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1、用于鋼鐵行業(yè)的高效節(jié)能技術(shù)——納微米高輻射覆層技術(shù)山東慧敏科技開發(fā)有限公司2011年10月20日目錄概述高輻射覆層技術(shù)的應(yīng)用及原理高輻射覆層技術(shù)應(yīng)用案例結(jié)語高輻射覆層技術(shù)是一項(xiàng)利用提高材料表面發(fā)射率,提高輻射傳熱效率的高效節(jié)能新技術(shù)。由于冶金爐窯工作溫度在1000℃以上,輻射傳熱占總傳熱量80%以上,所以提高輻射傳熱的效率可以極大的提高爐窯的熱效率。這項(xiàng)技術(shù)可應(yīng)用于高爐熱風(fēng)爐、焦?fàn)t、軋鋼加熱爐等各種工業(yè)爐窯,提高爐窯的工作效率和熱效率,延長工業(yè)爐窯的壽命,降低能耗,減少CO2排放,可為企業(yè)的節(jié)能減排做出極大的貢獻(xiàn)。1概述自2004年,高輻射覆層技術(shù)已應(yīng)用在50多家鋼鐵企業(yè)的207座
2、300m3~5800m3高爐熱風(fēng)爐,濟(jì)鋼、酒鋼、石橫特鋼的3座焦?fàn)t。世界最大的鋼鐵企業(yè)ArcelorMittal加拿大Dofasco廠在2座高爐熱風(fēng)爐上采用本技術(shù),現(xiàn)已投產(chǎn)。1概述高輻射覆層技術(shù)(HighRadiativeCoatingTech)是在物體表面涂覆一層具有高發(fā)射率的材料,使物體表面具有很強(qiáng)的熱輻射吸收和輻射能力,使輻射傳熱的效率提高。高輻射覆層技術(shù)介紹斯蒂芬-玻爾茲曼定律高溫下以輻射傳熱為主。熱風(fēng)爐溫度可高達(dá)1300℃,輻射傳熱量占85%以上。溫度升高,輻射換熱量占總換熱量的比例急劇增加。因此,增強(qiáng)高溫下的輻射換熱量對于提高工業(yè)爐窯的工作效率和熱效率有極大的現(xiàn)實(shí)意義。
3、采用高輻射覆層技術(shù)后,基體表面發(fā)射率增大,輻射換熱量相應(yīng)大幅增加。高輻射覆層技術(shù)原理簡介高溫輻射能量大多數(shù)集中在1~5μm波段,比如1000℃和1300℃時(shí),分別有76%和85%的輻射能量集中在這一波段內(nèi),一般的耐火材料在這一波段的發(fā)射率很低,而高發(fā)射率涂料在1~15μm波譜范圍卻具有很高的發(fā)射率。高輻射覆層技術(shù)原理簡介常溫下耐火材料的發(fā)射率一般為0.6~0.8,隨著溫度的升高,會大幅度下降,而高發(fā)射率涂料能一直保持較高的發(fā)射率0.9。高輻射覆層技術(shù)原理簡介高輻射覆層技術(shù)原理簡介根據(jù)基爾霍夫定律,材料的吸收率(又稱黑度)與發(fā)射率相等。當(dāng)物體表面的發(fā)射率提高后,它的吸收熱量的能力也相
4、應(yīng)提高。2高輻射覆層技術(shù)的應(yīng)用及機(jī)理高輻射覆層的作用機(jī)理是非常奇妙的,在不同部位的應(yīng)用,其作用機(jī)理是不同的。高輻射覆層技術(shù)在高爐熱風(fēng)爐上的應(yīng)用應(yīng)用部位:蓄熱室上部20%格子磚格子磚表面覆層作用機(jī)理:高吸收、高蓄熱;高發(fā)射、高放熱高輻射覆層通過強(qiáng)化輻射換熱,提高了格子磚表面溫度,增加了格子磚內(nèi)外溫度梯度,使格子磚在燃燒期吸熱速度和吸熱量增加,送風(fēng)期放熱速度和放熱量也增加,從而提高熱風(fēng)溫度。——HM-HRC燃燒期E1TCter送風(fēng)期E2=C(TCter__TB)送風(fēng)溫度TB(terminus)HM-HRC技術(shù)的原理www.sdhm.com.cn高輻射覆層技術(shù)在焦?fàn)t上的應(yīng)用部位焦?fàn)t斷面圖
5、蓄熱室上部1/4格子磚表面立火道表面高輻射覆層用于焦?fàn)t立火道與炭化室隔墻時(shí),由于吸熱快,提高了隔墻爐壁的吸熱能力,增加了立火道與炭化室的溫度梯度,加強(qiáng)了立火道與炭化室的熱傳導(dǎo),可使標(biāo)準(zhǔn)火道溫度下降,節(jié)約能源,也可縮短結(jié)焦時(shí)間。作用機(jī)理:高吸收,高傳熱。高輻射覆層用于立火道與立火道的隔墻時(shí),由于大量吸收的熱量無法向外傳遞,表面吸收的熱量以1~5μm的波長輻射到立火道內(nèi)部,1~5μm波長的能量極易被立火道與炭化室的隔墻吸收,提高了立火道向炭化室的傳熱。作用機(jī)理:高吸收,高發(fā)射。高輻射覆層在焦?fàn)t燃燒室的作用機(jī)理=炭化室燃燒室炭化室內(nèi)爐墻對煤料傳導(dǎo)傳熱)(-FQdl=燃燒室內(nèi)高溫氣體對爐墻
6、輻射傳熱:氣體、固體壁面的黑度:氣體、固體壁面的溫度:氣體在壁面溫度的吸收率:立火道側(cè)墻面平均溫度:爐墻的熱導(dǎo)率:爐墻的厚度:炭化室側(cè)墻面平均溫度:傳熱面積:煤料溫度高輻射覆層在焦?fàn)t燃燒室的作用原理蓄熱室格子磚表面覆層作用機(jī)理:高吸收、高蓄熱;高發(fā)射、高放熱高輻射覆層用于蓄熱室格子磚表面,通過強(qiáng)化輻射換熱,提高了格子磚表面溫度,增加了格子磚內(nèi)外溫度梯度,使格子磚蓄熱量增加。高輻射覆層在焦?fàn)t蓄熱室的作用機(jī)理加熱期(輻射傳熱)E1TCter冷卻期(對流傳熱)E2=C(TCter__TB)煤氣或空氣預(yù)熱溫度TB(terminus)E1——加熱期格子磚吸收的來自加熱氣體的輻射熱量;εsol
7、id——格子磚的發(fā)射率;A——傳熱面積;Agas——煙氣吸收率C0——波爾茲曼常數(shù);TCter——加熱期結(jié)束時(shí)格子磚的最終溫度;E2——冷卻期格子磚傳遞給鼓入蓄熱室的冷煤氣或空氣的對流換熱量;C——對流傳熱系數(shù);TB——鼓入蓄熱室的冷煤氣或空氣溫度;TB(terminus)——煤氣或空氣預(yù)熱溫度高輻射覆層在焦?fàn)t蓄熱室的作用原理高輻射覆層在軋鋼加熱爐上的應(yīng)用鋼坯高輻射覆層涂覆在爐襯表面爐襯表面覆層作用機(jī)理:高吸收、高發(fā)射軋鋼加熱爐爐襯采用高輻射覆層后,爐襯吸熱量增加,大