改造前，平均熱流密度為545．7 W／m2，按年平均氣溫折算平均熱流密度為539．9 W／m2，管道全程總散熱損失為643．5 kW。

管道改造后，平均熱流密度為131．7 W／m2，按年平均氣溫折算的平均熱流密度為140 W／m2，管道全程總散熱損失為194．7 kW。

改造后減少的散熱損失為448．8 kW，按年工作期320 d 計(jì)算，年節(jié)約熱量為12．435 TJ，折標(biāo)準(zhǔn)油297t，每噸標(biāo)準(zhǔn)油價(jià)格按1500RMB計(jì)算，一年可節(jié)約44．5×104RMB，一年即可收回管道改造投資。

總結(jié)

紅外熱像檢測技術(shù)在上述項(xiàng)目開展中發(fā)揮了其優(yōu)越性，它屬于高新技術(shù)范疇，在石化工業(yè)檢測方面具有廣闊的應(yīng)用前景，由于它所具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，能補(bǔ)充傳統(tǒng)檢測手段的不足。但是還有很多工作需要在今后的實(shí)踐中進(jìn)一步改進(jìn)和提高，使得紅外熱像技術(shù)在石化檢測中的應(yīng)用更加廣泛和科學(xué)，有效地提升建筑質(zhì)量檢測技術(shù)水平。不久的將來，人們?cè)u(píng)價(jià)一個(gè)工程的節(jié)能效果，判斷其是否符合節(jié)能要求，將不再受到檢測周期長、被測部位隨機(jī)性大的限制，輕松操作，就能迅速和全面地判斷整個(gè)化工企業(yè)內(nèi)所有建筑墻體或屋面的熱工缺陷情況，從而做出準(zhǔn)確論斷，指導(dǎo)化工節(jié)能工作順利開展。