136-7336-9708
當前位置：
高輻射覆層技術是通過在蓄熱體表面涂覆一層具有高發射率的高溫紅外節能涂料，強化蓄熱體的熱交換能力，使蓄熱體在燃燒期吸熱速度提高和蓄熱量增加，在送風期放出更多的熱量。同時，高溫紅外節能涂料可改善耐材的理化性能，降低熱震和熱應力對耐材的損傷，從而延長其使用壽命。
1高輻射覆層技術原理
根據斯蒂芬-玻爾茲曼熱力學定律： E = e0 C 0T 4 ，輻射能 E 與物質的黑度（發射率）ε0 以及溫度 T 的 4 次方成正比。在相同溫度條件下，物質的黑度 ε0 決定著輻射能 E 的大小，所以提高物質的黑度 ε0 對于提高輻射換熱效率具有重要意義。而物體的黑度是由其材料表面決定的。所以，耐材表面發射率是決定輻射傳熱效率的核心因素。
高輻射覆層技術通過在耐材基體表面涂覆一層高發射率的材料，形成厚度約 0.3mm 的均勻覆層，提高基體表面發射率。根據基爾霍夫定律，材料的吸收率（又稱黑度）與發射率相等。當基體表面的發射率提高后，它吸收熱量的能力也相應提高。所以，高輻射覆層技術顯著提高了耐材基體的熱吸收和輻射能力。
高輻射覆層技術應用于高爐熱風爐，可強化其輻射換熱，提高格子磚蓄熱能力，使格子磚在燃燒期吸熱速度和吸熱量增加，在送風期放出更多的熱量。
2國內外應用方面取得新進展
2005 年應用以來，高輻射覆層技術已在國內寶鋼湛江、首鋼京唐、鞍鋼等 70 余家鋼鐵企業和國外 ArcelorMittal 的兩家鋼鐵公司、浦項制鐵公司的近 500 座高爐熱風爐和焦爐上應用。應用高輻射覆層技術，熱風爐可提高蓄熱量 10％以上，同等條件下或降低煤氣消耗 5%以上，或延長送風時間 5%以上，或提高風溫 10℃以上，核算噸鐵效益 3 元左右；焦爐降低煤氣消耗 3%以上，同時減少漏氣率，縮短結焦時間，提高焦炭質量。
2.1 寶鋼湛江鋼鐵公司3號5050m3高爐熱風爐應用
2015 年，寶鋼湛江項目 2 號 5050m3 高爐熱風爐應用技術。2017 年 1 月~3 月生產數據顯示：與未應用技術、同樣配置的 1 號高爐熱風爐相比較，2 號高爐熱風爐噸鐵煤氣消耗量和單位煤氣消耗量分別降低 6.08% 和 5.37%，廢氣平均溫度降低 7.23℃，熱效率提高；運行更平穩，風溫波動??；各項經濟指標均有改善。
2.2 韓國浦項制鐵公司3號5050m3高爐熱風爐應用
浦項制鐵公司 3 號高爐檢修，高爐容積由 4350m3 增至 5600m3，熱風爐相應增加風量，這就要求熱風爐必須擁有足夠的蓄熱能力，增加輸出熱量，從而保證為高爐提供平穩的高風溫。浦項制鐵決定在 3 號高爐 4 座熱風爐上采用高輻射覆層技術，以解決熱風爐蓄熱面積不足的難題。2016 年 6 月 3 日，3 號高爐 4 座熱風爐涂覆施工圓滿結束，并順利通過了竣工驗收。這是繼 ArcelorMittal 加拿大 DOFASCO 項目和波蘭 SA 克拉科夫項目之后，高輻射覆層技術在國際市場推廣應用的又一個里程碑。
2.3 山鋼日照精品基地5100m3高爐熱風爐應用
2017 年山鋼日照精品基地新建 2 座 5100m3 高爐 8 座熱風爐應用本技術，蓄熱量測試提高 14.08%，已完成 1 座高爐 4 座熱風爐的施工。
2.4 首鋼曹妃甸2號5500m3高爐熱風爐應用
2009 年，首鋼京唐曹妃甸 2 號 5500m3 高爐熱風爐應用技術。2010 年通過熱平衡診斷測定，2 號高爐熱風爐比 1 號高爐熱風爐節約煤氣 7%；2014 年~2015 年的生產運行數據顯示，2 號高爐熱風爐比 1 號高爐熱風爐節約煤氣量達 7.45%
2.5 沙鋼5800m3高爐熱風爐應用
2009 年沙鋼 5800 m3 高爐熱風爐應用技術，蓄熱量提高 13.35%。之后沙鋼兩座 1080m³高爐 6 座熱風爐和 2500m³高爐新增的熱風爐都采用了高輻射覆層技術，都取得了良好的應用效果。
2.6 鞍鋼新5號高爐熱風爐和新10號高爐熱風爐應用
2008 年新 5 號 2580m³高爐熱風爐采用了高輻射覆層技術，對比了 2011 年~2014 年的 4 年的運行數據，風溫平均提高 33℃且運行穩定。2012 年新 10 號高爐熱風爐再次采用高輻射覆層技術，對比檢測結果顯示，風溫提高 14.3℃。
2.7 攀鋼西鋼釩3號1750m3高爐熱風爐應用
2011 年攀鋼西鋼釩 3 號 1750m³高爐熱風爐應用了高輻射覆層技術，平均風溫提高 14.4℃
2.8 石橫特鋼1080m3高爐熱風爐應用
2007 年，石橫特鋼 1080m3 高爐熱風爐應用技術，分別于 2008 年和 2014 年進行了節能診斷，平均風溫提高 20℃以上，廢氣溫度降低 15℃，運行 6 年時間，節能效果穩定不衰減。
2.9 石鋼高爐熱風爐應用
石鋼于 2010 年在 1080m³高爐 1 號和 2 號熱風爐應用了高輻射覆層技術，3 號熱風爐未應用。2016 年 10 月份對高爐系統運行數據進行了采集分析，對比 3 號熱風爐，1 號和 2 號熱風爐單位體積送風量所耗煤氣量分別減少 5.08%和 5.47%；同時熱風溫度分別提高 13℃和 11℃。
2.10 濟鋼1750m3高爐熱風爐應用
2005 年濟鋼 2 號 1750m3 高爐熱風爐應用高輻射覆層技術，跟蹤檢測十年，始終保持著蓄熱能力增強，蓄放熱速度加快的狀態。
2.11 日鋼高爐熱風爐應用
2010 年日鋼 5 號高爐球式熱風爐應用了高輻射覆層技術，達到了節約煤氣量 6.91%的效果，隨后在全廠64 座高爐熱風爐全部采用，現已累計應用 135 座次，實現年節能效益 6000 萬元以上。同時高輻射覆層可以改善蓄熱球的物理力學性能，延緩渣化，平均延長蓄熱體的使用壽命一年。
3考核指標
高輻射覆層技術是強化工業爐窯輻射傳熱的節能新技術，對其功效的判定有熱平衡對比測試、工業數據對比和蓄熱量測定幾種方法。前兩種方法因必須有未應用該技術的相同爐況的爐窯作為對比對象，不容易實現。尤其對于高爐熱風爐系統，出于對比的目的，有的熱風爐應用高輻射覆層技術，有的未應用，會造成操作不協調，產生“短板”現象，為生產帶來不必要的麻煩和損失。
蓄熱量測定的方法解決了這一問題。蓄熱量是定義蓄熱體工作狀況好壞的主要指標。高輻射覆層技術將具有高發射率的覆層材料涂覆于蓄熱體表面，強化輻射傳熱，提高其蓄放熱能力。經多年工業應用數據和實驗室數據驗證，高輻射覆層蓄熱量測定與爐窯節能存在明顯的對應關系：蓄熱體蓄熱能力提高率達到 10% 以上時，高爐熱風爐和焦爐節能分別達到 5%和 3%以上。
國家標準《高輻射覆層蓄熱量的測定與計算方法》規定了高輻射覆層技術對于耐材基體蓄熱量改進效果的測試方法。按本方法測量的蓄熱量成為鋼鐵企業簽訂高輻射覆層技術應用項目合同時的考核指標。
3.1 方法原理
將同一批次涂高輻射覆層與未涂高輻射覆層的兩塊相同材質、相同形狀、相同尺寸的蓄熱體試樣，在同等條件下加熱，再利用量熱器測量和計算兩個試樣的蓄熱量，進一步得出有覆層試樣比無覆層試樣蓄熱量提高的百分比。
由于不同蓄熱體、不同廠家生產的相同材質蓄熱體比熱容值不盡相同，考慮到計算的易操作性，以水的吸熱量來代替蓄熱體試樣的吸熱量。
3.2 試驗方法
（1）用量杯或量筒分別量出 1200mL 水加入兩個量熱器內。兩個量熱器應置于同一環境中，測出水的初始溫度 tc；
（2）在試驗用高溫爐升溫前先標定試樣放置位置，試樣放置位置相隔不小于 100mm，應與爐后壁平行，左右對稱，并做好標記；
（3）將高溫爐的爐溫升至 1200℃，恒溫 15min；
（4）將一對比組的試樣 A（有覆層試樣）和試樣 B（無覆層試樣）按標記同時放入高溫爐內，關閉好爐門后，秒表開始計時，加熱時間為 180s；
（5）加熱 180s 后，將 2 個試樣同時取出，并快速分別浸沒于盛水的量熱器中。每隔 60s 分別記錄一次量熱器內水的溫度，直到同一個量熱器三次記錄的水溫相同（溫差絕對值不大于 0.5℃）時，本次實驗結束；
（6）試驗分兩次進行。兩次試驗過程相同，在第二次試驗時兩個試樣在高溫爐中的擺放位置與第一次試驗位置調換。
3.3 蓄熱量提高效果統計
表 1 高輻射覆層蓄熱量檢測數據統計表
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4列入國家節能技術推廣目錄
2017 年 1 月 19 日，《國家重點節能低碳技術推廣目錄（2016 年本，節能部分）》發布，高輻射覆層技術作為重點節能技術在目錄的 119 項。目錄指出：鋼鐵工業是我國的能耗大戶，其中高爐和焦系統約占全總耗的70%左右，節能減排潛力巨大。高輻射覆層技術通過在高爐熱風爐、焦爐和加熱爐等蓄熱體的表面涂覆一層發射率高于基體的覆層，可以提高蓄熱體熱吸收及熱輻射效率，節約燃料消耗，減少加熱時間和降低排煙溫度，在高爐熱風爐應用實現噸鐵平均效益 3 元。
國家發改委 2017 年第 1 號公告發布《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》（2016 版），引導全社會資源投向，涉及戰略性新興產業 5 大領域 8 個產業(相關服務業單獨列出)、40 個重點方向下的 174 個子方向，近 4000 項細分產品和服務。其中高輻射覆層技術產品所屬功能型涂料位列其中。
5結 語
高輻射覆層技術在越來越多的鋼鐵企業的高爐熱風爐和焦爐上得到應用，取得了顯著的節能效果。高輻射覆層技術利用高吸收高輻射的技術優勢，提高了耐材基體的吸放熱速率，增加了熱風爐蓄熱體在燃燒期的吸熱量和送風期的放熱量，提高了其熱轉換能力，從而達到提高送風風溫、延長送風時間、或節約煤氣的效果。
轉載注明：內容轉自2017年鋼鐵年會論文，高輻射覆層技術是山東慧敏科技開發有限公司自主研發擁有知識產權的專利技術。
轉載注明：內容轉自2017年鋼鐵年會論文，高輻射覆層技術是山東慧敏科技開發有限公司自主研發擁有知識產權的專利技術。
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