KT节能强化剂在玻璃行业加热炉上的应用
-----成都考特科技发展有限公司工程技术部
玻璃行业的各种热弯炉加工设备一般都采用电能，炉内衬保温层采用陶纤，工作温度一般700℃左右，退火保温在500℃左右。以福耀玻璃（重庆）公司FYT加热炉为例(集团拥有各种热弯加热炉100多台左右):
设备参数:电加热炉丝总功率2428KW
实际工作温度:700℃, 工作时间16h(1000Kw)
保温温度:500℃, 工作时间8h(200Kw)
全年单台耗电: 650万度加工车用玻璃110万m2/年.
由考特科技发展有限公司开发的KT节能强化剂已经用于攀钢,攀成钢,重钢等各种加热炉及化工行业川化、天华化工、赤天化、江北化工等化肥生产企业的一段转化炉上，都达到了较好的节能效果。这种节能材料可喷涂于加热炉炉墙内陶瓷纤维保温隔热材料的表面, 能够有效提高辐射室保温的整体性, 具有抗高温气流冲刷、侵蚀和延长炉内保温材料使用寿命等多功能特性。在加热炉内壁喷涂这种材料后,可提高炉内壁黑度(发射和吸热率), 强化炉膛内辐射传热, 提高炉内热效率, 达到明显的节能效果。
一、强辐射传热技术
热能传递的三种基本方式是传导、对流与辐射。因加热炉炉膛内
燃烧温度较高, 热能传递的主要形式为热辐射（主要是红外线）,约占热能传递的90%以上, 其次是对流传热。为阻止热能向炉体外传播, 炉壳体均使用耐火隔热的内衬材料, 在高温条件下其黑度系数一般仅0.3一0.4, 对红外线的吸收、反射和辐射能力很弱。在加热炉内, 被加热工件一方面要接受燃料燃烧的直接辐射热, 另一方面也接受炉衬反射的辐射热, 由炉衬传递给工件的辐射热占总供热的60%左右。由此可见, 增强炉内衬对工件的有效辐射, 可有效提高炉内的热效率。
炉衬的辐射由自身辐射和反射辐射两部分组成。炉衬的辐射波谱在红外线区(0.76～100um)。反射辐射波的频率恒等于入射波的频率，通常与加热物体的频率不匹配，因而对加热物体起的作用很小。只有炉衬吸收辐射能后自身辐射发射波的波长和频率与加热物体相适应才能被工件吸收而成为有效能。炉衬耐火材料在高温条件下，对1-5um 波段辐射能的发射率低，而这一部分能量占红外辐射能的76％。“KT 高效节能强化剂”以优化的化学组成成份及结构，不但提高了炉衬的黑度，增加炉衬的吸收率和辐射的发射率，而且改变了自身辐射的波谱，使之覆盖了燃料的发射波谱及加热物体的吸收波谱，增强了1—5um 波段的红外发射率。
目前, 强化辐射传热技术已越来越受到国内外技术人员的重视。据有关资料报道, 日本热放材研究所、化学工业公司、美国的宾夕法尼亚特兰斯弗耐火材料公司以及中国科学院上海硅酸盐研究所等均可生产用于中高温工业炉节能的高温、高发射率的涂料产品。
一、KT高温热辐射强化剂
KT高温热辐射强化剂是一种由考特公司研制，广泛用于工业各种加热窑炉的高效节能新型产品, 可直接喷涂在各种高温加热炉的耐火材料表面, 经过高温处理后, 可渗人耐火材料1-3mm, 形成一层坚硬的陶瓷釉面硬壳,隔绝耐火材料表面与燃烧气流的直接接触, 避免气流的冲刷和腐蚀, 从而起到保护炉体和延长保温材料寿命的作用。该产品具有发射率高、导热系数小、气密性好、耐火度高、耐腐蚀、施工简便迅速等优点, 可显著增强炉膛内的热传递效果, 提高燃料燃烧温度。该涂层耐热度很高, 对红外线的辐射能力很强, 炉衬黑度系数可以上升到0.93以上。提高炉内衬壁黑度达到强化炉膛内的热交换效果, 起到节能降耗的目的。
表1为KT高效节能强化剂的化学组成。该产品颗粒有微米级和纳米级两种, 波长可选择范围为3-2000um。其涂抹厚度可根据生产实际需要在0.05-10mm之间进行调节。
辐射体由固溶的二氧化锆、二氧化钛、三氧化三钼、三氧化二铁、二氧化铈、二氧化锰或氧化钙等氧化物粒子组成；
添加剂由碳化硅、四氮化三硅、高岭土或纳米二氧化钛等粒子组成；
粘结剂由硅酸盐溶液和PVA（聚乙烯醇）、CMC（羧甲基纤维素钠）当等溶液组成。
KT高效节能强化剂主要技术性能指标见表2。
评价这类材料性能指标主要有两个方面:一是使用寿命。由于涂料所处的环境温度很高(1000℃左右 ), 极易生成低熔点共熔物, 涂料易降解。如SiC在500℃时就开始明显氧化, 且随着温度的升高氧化速率将越来越快, 结果是发射率明显下降, 影响使用效果与寿命, 所以涂层必须具备优良的高温稳定性与抗老化性能;二是抗热震性。由于涂层在炉膛中不断地受到高温烟气的冲刷和侵蚀, 并且经常受加热炉升降温的影响, 易剥落, 因此涂层必须具备抗高温气流的冲刷和侵蚀能力，并具有良好的热胀冷缩性能。
三、节能原理
在加热炉辐射炉膛内, 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。转化管中的物料主要从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。因此被物料实际吸收到的辐射热能为:
Q r=a r(Q&r+Q W+Q&p)
式中:Q r—被物料实际吸收到的辐射热能, KJ/h;
Q&r—直接辐射热, KJ/h;
Q&p—炉壁内衬辐射热, KJ/h;
Q W—炉壁内衬反射热, KJ/h;
a r—物料对辐射热的全吸收率。
上式中, 与炉壁内衬辐射的能谱对物料本身的光谱吸收的匹配有关, 与炉内壁面积与温度成正比关系, 而和火焰辐射投射在炉内壁上的强度相关。
由此可见, 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。
若加热炉辐射室内壁在单位时间内得到的热值不变, 则发射率的提高会使炉内壁温度下降(一般硅酸铝耐火纤维在1000℃时的发射率约为0.35, 而涂层材料的发射率达到0.93以上), 即辐射能增大后可使炉壁传导热损减小。另外, 高发射率的涂层可促使一部分对流热转化为辐射热, 起到改变辐射能谱分布的作用。总之, 炉内壁加涂KT高发射率涂层后, 可引起热平衡的重新分配, 强化辐射传热, 降低炉壁热损失, 提高炉内热效率。
四、喷涂方法
喷涂前, 首先将炉膛内耐火材料表面上灰尘、疏松粉化物清除干净, 然后喷洒前处理液, 表干后, 再喷涂KT材料至所需厚度, 在1mm 厚度内可一次抹成。若厚度大于3mm需在KT材料中加人适量的颗粒和促凝剂, 经充分混合后再施工至所需厚度。施工完毕后, 自然阴干5
小时以上, 然后缓慢升温固化烧结，然后逐步到生产状态。
五、KT节能应用及节能估算：
FYT加热炉完全可采用喷涂KT节能强化剂达到节能.
我们知道电能是辐射能,使用KT后节能率最低可达8%(工作温度1000℃以上),最高可达23%.考虑到FYT炉内工作温度500℃-800℃较低和炉顶面不能喷涂的因素,只照最低节能率5%至最高20%测算其节能效果:(单台FYT电耗650万度/年生产110万m2玻品)
最低节能5%: 6500000X5%X0.9元/度=29.25万元/年
最高节能20%: 6500000X20%X0.9元/度=117万元/年
平均节能率12.5: 6500000X12.5%X0.9元/度=73.125万元/年
节能成本:120m2(炉内壁面积)X650元/m2=7.8万元/台(含全都费用)
六. 集团整体节能效益:
照福耀集团全辖不同热弯加热炉100台(估计)全年耗电总量6.5亿度预测:
最低5%节能: 6.5亿X5%x0.9元/度=0.2925亿元/年
最高20%节能: 6.5亿X20%X0.9元/度=1.17亿元/年
平均12.5%节能: 6.5亿x12.5%X0.9元/度=0.73125亿元/年
而节能成本:100台X7.8万元/台=780万元/年
七. 目前在各种加热设备上所采用的节能方式很多,但投资大回收期较长的居多,或改变其炉内结构,施工极其复杂也不少,KT节能强化剂
技术克服了以上难点,突显其施工简单(不改变炉内任何结构)和投资少而回收快(<6个月)节能高的特点深受客户青睐.
玻璃行业的热风炉和电熔炉也可使用KT产品.
其KT产品的祥细资料请查询公司网址:https://www.doczj.com/doc/3b3181990.html,
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