工业窑炉、炉膛、锅炉,通常燃烧工作温度在1000℃以上的高温,炉体结构材料主要是各种耐火材料如高砖、石英砂、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等,它们既是炉体的结构材料,又是隔热保温、耐磨抗冲刷材料,还参与辐射热交换过程,它们的热辐射性能和保温性能决定了窑炉的热效率,这样使单一的材料很难达到牢固结构性、高保温性和高辐射性要求。
根据基尔霍夫定律,材料的吸收率与发射率相等。当物体表面的发射率提高后,它的吸收热量的能力也相应提高。由于在高温条件下,热量传递以辐射为主,当被加热物体表面涂覆纳微米高辐射覆层后,极大提高了被加热体吸收和发射热量的能力,在同样的加热条件下,由于传热能力的提高,必将大大提高热能的利用效率,从而达到节能的目的。
一般而言,当窑炉、炉膛内的温度在900℃以上时,热量传递以辐射为主,辐射传热是对流的15 倍,占80%以上。 高温辐射能量波长大多数集中在1~5μm波段,比如1000℃和1300℃时,分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内,一般的耐火材料在这一波段的发射率很低,而ZS-1061耐高温远红外辐射涂料在1~15μm波谱范围内都具有很高的发射率。
常温下耐火材料的发射率一般为0.6~0.8,随着炉温的升高,会大幅度下降,高温下只有0.4~0.5,而ZS-1061耐高温远红外辐射涂料可以一直保持0.9以上的红外发射率。
节能原理
在裂解炉辐射炉膛内,燃料燃烧后将化学能转变为热能,这些热能消耗在3个方面:(1)物料加热;(2)烟气带出;(3)炉体热损。
炉管中物料主要从4个方面获取热能:(1)对流热;(2)直接辐射热;(3)炉内壁辐射热;(4)炉内壁反射热。因此,物料吸收辐射热的大小与炉内壁面积的大小、炉内壁的全发射率以及炉内壁面温度的高低有关。
采用高温远红外辐射涂料,能够起到强化辐射传热及改善燃料利用率的作用。在裂解炉辐射室炉墙涂抹该涂料后,可减少燃料消耗量、降低炉外壁热损失及提高裂解炉热效率,节能效果与经济效益显著。