《【2017年整理】锅炉窑炉节能新材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【2017年整理】锅炉窑炉节能新材料（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、节能新方向高发射率纳米陶瓷涂层郑州国恒节能科技有限公司1 引言随着现代工业的发展和科学技术的进步，节能的重要性已经不言而喻。高发射涂层技术 ( High Radiative Coating Tech）是在物体表面涂覆一层具有高发射率的材料，使物体表面具有很强的热辐射吸收和辐射能力，使辐射传热的效率提高的高效节能新技术。热量的传递以 3 种方式进行，即传导传热、对流传热和辐射传热。在低温阶段，热交换以对流传热为主，而在高温阶段(800以上)，则以辐射传热为主。随着温度的升高，辐射传热所起的作用越来越大。由于冶金窑炉工作温度在1000以上，辐射传热占总传热量 80%以上，常温下耐火材料的发射率一般
2、为0.60.8，随着温度的升高，会大幅度下降，而高发射率涂料能一直保持较高的发射率 0.9，所以提高辐射传热的效率可以极大的提高炉窑的热效率。由辐射传热基本定律和计算公式可知， 提高辐射体的表面辐射系数， 将有利于辐射传热的强化。红外线通常是指波长在 2.51000m 范围内的电磁波，该电磁波能够被物体吸收使物质内部质点产生共振，从而使物体温度上升。随着辐射物材质、分子结构和温度等条件的不同，其辐射波长也各不相同。对于以辐射传热为主的工业炉，在炉衬表面应用高温红外辐射涂料可提高炉内参与辐射传热的物体表面辐射系数，显著改善炉内传热过程，达到节能、增效的目的。由基尔霍夫定律得知：任何辐射体在一定的
3、温度下，其辐射率和吸收率之比都是一个常数，即物质的辐射率越大，其吸收率也越大，一个好的辐射体必定是一个好的吸收体。高吸收促使一部分对流热转化为微辐射热，同时考虑到炉窑内衬温度一般远低于发热元件温度，故其长波段辐射能谱能量增大，即高发射率涂层起了改变辐射能谱分布的作用。所以，炉窑加涂高辐射率涂层后，引起热平衡的重新分配，结果强化了辐射传热，提高了炉窑的热效率。2 市场前景当今世界矿物资源能源日益短缺，严重威胁着世界工业的发展，工业窑炉耗能约占总能耗的 2540，而窑炉的平均热效率仅为 32左右。主要是由于一方面热量通过炉衬和炉外壁损蚀，另一方面炉窑内壁发射率较低，使得热量不能有效的辐射到炉膛中，
4、加热效率低，在涂覆上高发射率红外辐射材料后，通过辐射传热效率提高，该领域的节能工作大有潜力可挖目前。我国的能源利用率很低，而西方先进工业国则超过了 60%，为提高能源的利用率，需要耐高温节能涂料的广泛使用。上世纪后期，英国 CRC 公司在欧洲市场推出节能涂料ET-4，当时被西方誉为加热炉发展的里程碑。接着有欧澳多国联营的 Enecoat节能涂料，日本的 CRC1100 和 CRC1500，这些节能涂料为西方国家提高能源利用率做出了显著的贡献，而我国的资源利用率有待于进一步提高，开发高效节能涂料对提高资源利用率具有重要意义，高发射率纳米陶瓷节能涂料是多学科有机结合以及综合应用的成果。该类涂料应用
5、广阔，一方面可以广泛地应用于高温蒸汽管道、热交换器、冷凝器、高温窑炉、石油裂解设备、发动机部位、冶金行业的金属高温防护等，以炉窑为例，我国有蒸汽锅炉 100 万台，工业窑炉 20 万台，反射炉 50 万台，大型电阻炉 40 万台，还有星罗棋布的陶瓷炉，水泥炉等，合计总数不下 400 万台。它们都在大量消耗能源并且污染环境。目前，我国的能源利用率很低，约为 32 %，而西方先进工业国则超过了 60%，为提高能源的利用率，需要耐高温节能涂料的广泛使用，因此本产品具有可观的市场前景。3 产品特性高发射率纳米陶瓷涂层应用在加热炉衬内壁不仅节能，而且可以减缓气流冲刷、酸碱气氛对炉内壁的侵蚀从而提高炉衬的
6、使用寿命，例如提高纤维板的耐碱蒸汽腐蚀能力。红外辐射涂层不但以其优良的红外辐射性能来改善工业炉炉内传热过程，提高工业炉的能源利用率及其生产能力，而且还能保护涂层基体材料，延长工业炉使用寿命，降低生产维护费用，最终获得增产、节能及降低生产成本的目的；另一方面高发射率红外陶瓷涂层可以制造红外加热器，应用在航天和军事方面提高散热等。对于工业管式锅炉而言，高发射率陶瓷涂层与钢铁基体连成一体，形成具有电化学保护和物理屏蔽作用的耐热防腐涂层，特别适用于工作在高温，腐蚀环境下的钢铁结构的长效防护；涂层涂覆在高温蒸汽管道、裂解炉以及热交换器的金属表面，可以强化炉管金属对热的吸收能力，提高炉管的传热效率，减少热
7、量损失，提高热利用率，节能降耗，另一方面可以避免炉内热气流和灰分对炉管的沉积、冲刷和侵蚀，提高炉管的使用寿命。本公司联合郑州大学以微纳米稀土氧化物为原料，加入适量的添加剂和结合剂等，采用先进的粉体制备工艺和涂料浆体制备技术，开发出性能稳定的耐高温高发射率节能涂料产品，节能涂料产品经过后期的现场试验和工艺改进，涂层的性能稳定，节能效果显著。本公司开发出的高发射纳米陶瓷涂层具有以下特点：高发射率纳米陶瓷涂层特点高耐温性 最高使用温度可达 1800高发射率 红外发射率可达 0.93 以上高附着力 涂层与基体材料结合力强防腐性能好 涂层耐酸碱腐蚀性强，耐酸碱 5 级高耐候性 涂层高耐磨性，抗冲击、擦伤
8、能力强强度高 涂层常温强度30MPa绿色环保 水性涂料常温自固化，无毒无害节能效果明显 提高高温窑炉的节能效率 530%长效性 涂层使用寿命 35 年4 实施案例将纳米陶瓷涂层涂覆在某公司锅炉炉管表面，考察涂层对提高锅炉节能效率和提高炉管使用寿命的影响。 锅炉状况 表面处理后锅炉形貌 带涂层炉管形貌 锅炉炉管涂覆陶瓷涂料前后对比形貌结果与分析：锅炉炉管涂覆陶瓷涂层前后各运行一个月后的对比数据如下表所示：对比项 涂覆前 涂覆后 对比结果炉管表面温度/ 563 632.6 提高约 70耗煤量 吨 /天 64 55.2 减少 8.8 吨炉管被炉渣覆盖率/% 约 50 约 35 减少 15结论：炉管表面涂覆纳米陶瓷涂层以后，炉管表面温度提升了近 70，炉管表面温度的提高说明炉管吸收炉内的热量增加，相应传递到炉管内的热量也会增加，因此可以提高炉内热量的利用率暨提高锅炉的热效率。从表中可以看出，每月可以减少燃煤消耗 4.5 吨，节省煤燃料的效率达到 14%，节能效果明显。本产品选用纳米粉体为原料，根据材料的特性，涂层本身具有一定的自洁性能可以减少炉渣在炉管表面的覆盖率，从而可以提高炉管的热交换率延长炉管的使用寿命。
