用高发射率涂层提高高炉热风炉风温的新技术

1、用高发射率涂层提高高炉热风炉风温的新技术周惠敏1,但智钢2,苍大强2,白皓2,宗燕兵2(1.山东慧敏科技开发有限公司，山东济南 250100 ; 2.)摘要：介绍一种可以进一步提高热风炉热风温度，降低燃料消耗的新技术。理论分析和实验结果表明，热 风炉蓄热体表面高发射率涂层可以提高蓄热体的蓄热和放热能力，强化炉内辐射传热和蓄热体的导热，从而提高热风温度。350 m3高炉热风炉采用涂层后，热风温度提高了 57 C。高发射率涂层技术为钢铁企业节能降耗提供实用且可行的新技术。 关键词：热风炉；高发射率涂层；高风温中图分类号：TF061.22; TB34 惠文献标识码： A 文章编号：1002-1639

2、(2007)01-0030-02A New Technology for Improving BF Hot Blast Temperature with High Emissivity CoatingZHOU Hui-min 1, DAN Zhi-gang 2, CANG Da-qiang 2, BAI Hao 2, ZONG Yan-bing 2 (1.2.SShangdong Huimin Technology Development Company, Jinan 250100, China )Abstract： A new technology for improving hot bla

3、st temperature and decreasing fuel consumption with high emissivity coating on the regeneratorof blast furnace (BF) hot stove were introduced. Theoretical analysis and experimental results showed that the high emissivity coatingspeeds up the heat-absorption and heat release process, strengthens heat

4、 transfer by radiation and heat conduction in the regenerator, improvesheat transfer efficiency and the blast temperature. Application of coating in hot stoves of 350m 3 BF indicated that the coatingmakes the blasttemperature increase 57. It can be concluded that preparation of coating on heat regen

5、erator surface provides a new practical and operable technology for energy saving in steel industry.Key words: hot blast stove ； high emissivity coating ； high blast temperature文介绍一种可以进一步提高热风温度，降低燃料消耗的新技术，从理论和实验上探讨热风炉蓄热体表面高发射率涂层提高热风炉风温的可行性，为涂料在热风炉上推广应用奠定基础，为钢铁企业节能降耗提供实用且可行的新技术。1高发射率涂料对辐射换热的影响1.1 对工业

6、炉窑辐射换热的影响一般而言，当炉体温度在900 C以上时，热量传递以辐射为主，热辐射是对流的 15倍，占90%以上。热量通过辐射传热到达炉壁后，有炉壁的热传导、 反射和辐射三种分配方式，而炉壁反射的热量易被燃烧产物(CO2和H2O等)吸收而随烟气排出炉外，降低热效率。表 1是炉壁发射率 与吸热后能量分布， 可以看出随着炉壁发射率的增加，辐射部分占的比例越来越高，反射部分越来越少3。此外，高温辐射能量大多数集中在15 m波段，比如1 000 C和1 300 C时，分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内，而一般的耐火材料在这一波段的发射率很低4, 5 (图1)。由图2可看出，常温下炉窑内衬

7、耐火材料的发射率一般为0.60.8,同时随着炉温的升高，会大幅度下降，而高发射率涂料能一直保持较高的发射率6。图1中不同材料的光谱发射率表明，高发射率涂料在115 m波谱范围都具有很高的发射率。 当炉内耐火砖表面涂上涂料后，涂层明显提高炉 窑内壁发射率，由于内壁的吸收和辐射作用，改变了炉内热辐射的波谱分布，将热源发出的间断式波谱转变为连续波谱，从而利于工件吸收，减少被燃烧产物带走，使炉膛内的热效率显著提高，达到节能的目的图1不同材料的光谱发射率图i不同材料的光谱发射率ijOr常用后火炉时 育裳射率除料1 寓震射率除料2叼02 -ao *，2050010001500图2温度对材料的发射率的影，图

8、2温度对材料的发射率的影响1.2 对热风炉蓄热体辐射换热的影响高发射率涂料在各种工业炉窑及加热元件上的应用取得了良好的效果，节能效果达到5%30% o热风炉温度高，辐射传热在燃烧期和送风期都占主导，目前我国热风炉蓄热材料的发射率一般为0.60.8,辐射传热效果较差，大量的热量来不及被蓄热体吸收随烟气带走。因此，提高加热炉蓄热材料的辐射率，将显著提高热风炉蓄热材料的辐射吸收和放热效率。高发射率涂层可使蓄热体的发射率由0.60.8提高到0.9以上，涂层通过强化辐射换热，提高蓄热体表面温 度，增加蓄热体内外温度梯度，加强了蓄热体内部-表 面-气体间的热传导，使蓄热体燃烧期吸热速度和吸热 量增加，送风

9、期放热速度和放热量也增加，从而提高热 风温度，降低燃料消耗。2实验及应用结果2.1 涂层的制备涂料由耐火粉料（30 %40%）、高发射率基料（10% 20%）、悬浮剂（30 %50%）、烧结剂及粘合剂（6% 10%）组成。高发射率基料主要成分为氧化错、氧化 貉、碳化硅、氧化铁和钛白粉。将上述各组分按配比称 重、混合后，采用振动球磨处理工艺，使基料颗粒达到 微纳米级，获得微纳米涂料基料。将基料与已制备的无机树脂混合，并加入热塑性高 聚合物及少量的表面活性剂，通过高速机械搅拌，制成 粘稠的流体，即获得高发射率节能涂料。涂层的制备流 程如下：蓄热体（格子砖或蓄热球）-吹风-喷处理液- 浸泡涂料-阴干

10、24 h-高温自烧结固化。2.2 实验结果取50 mm x 80 mm硅砖试样两块，一块进行表面涂料处理，涂层发射率为 0.92,厚度0.3 mm ；另一块作为 对比样。图3是对比样与涂覆样在电炉内的升降温曲线， 温度数据是由试样中部对称位置上的两个热电偶读取，然 后取其平均值。从图3可看出，升温过程涂覆样温度高 于对比样，平均高出 27 C,升温速度明显高于对比样； 降温过程涂覆样温度低于对比样，平均低10 C,降温速度也比对比样快。也就是说，升温过程中达到同一温度 所需的时间，涂覆样短于对比样；在降温过程中试样到 达同一温度的时间涂覆样也一直短于对比样。图3对比样与涂稼样的升降温曲线对应于

11、热风炉蓄热体而言，升温过程升温速度的提 高可以提高蓄热体的蓄热能力，同时提高热风炉的加热 效率；降温过程降温速度的加快可以提高蓄热体在送风 期的放热能力和放热效率。由此可知，涂层对蓄热体蓄、 放热能力都有明显的促进，这两方面提高直接导致热风 炉风温的提高、热风炉热效率增加，从而降低燃料消耗。图4某厂1#、2#350 m3高炉三座热风炉的送风温度曲线2.3 应用图4是某厂1#、2# 350 m3高炉三座热风炉的送风温度曲线，其中1#高炉的三座热风炉未涂覆涂层，2#高炉的三座热风炉上部68层红柱石格子砖表面涂覆了涂料。从图4可看出，涂覆涂层的热风炉的风温比未涂的高，其 平均彳t为1 082 C,未

12、涂的为1 025 C,提高了 57 C。理论分析和实验室实验及应用结果都表明，高发射率涂层不但能进一步提高热风温度，还可以降低燃料消 耗，节能效果明显，具有广泛的应用前景。3结论热风蓄热体表面高发射率涂层提高了蓄热体的蓄热和放热能力，强化炉内辐射传热和蓄热体的导热，提高热风温度。涂层在350 m3高炉热风炉上使用后使其热风温度提高了 57 C,这表明热风炉蓄热体高发射率涂层技 术是一种可以进一步提高热风温度，降低燃料消耗的新 技术，是值得在热风炉上推广的节能技术。参考文献：1 NIEMEIJE F T. 21 世纪热风炉J.钢铁，2005,40 (7): 84-86.2吴启常，张建梁，苍大强.我国热风炉的现状及提高风温的对策J.炼铁，2002,21 (5): 1-4.3 HELLANDER J. HowHigh Emissivity Ceramic Coatings FunctionAdvantageous in Furnace Applications J. Industrial Heating, 1990,57 (8):