ZS-1061耐高温远红外辐射涂料
1、产品概述:
耐高温远红外辐射涂料是一种耐高温、强辐射率、耐蚀性和高耐磨性的特种功能节能涂料,是北京志盛威华公司采用纳米技术,有机-无机IPN技术历经多年研制而成。
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、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等,它们既是炉体的结构材料,又是保温隔热材料,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、高保温性和高反射性要求。
北京志盛威华公司针对以上炉体工作情况,在经过上千次试验和具体炉体使用证明,采用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料,通过涂料涂层红外辐射,改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分,达到增加热效率,大大提高耐火材料热效率,减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限。
2、涂料组成:
采用过渡族元素氧化物和氧化锆、硅酸盐耐火材料,高温掺杂形成固溶体,既增加了杂质能级,提高红外辐射系数,又保持了相应的耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能,提高涂层的整体强度和致密性。
稀土元素氧化物(如Y2O3的掺入能提高反应物的活性,同时也是掺杂和稳定涂层结构的优选材料。
基料:采用北京志盛威华公司自行研发的具有较高的可见光和近红外光反射率、较高的热红外发射率和高温稳定性等特殊性能,同时还具有良好的物理性能、化学性能和施工性能的基料。
志盛牌ZS-1061耐高温远红外辐射涂料无毒、无味、对人体无害、不污染环境、存放期长、粘接性能好、使用寿命长,施工方便、操作简单。
3、涂料参数:
1、红外波段平均辐射率:ε>0.9;
2、涂层工作温度:≤1800℃;
3、容重:1.8-2.2g/cm3;
4、涂层热冲击能力:抗热震极佳,涂层不龟裂,不脱落;
5、耐高温氧化腐蚀性:好;
6、附着力:1级;
7、线膨胀系数:6×10-6/℃;
8、储存期:6个月以上;
4、性能特点:
①、涂层结构致密,保护内衬,有很好的耐磨、耐腐蚀性。
②、与基体结合力强,涂层能渗透基体形成过渡层和涂层的结构,耐机械冲击和热冲击。
③、高强度耐磨、耐腐蚀、耐高温。
④、提高涂料的黑度,使其在波长2.5-15μm的光谱区间,发射率都在0.95以上,并对增黑剂进行了稳定化处理,提高了抗老化性能,大大延长了涂层使用寿命。
⑤、提高炉膛的使用效率,缩短升温时间。
⑥、提高锅炉对燃料的适应能力,特别是低质燃料的适应性。
⑦可以大大加大炉膛的气体流动,增加炉膛热容积和燃料与氧的接触率。
⑧改善炉膛结焦现象,提高炉膛运行的稳定性。
⑨强化炉内传热系数,增强水冷壁管的吸热和换热能力。
⑩减少烟气的排烟温度,节约能耗。
5、涂料使用范围:
①、长期工作温度:800-1700℃;
②、适用炉体:陶瓷窑炉、水泥窑炉、轧钢加热炉、烧结炉、沸腾炉、锅炉、反射炉、电炉等;
③适用基体:中性或酸性耐火砖、浇注料、陶瓷纤维、高温水泥等;
6、涂料功能:
用做窑炉、炉膛、锅炉、电炉内衬高温远红外辐射节能,可延长内衬使用寿命50%左右,
1、燃煤炉,提高热效率0.5-5%;
2、燃油、气炉,提高热效率1-13%
3、高温窑炉类,提高热效率3-18%
4、高温电炉,提高热效率2-15%。
7、涂层修补时间:
涂料涂层使用最佳寿命在三年,建议每隔三年时间在原有的涂料涂层上再喷涂刷一次,达到涂层最佳的工作状态。
高红外辐射加热节能技术在铝型材涂装中的应用 高红外辐射加热节能技术在铝型材涂装中的应用 2高红外辐射在铝型材涂层快速固化 有机涂层固化工艺过程可分为两个阶段：即扩散阶段与固化阶段。扩散阶段是热辐射透入涂层的阶段，主要是基材与涂层的预热升温，挥发组分的扩散移出；固化阶段亦称动力学阶段，是辐射作用于化学键的固化阶段，这—阶段要求有较高的温度，在此阶段所发生的化学反应的速度制约着干燥过程的进程，而化学反应的速度根据化学动力学的规程，温度每升高10℃可提高化学反应速度1～3倍，因此，这—阶段最好采用3μm波段左右的高温辐射。 各类有机涂层的成分中大都含有羟基和羧基，其固有振荡频率相应的波长在2.8～3.0μm，因此当红外辐射源的发射波长与有机涂层的强吸收频带对应时，则该辐射能直接作用于化学键，形成谐振状态并引起键的断裂，以达到快速干燥与固化的目的。 由于工件的质量、体积、表面积、导热系数的不同，工件在固化工艺温度下所经过的时间也有很大的不同，因而对铝型材而言，缩短固化时间是完全可能的。 实现快速固化要达到下面3个条件： (1)保证工件在固化过程中上、中、下温度均匀； (2)不论工件大小、质量如何，元件必须能瞬间提供大能量的热源； (3)保证工件表面达到较高温度。 常规的设备(热风炉和远红外炉)都无法同时实现上述3点。 在一定温度范围内，固化效果通常与温度和时间的乘积成正比，因而提高温度可以缩短固化时间。不同的加热方式采取同一固化工艺则效果不同。实践和理论都证明快速固化是可以实现的。采用辐射传热可以缩短固化时间。经快速固化的铝型材表面丰满度、光洁度均比同样条件下传统工艺好。 3高红外加热元件与设备技术分析 3.1石英玻璃加热器技术分析 石英玻璃高红外辐射元件的热源为钨丝，温度高达2200～2400℃，辐射短波能量属近红外线；热源外罩石英管，由于衰减，外面温度约800℃，辐射中波红外线；背衬不锈钢，温度可达500～600℃，辐射低能量远红外线。各波段红外线成分占有比例不均等，使之被加热物的吸收有最佳的能量匹配，并伴随有快速热相应特征。使用寿命5000小时，从传热学分析，石英玻璃加热热效率在50~60%左右。 3.2高能量全波段红外辐射加热器技术分析
上海涂料 SHANGHAI COATINGS 第54卷第 2 期2016 年 3 月Vol. 54 No. 2Mar. 2016 碳纳米管结构对 红外辐射散热涂料性能的影响 张 浩1，楼 平1，刘丰文1，赵定义2，陈名海3* （1.国网浙江省电力公司湖州供电公司，浙江湖州 313000； 2.武汉科迪奥电力科技有限公司，湖北武汉 430000； 3.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏苏州 215123） 摘 要：以水性聚氨酯为成膜物质，以碳纳米管为功能填料，制备了具有红外辐射增强散热功能的碳纳米管复合涂料。比较了具有不同结构参数的碳纳米管对涂料散热性能的影响。结果表明：碳纳米管能有效增强涂料的辐射散热性，且碳纳米管的晶格结构越完美，缺陷越少，涂料的红外辐射散热性能越优良。 关键词：碳纳米管；辐射散热涂料；水性涂料 中图分类号：TQ 630.7 文献标识码：A 文章编号：1009-1696（2016）02-0001-05 [收稿日期] 2016-01-08 [作者简介] 张浩（1970—），男，硕士，高级工程师，从事电力系统技术研究。*通讯作者：陈名海（1978—），男，博士/研究员，从事纳米碳材料应用研究。 0 引言 随着电子技术的高速发展和人们消费需求的日益提高，电子产品正向着高功率、高集成、小型化的方向发展，从而导致电子器件的工作温度越来越高，如果散热能力不足，将会导致电子器件的工作温度大幅上升，进而直接影响器件的性能、稳定性和使用寿命。 热传递有传导、对流、辐射三种方式。目前电子行业都是通过在电子元器件表面粘贴散热片和加装风扇来散热，这种散热组件主要增强热的传导和对流，但会明显增加电子产品的体积，不利于产品小型化、精密化的设计［1］ 。与增强热传导和热对流相比，提升散热组件的红外辐射率来增强器件的散热性能 成为一种非常有效的方式。特别是在小型电子器件、航空航天等供散热组件安装空间比较狭小的应用领域，通过传导和对流方式的散热效果非常有限，此时红外辐射散热具有非常重要的应用价值［2-4］ 。增强辐射散热主要有对散热器件表面阳极氧化处理［5-6］和涂布辐射散热涂料［7-8］这两种方法。表面阳极氧化处理实施方法相对较为复杂，成本较高，且具有一定的局限性；涂布辐射散热涂料则施工简便，价格低廉，且不受器件材质的限制，此外还能起到保护器件的作用，近年来受到广泛关注。辐射散热涂料的关键即在于其中的辐射散热填料，目前这类填料主要有纳米炭球［9］ 、炭黑［10］、碳化硅［11］等。对辐射散热涂料的相关研究表明：超细化、纳米化后的物质具有微观的松散结构，可以有效降低物体的折射系数， 探索研究
辐射传热涂料 辐射传热涂料，以辐射传热的方式帮助基材降温或者提高热效率的涂料。 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，这样使用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。 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，辐射传热是对流传热的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，大量的热量通过炉壁向别处传递，内部物料温度降低，造成了大量的热量浪费、成本提高，甚至于物料温度达不到设定温度，造成工艺失败。 辐射传热涂料，通常采用无机硅酸盐复合体系作为成膜物质，加入过渡族元素氧化物、氧化锆、稀土氧化物等填料，使得固化成型涂膜具有良好较高且稳定的红外发射率，耐温性能稳定，高温下辐射率强、耐蚀性好、硬度高、耐磨性能优。 其工作原理并不是反射传递过来的热量，而是先吸收辐射和对流的传热，在将吸收热量的85~95％以辐射传热的形式辐射出去，被
低温内壁和加热体吸收，从而提高了热量的利用效率。 以志盛威华的ZS-1061为例，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，辐射率还会大幅度下降，高温下只有0.4~0.5，而ZS-1061耐高温远红外辐射涂料在800℃至1800℃都可以一直保持0.9以上的红外发射率。
耐高温远红外涂料热节能效果分析 高温红外辐射涂料涂层和隔热保温涂料都热节能的重要材料，但是两种涂料对于热节能的方式不同，高温红外辐射涂料主要是热辐射节能，隔热保温涂料主要是热传导节能。例如在在工业炉内涂刷辐射率高的涂料——ZS-1061耐高温远红外辐射涂料，辐射系数达到 红外辐射涂料的原理及研究 (Auther:毕晨北京 57182233 大家都知道,热量的传导方式有三种:对流、传导和辐射,辐射热是热量传递一种方式。辐射传热是一种高效的非接触传热发生,红外辐射涂料涂覆在发热体表面时,能极大的提高发热体的红外发射率,强化辐射传热过程,增加单位时间内的热量传导,即提高红外辐射传热能力,并可以有效地保护基体材料,利于提高热能利用率,节约资源。 自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送和吸收热量,但大部分集中在红外线进行传送热量,这种传送能量的方式称为辐射。物体通过辐射所放出的能量,称为辐射能,简称辐射,辐射量按伦琴/小时(R计算。辐射是一种非接触式传热,在真空中也能进行,辐射还有“对等性”,不论物体(气体温度高低都向外辐射,甲物体可以向乙物体辐射,同时乙也可向甲辐射。 红外线和可见光一样,是一种电磁射线,位于红光外侧,一端与红光邻接,另一端与微波邻接。志盛威华红外辐射涂料研究人员总结发现,光波中的电磁辐射都具有波动性,它又可称为电磁波。因此,红外线具有和可见光同样形式的反射、折射、干涉、衍射和偏振等规律特点,即它既具有粒子性,又兼有波动性特征。光波中波长为0.76-1000μm(微米的区间属于红外区。从理论角度讲,一般可将红外线波长分为4个区:0.76-3μm为近红外区、3-6μm为中红外区、6-15μm为远红外区,大于15μm为极远红外区。在红外加热技术中,大体以4μm(也有人以5.6μm为界限,4μm以下的红外线称为近红外线,4μm以上的红外线称为远红外线。 红外辐射传热就是利用红外线独特的辐射能力加热物体,使物体受热,在一定的温度下,加热物体辐射出具有一定穿透能力的红外波,使被加热物体发生分子振荡,产生能级跃迁,辐射一定波段的红外线,从而产生热量。其特点一是吸热物体均匀受热,二是由内向外加热,从而减少了加热时间,提高能源利用率。北京志盛威华化工有限公司研发的ZS远红外辐射涂料系类,分为ZS-411辐射散热降温涂料和ZS-1061耐 纳米碳化硅高辐射率节能涂料 简介：纳米碳化硅高辐射率节能涂料采用空气中燃烧合成制备纳米碳化硅粉体的技术，与传统生产技术相比，该工艺的优点在于：反应合成过程可在空气中进行，无需外加热源及反应设备的投入，属于典型的节能降耗技术；反应原料为常规工业品，成本低、方便可得，且可以保证产品的高纯度；机械活化处理时间短，燃烧合成反应速度快，使得整个生产周期较短；合成的碳化硅粉末产品粒度细小均匀，无需破碎研磨即为纳米级超细粉体。 涂刷纳米碳化硅高辐射率节能涂料后能增加基体表面黑度；由于基体表面的吸收和辐射作用，改变了传热区内热辐射的波谱分布，将热源发出的间断式波谱转变成了连续波谱，从而促进被加热物体吸收热量；高温辐射能量大多数集中在1-5μm波段，而一般的涂料在这一波段的发射率很低，对高温辐射不利，红外辐射涂料可以弥补这一不足。纳米碳化硅高辐射率节能涂料采用了纳米级粉体，与微米级粉体相比，由于破坏了原来物质内部固有的各种化学键，减弱了粒子之间的各种相互作用力，增大了组成物质的基本微观粒子之间的平均间距，因而单位体积内的粒子数会显著减小，从而能够提高热辐射的透射深度以降低吸收指数，更进一步提高物体的辐射率。纳米碳化硅高辐射率节能涂料是一种性能优异的新型工业涂料。 特点： 纳米碳化硅高辐射率节能涂料的性能特点如下： 1）纳米碳化硅高辐射率节能涂料结构稳定，在中、高温坏境均适用； 2）纳米碳化硅高辐射率节能涂料高的半球全向辐射率ε，在常温至1400℃范围内ε始终大于0.85，高温下衰减缓慢； 3）纳米碳化硅高辐射率节能涂料粘接性好，在常温到高温的反复使用条件下，能牢固地粘接在基体上，不龟裂、不脱落； 4）纳米碳化硅高辐射率节能涂料可以保护基体材料，使用寿命长； 5）纳米碳化硅高辐射率节能涂料施工简单、投资较少、见效快、安全无污染、使用范围广泛； 6）纳米碳化硅高辐射率节能涂料节能效果显著，可达15%以上。 技术指标： 纳米碳化硅高辐射率节能涂料的技术指标见下表： 项目技术指标 适用温度/℃600-1500 耐火度/℃≥1790 比重/(kg/m3) 1.65-1.90 黏度/s12 pH值7-8 法向全波段辐射率（ε）≥0.85 热膨胀系数（20-1450℃） 6.5-7.0×10-6 氧化增重率（1350℃）/%≤7 抗热震次数（1100℃）≥12 适用范围： 1）改造工业炉 纳米碳化硅高辐射率节能涂料可用于冶金、石化、陶瓷、医药、机械等行业领域的轧钢 高温红外辐射涂料的节能效果试验研究 赵立英，李雪峰，肖 鹏，刘平安 （广东省超硬与电磁功能材料工程技术研究开发中心，广东佛山528216） 摘要：分析了高温红外辐射涂料的节能原理，介绍了研制的KTW 高温红外辐射节能涂料在实验室、工业锅炉、工业炉窑上的节能试验效果。该涂料成本低，施工工艺简单，涂层发射率稳定，耐热震稳定性良好，使用寿命长，综合效益明显。 关键词：红外辐射涂料；辐射强化传热；工业炉；节能中图分类号：TQ 637.6 文献标识码：A 文章编号：1001－6988（2013）05-0053-03 Experiment Study on Energy Saving Effect of High Temperature Infrared Radiant Coating ZHAO Li -ying ，LI Xue -feng ，XIAO Peng ，LIU Ping -an （The Superhard and Electromagnetic Materials Engineering and Technology Research Centers of Guangdong Province ，Foshan 528216，China ） Abstract ：The energy saving mechanism of high temperature infrared radiant coating was analyzed ，and the energy saving experimental effect of the developed KTW high temperature infrared radiation energy saving coatings in test room ，industrial boiler and industrial kiln was introduced．The coating has low cost ，simple construction process ，stable coating emissivity ，good thermal shock resistance ，long service life and obvious comprehensive benefit． Key words ：infrared radiant coating ；radiant heat transfer enhancing ；industrial furnace ；energy saving 收稿日期：２０１３－０５－０７ 基金项目：广东省省部产学研基金资助项目（２０１３０９０１）；粤港关 键领域重点突破基金资助项目（２０１０Ｚ５１０７）． 作者简介：赵立英（１９７８—），男，工学博士，主要从事表面涂层材料 的研究与应用工作． 工业炉窑和工业锅炉是生产中能耗量最大的设备，其能源消耗约占全国工业能源消耗的60％［1－3］。影响工业炉能耗的因素有很多，但是节能措施一般都离不开设备改进、余热利用和采用新技术、新工艺等几个重要方面。 高温红外辐射节能技术是在炉内壁和吸热面涂覆高温红外辐射涂层材料，强化炉内辐射传热，以提高工业炉的能源利用率和产能，延长工业窑炉使用寿命，实现节能减排和降低生产成本的目的［4－5］。国内早期主要是将多种辐射粉体基料和粘接剂采用简单的机械混合方式制备红外辐射涂料，实际应用中出现辐射性能不佳、衰减速度快和涂层脱落等问题，使其应用和推广受到一定影响［6］。随着材料制备技 术和红外辐射机理研究的不断发展，材料设计及其复合技术给红外辐射材料的研制注入了新的活力，使红外辐射材料的构成逐步从单种物质或混合物向复合材料发展［7］。作者以过渡金属氧化物经高温固相反应形成尖晶石结构的红外陶瓷粉料和堇青石高温焙烧制备了发射率稳定的复合红外辐射陶瓷粉料，在2～25μm 波段范围内具有高的红外光谱辐射率，通过掺加堇青石后的烧结材料克服了过渡金属氧化物烧结料膨胀系数大的缺点，涂层具有良好的耐热震稳定性。同时开展了该红外辐射涂料节能效果的试验研究工作和节能机理探讨。 1红外辐射涂料节能机理的定性分析 对于工业锅炉来说，水冷壁管向火面吸收的热 量主要来自炉墙辐射方式传递的热量，然后以热传导的方式与水冷壁管内部流动的水进行热量交换。以前锅炉节能改造主要是强调炉壁耐火材料的绝热性能等减少热量损失，而忽视了锅炉水冷壁管直接 Industrial Furnace 2013年9月 Sep.2013 53 HTEE高温红外线辐射涂料 说 明 书 一、简介 我公司根据市场需要研制的金属用高温红外线辐射涂料，是在原基础上去掉隔热材料,用金属粘结剂合成的。它具有节能明显、加热速度快、生产效率高、施工简便、不改变原设备、投资少、见效快等特点；可广泛应用于大、中型电厂、冶金、化工、机械、纺织等行业，温度从150℃至1850℃，以煤、油、气、电为能源的工业锅炉和热处理炉窑上。具有保护炉管、炉衬、防止其表面氧化、不易结礁、延长设备使用寿命等特点。该产品是目前国内最理想的节能材料，其主要性和技术指标已超过《国家红外技术标准》。二、原理 我们通常把波长λ=0.76~1000微米的电磁波称为红外线。红外线辐射到物体表面上时，一部分在物体表面反射，一部分穿透的物体，余下部分被物体所吸收，当物体吸收了一定波长的红外线后，使物体的分子、原子加剧运动，产生激烈的共振现象，转变为热能，使物体的温度升高，这就是红外线加热的原理。 该产品是由多种材料组成，高温下辐射出红外线，由于红外线穿透力极强，使被加热体里外一起加热，通过电磁波的作用，远红外线辐射，直接作用于被加热介质的每个分子，使介质分子迅速获得能量，加速振动，从而提高了受热速度。 由于被加热介质—水分子获得能量后具有偶极性，使原来的链状结构的水分子变成了单水分子，并将带负电荷的碳酸根离子包围，使带正电荷铁、镁、钙等金属离子不能与其结合，这样就不能结垢，从而保证了锅炉的安全运行和高效率的传热，大大缩短了加热时间，提高了加热质量，达到了节能的目的。 三、技术参数 1、粘结牢度：承受2000kg—cm冲击，涂层无裂痕、无 脱落现象。 2、耐冷热性能：加热至使用温度，冷至室温，循环五次， 涂层无异常。 3、法向全发射率：∑n=0.91 4、抗气流冲刷：≥70m/S 5、悬浮性：涂料经储存一个月后，取样搅拌均匀静置 至1小时无分层现象。 6、储存日期：放置在5℃~25℃阴凉处，可储存1~2年。 四、节能效果 以煤、油、气为能源的，可节能3~15%； 以电为能源的，可节能10%~25%。 五、型号、价格及用量 HTEE—M，260元/公斤，每平方米2—2.5公斤。 六、适用范围 适用于各类锅炉水冷壁管，鳍片等金属材料。 七、使用方法、注意事项及特点 1、喷、刷前必须将被涂表面表理干净。 2、喷、刷前必须将辐射涂料搅拌均匀。 3、施工时，必须将炉体降至室温。 4、禁止向辐射涂料中加水和其它介质。 HTEE高温红外线辐射涂料 钢铁研究 RESEARCH ON IRON & STEEL 2000 No.3 P.34-37 提高红外辐射涂料辐射特性途径的分析 欧阳德刚 周明石 张奇光 罗安智 摘 要 从电介质晶体的光谱吸收过程出发,综合分析了各有关因素对其红外辐射特性的影响,提出了改善红外辐射涂料辐射性能的途径,为红外辐射涂料的理论研究和充分发挥其在工业炉窑上的节能效果提供了理论素材。 关键词 红外辐射涂料 晶格振动 自由载流子 光谱吸收 辐射特性 ANALYSIS ON ROUTE TO IMPROVEMENT IN RADIATION QUALITY OF INFRARED RADIATION PAINT Ouyang Degang Zhou Mingshi Zhang Qiguang Luo Anzhi (Wuhan Iron & Steel Corp.) Synopsis Starting from the process of spectral absorption of the electrolytic crystal the present paper comprehensively analyzed factors affecting the feature of infrared radiation and pointed out the proper route to improvement in the radiation quality of the infrared radiation paint, thus providing a theoretical basis for further theoretical study as well as for bringing into full play its role of energy saving in the industrial furnace and kiln. Keywords infrared radiation paint lattice vibration free charge carrier spectral absorption radiation quality 1 前 言 红外辐射涂料以其优越的辐射特性愈来愈为世人瞩目,尤其在高温工作条件下的工业炉窑中,炉内传热以辐射为主。通过合理使用红外辐射涂层,强化炉内辐射传热不仅可以提高加热速度,还能改善加热质量和炉温均匀性,获得良好的节能效果。然而,由于各种炉窑实际工作温度的不同,辐射光谱峰值波长随之而变;同时由于各种红外辐射涂料的光谱吸收特性的差异,导致红外辐射涂料在工业炉窑中的应用效果高低不一［1］。针对上述问题,本文分析了电介质晶体的光谱吸收过程及各有关因素对其光谱吸收特性的影响,探讨了改善红外辐射涂料辐射特性的途径及提高其应用效果的方法。 2 电介质晶体的光谱吸收过程 电介质晶体是由原子、分子、离子、电子等粒子构成,其光谱吸收特性便是这些粒子与电磁波之间相互作用的结果。电介质晶体的光谱吸收大致有以下几种形式:(1)基本吸收;(2)自由载流子吸收;(3)晶格吸收;(4)杂质吸收等。以下逐一分析各种形式的吸收过程。 2.1 基本吸收过程 基本吸收过程是指晶体中电子吸收光子后,由价带跃迁到导带的过程。显然,只有当光子能量h.v大于电子禁带宽度E g时,才能实现这种电子激发过程［2,3］即: h.v≥E g (1) 远红外辐射元件及涂料 一、远红外辐射元件的分类 1、以供热方式分 旁热式：由外部供热给辐射体产生辐射能。如电热丝 供热给辐射体。 直热式：电热元件既是发热体又是辐射体。如电阻带 2、以结构形式分 灯状辐射元件金属氧化美管 管状辐射元件碳化硅管 板状辐射元件乳白石英玻璃管 二、管状远红外辐射元件 1、金属氧化镁管 （1）结构 基体材料：常用普通碳钢 热源：电热丝，管隙充填氧化镁粉（具有良好的导 热性绝和缘性）。 基体表面涂复远红外涂料 （2）在炉体上的安装 ①金属基体，机械强度高，寿命长，更换维修方便。 ②容易制造出各种形状 ③金属基体高温下（600 。C ）出现可见光，使红外线所占比例减少。 ④ 1m 以上金属管高温下易产生变形，易出现烘烤不均 的现象。 ⑤远红外涂料易脱落。 2、碳化硅管 （1）结构 特点： （1）碳化硅是一种良好的远红外辐射材料，远红外区的辐射率较高，与食品的吸收光谱匹配可达到较好的匹配效果，节能较明显。 基体：碳化硅管 含碳化硅65% 粘土35% 混合、成型、烧结而成 热源：电热丝 碳化硅具有绝缘性， 所以不需要添加充填物 涂层：表面涂有远红外 涂料 （2）制造工艺简单，成本低、涂层不易脱落。 （3）抗机械振动性能差，易断裂。 （4）隧道炉更换较困难，箱式炉用的较多 （5）热惯性较大，升温时间较长。 特点： （1）通电自热，不用电热丝。 （2）单位面积发热量大，温升快，节电效果明显。 （3）成本高。 （4）使用安装技术性强 4、乳白石英玻璃管 基体：乳白石英玻璃管 特点： （1）光谱辐射率高，ελ3~8μm,11~25μm ελ =0.92 （2）电能辐射能转化率高η=0.65~0.7 （3）热惯性小，通电到热平衡时间为2~4分钟 （4）不需涂层，基体直接辐射远红外线，无涂层脱落。（5）节电明显，优于金属管、碳化硅管。 （6）成本高，易碎。 节电机理: （1）电能辐射能转化率高η=0.65~0.7 （2）可达到最佳匹配 三、板式热元件 一、英国萨梅特高效纳米远红外节能涂料简介： 英国萨梅特集团总部位于英国伦敦，公司产品涉及电气、电子、石油、化工、节能、太阳能等领域, 是世界上较早从事节能产品和电能质量产品研发和生产的专业制造厂商。上海萨梅特机电科技有限公司把英国萨梅特节能方面的产品引进中国，全权负责萨梅特在中国市场的产品销售以及相关服务。 工业锅炉、窑炉在企业中量多面广并且使用效率低，能耗浪费严重，存在巨大的节能空间。英国萨梅特研发生产的高效纳米远红外节能涂料在欧美国家广泛应用于以煤、油、气、电为能源的各种工业电炉、加热炉、退火炉、热风炉、锅炉等工业锅炉、窑炉，备受推崇！ 萨梅特高效纳米远红外节能涂料采用全球领先的理想黑体技术（BLACKBODY MODEL），采用优质的黑度较高的材料，节能涂料的平均粒径为1.5NM左右，接近粒子的极限细化状态，是一个接近的绝对黑体模型，具有0.98的吸收率和发射率，喷涂于锅炉、窑炉炉膛受热面，可以最大程度地提高锅炉、窑炉的热效率，实现良好的节能效果，并且施工后的涂层抗结焦、抗结渣、耐酸碱、耐氧化、耐腐蚀、耐磨损，有利用锅炉、窑炉的运行安全和延长使用寿命。 二、节能原理： 传热有三种方式：对流、辐射和传导，辐射是以发射电磁波传递热量，其发射量与绝对温度的4次方成正比，并且以绝对黑体发射量为最大。通常物体与绝对黑体相比较其吸收和发射辐射热能的大小，以“黑度”来表示。所以，为了提高炉衬耐火材料对辐射能的吸收，就必须提高其黑度。萨梅特高效纳米远红外节能涂料采用全球领先的理想黑体技术（BLACKBODY MODEL），采用优质的黑度较高的材料，节能涂料的平均粒径为1.5NM左右，接近粒子的极限细化状态，是一个接近的绝对黑体模型，具有接近1的吸收率，根据基尔霍夫定律得知，发射率与吸收率相等，因此也具有接近1的发射率，可以最大程度地提高窑炉、锅炉的热效率，实现良好的节能效果。 1 文献综述 1.1研究背景 一些国家在其发展的长过程中，曾经无节制地使用能源，但到了本世纪七八十年代，先是石油大幅度涨价，遭受到能源危机的严重打击，由此掀起了节能的高潮；接着又发现地球大气环境正在因此加剧破坏，人们这才痛苦地了解到，工业化给人们带来舒适和欢乐的同时，还在给人类带来苦果。这个环境问题不仅是工业污染造成的，高耗能建筑也正在造成严重的环境污染。由于建筑用能数量巨大，以及其对环境的重大影响，建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起，成为大家共同关注的热点问题。 辐射到地球表面的太阳光能量，大约是每秒750w/m2。在太阳光的照射下，能量不断地积聚在被辐射的物体表面，使其表面温度不断升高。许多深色物体，在阳光直射下表面热平衡温度可以达到很高[1]。 物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。城市大量的市政建设导致的绿地减少，混凝土道路、沥青道路、建筑物覆盖面积的增加使整个城市范围过多地吸收太阳辐射能量，从而使城市的“热岛效应”越来越明显[2]。 1.2国内外对应建筑节能的一些措施 1.2.1 国外对应建筑节能的一些措施 一些能耗大国出巨资发展建筑节能事业。美国的“能源之星”计划于1992年由美国环保署（EPA）所启动，目的是为了降低能源消耗及减少发电厂所排放的温室效应气体。此计划并不具强迫性，自发配合此计划的厂商，就可以在其合格产品上贴上能源之星的标签。最早配合此计划的产品主要是电脑等资讯电器，之后逐渐延伸到电机、办公室设备、照明、家电等等。后来还扩展到的建筑，美国环保署于1996年起积极推动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能源使用状况（包括照明、空调、办公室设备等）、规划该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业，所以有些导入环保新概念的住家或工商大楼中也能发现能源之星的标志。 1.2.2 国内对应建筑节能的一些措施 我国是一个发展中大国，又是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。中国是一个能耗大国，能耗总量排在世界第二，而建筑业在总能耗中所占比例较大。随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。所谓建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中采暖、空调能耗约占60%-70%。我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建筑，其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量，均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的2到3倍。 另一方面在建筑业、石油及化学工业、运输业等领域，由于冬季气温 远红外涂料由专用有机硅树脂、各种耐高温颜填料及特种添加剂组成 特点: 1、可长期耐500-700℃高温并保持颜色无变化防腐蚀。 2、具有保护作用、表面辐射系数大、节能效果好 3、无毒环保。 4、可自然干燥，彻底解决了南方夏季不能自干的难题 5、施工方便，一遍成活。 用途： 用于各种管状电热元件、电热管、发热盘、其他电热元件，以及各种高温金属机械表面等。技术指标： 施工参考 施工方法：高压无气喷涂、有气喷涂、淋涂 漆膜厚度：湿膜：80um；干膜：35um 施工条件：环境温度：2℃~40℃；相对湿度：25%~75% 具体操作请联系铁木易新涂料科技有限公司 表面处理 1、Remove salt and other water-soluble contaminants by fresh water hosing. 用清水冲去盐份及其它水溶性污物。 2、Degrease according to SSPC-SP1 solvent cleaning. 依照SSPC-SP1溶剂清洗标准除去油脂。 3、Remove weld spatter and smooth weld seams and sharp edges. 除去焊接飞溅并处理焊缝、毛刺使其光顺。 4、Remove dust and dirt by high–pressure air before paint application 用高压空气吹扫除去灰尘等污物。 5、Be sure that the surface is clean and dry prior to application. 施工前确认表面清洁干燥。 注意事项 在施工时将油漆搅拌均匀，不得有沉淀、色差等现象； 涂刷时要达到相应的厚度。 远红外涂，500度远红外涂料，600度远红外涂料，700度远红外涂料，发热元件远红外涂料，新型节能远红外涂料，铁红远红外涂料 ZS-1061耐高温远红外辐射涂料 1、产品概述: 耐高温远红外辐射涂料是一种耐高温、强辐射率、耐蚀性和高耐磨性的特种功能节能涂料,是北京志盛威华公司采用纳米技术,有机-无机IPN技术历经多年研制而成。 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、粘土砖、浇注料、陶瓷纤维等,它们既是炉体的结构材料,又是保温隔热材料,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、高保温性和高反射性要求。 北京志盛威华公司针对以上炉体工作情况,在经过上千次试验和具体炉体使用证明,采用ZS-1061耐高温远红外辐射涂料,通过涂料涂层红外辐射,改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分,达到增加热效率,大大提高耐火材料热效率,减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限。 2、涂料组成: 采用过渡族元素氧化物和氧化锆、硅酸盐耐火材料,高温掺杂形成固溶体,既增加了杂质能级,提高红外辐射系数,又保持了相应的耐热性、高强度、耐腐蚀性、耐磨性等优异性能,提高涂层的整体强度和致密性。 稀土元素氧化物(如Y2O3的掺入能提高反应物的活性,同时也是掺杂和稳定涂层结构的优选材料。 基料:采用北京志盛威华公司自行研发的具有较高的可见光和近红外光反射率、较高的热红外发射率和高温稳定性等特殊性能,同时还具有良好的物理性能、化学性能和施工性能的基料。 志盛牌ZS-1061耐高温远红外辐射涂料无毒、无味、对人体无害、不污染环境、存放期长、粘接性能好、使用寿命长,施工方便、操作简单。 3、涂料参数: 1、红外波段平均辐射率:ε>0.9; 2、涂层工作温度:≤1800℃; 3、容重:1.8-2.2g/cm3; 4、涂层热冲击能力:抗热震极佳,涂层不龟裂,不脱落; 5、耐高温氧化腐蚀性:好; 6、附着力:1级; 7、线膨胀系数:6×10-6/℃; 8、储存期:6个月以上; 4、性能特点: ①、涂层结构致密,保护内衬,有很好的耐磨、耐腐蚀性。 ②、与基体结合力强,涂层能渗透基体形成过渡层和涂层的结构,耐机械冲击和热冲击。 ③、高强度耐磨、耐腐蚀、耐高温。 ④、提高涂料的黑度,使其在波长2.5-15μm的光谱区间,发射率都在0.95以上,并对增黑剂进行了稳定化处理,提高了抗老化性能,大大延长了涂层使用寿命。 ⑤、提高炉膛的使用效率,缩短升温时间。 ⑥、提高锅炉对燃料的适应能力,特别是低质燃料的适应性。 黑体黑体远红外涂料让窑炉增效增热 窑炉黑体远红外辐射陶瓷节能涂料是一种用于高温窑炉的高效节能环保新产品，可直接喷涂在各种高温窑炉的耐火材料表面，或者蒸汽锅炉水冷壁管的表面，形成一层坚硬的陶瓷釉面硬壳，起到保护炉体、延长炉龄、有效反射炉膛内红外热能的作用。它显著提高炉膛内的热传递效果，减少黑油排放，降低排烟温度，节约燃料消耗15%以上，非常适合300℃以上的高温窑炉、窑炉上使用。 新型黑体远红外辐射辐射陶瓷节能涂料，是由北京志盛威华化工有限公司历经多年研究开发的新型节能产品，拥有独家的产品发明技术，型号是ZS-1061,产品科技含量高，节能显著等特点。涂料由陶瓷氧化物、碳化硅、纳米碳管、烧结剂和悬浮剂和志盛威华特制的高温溶液等精加工而成，耐温可以达到1800℃，硬度达到7H，。新型黑体远红外辐射陶瓷节能涂料喷刷在高温炉窑内壁上，形成0.3～0.5mm的致密涂层，抗热震极佳，涂层不龟裂，不脱落，耐高温氧化腐蚀性好，不污染环境、存放期长、粘接性能好、耐酸耐碱，涂层致密，使用寿命长，施工方便、操作简单，是一种全新型节能材料。它比一般的黑体远红外辐射涂料具有更高的使用温度和经济价值，可节约燃料，保护炉衬表面，延长炉子使用寿命，提高炉子热效率，缩短烘炉时间，提高被加热件的加热速度和炉子作业率，降低排烟温度，可以大大减少污染物的排放。采用新型黑体远红外辐射陶瓷节能涂料的小型高温窑炉一般可获得节能15%左右，大型窑炉节能可以达到 1%-2%。 远红外辐射线是一种肉眼看不见的热光，在800℃以下波段较长，在800℃以上时有较短远红外辐射线辐射。北京志盛威华化工有限公司针对以上高温炉体工作情况，在经过上千次试验和具体炉体使用证明，采用ZS-1061志盛威华耐高温黑体远红外辐射辐射涂料，通过涂料涂层红外辐射，改善炉内热交换、提高炉膛内温度场强及均匀性、使燃料燃烧更充分，达到增加热效率，大大提高耐火材料热效率，减少能耗、节约能源和延长炉体内衬使用年限。工业上的窑炉、炉膛、锅炉、高炉，通常燃烧工作温度在1000℃以上，新型黑体远红外辐射陶瓷节能涂料是一种高辐射率的耐热材料，用这种材料涂于火焰炉的内壁，可增大炉子内壁的辐射率，其作用是强化炉内热交换过程，增热增效。 一、高效纳米远红外节能涂料简介： 集团总部位于伦敦，公司产品涉及电气、电子、石油、化工、节能、太阳能等领域, 是世界上较早从事节能产品和电能质量产品研发和生产的专业制造厂商。上海萨梅特机电科技有限公司把节能方面的产品引进中国，全权负责萨梅特在中国市场的产品销售以及相关服务。 工业锅炉、窑炉在企业中量多面广并且使用效率低，能耗浪费严重，存在巨大的节能空间。研发生产的高效纳米远红外节能涂料在欧美国家广泛应用于以煤、油、气、电为能源的各种工业电炉、加热炉、退火炉、热风炉、锅炉等工业锅炉、窑炉，备受推崇！ 萨梅特高效纳米远红外节能涂料采用全球领先的理想黑体技术（BLACKBODY MODEL），采用优质的黑度较高的材料，节能涂料的平均粒径为1.5NM左右，接近粒子的极限细化状态，是一个接近的绝对黑体模型，具有0.98的吸收率和发射率，喷涂于锅炉、窑炉炉膛受热面，可以最大程度地提高锅炉、窑炉的热效率，实现良好的节能效果，并且施工后的涂层抗结焦、抗结渣、耐酸碱、耐氧化、耐腐蚀、耐磨损，有利用锅炉、窑炉的运行安全和延长使用寿命。 二、节能原理： 传热有三种方式：对流、辐射和传导，辐射是以发射电磁波传递热量，其发射量与绝对温度的4次方成正比，并且以绝对黑体发射量为最大。通常物体与绝对黑体相比较其吸收和发射辐射热能的大小，以“黑度”来表示。所以，为了提高炉衬耐火材料对辐射能的吸收，就必须提高其黑度。萨梅特高效纳米远红外节能涂料采用全球领先的理想黑体技术（BLACKBODY MODEL），采用优质的黑度较高的材料，节能涂料的平均粒径为1.5NM左右，接近粒子的极限细化状态，是一个接近的绝对黑体模型，具有接近1的吸收率，根据基尔霍夫定律得知，发射率与吸收率相等，因此也具有接近1的发射率，可以最大程度地提高窑炉、锅炉的热效率，实现良好的节能效果。 1文献综述 1.1研究背景 一些国家在其发展的长过程中，曾经无节制地使用能源，但到了本世纪七八十年代，先是石油大幅度涨价，遭受到能源危机的严重打击，由此掀起了节能的高潮；接着又发现地球大气环境正在因此加剧破坏，人们这才痛苦地了解到，工业化给人们带来舒适和欢乐的同时，还在给人类带来苦果。这个环境问题不仅是工业污染造成的，高耗能建筑也正在造成严重的环境污染。由于建筑用能数量巨大，以及其对环境的重大影响，建筑节能事业就在世界上蓬勃兴起，成为大家共同关注的热点问题。 辐射到地球表面的太阳光能量，大约是每秒750w/m2。在太阳光的照射下，能量不断地积聚在被辐射的物体表面，使其表面温度不断升高。许多深色物体，在阳光直射下表面热平衡温度可以达到很高[1]。 物体吸收太阳辐射引起表面温度过高会给工业生产和日常生活带来诸多问题和不便。建筑物屋顶和外墙表面温度升高会引起周围环境和室内温度过高，降低生活环境的舒适度，增加空调制冷用电量。城市大量的市政建设导致的绿地减少，混凝土道路、沥青道路、建筑物覆盖面积的增加使整个城市范围过多地吸收太阳辐射能量，从而使城市的“热岛效应”越来越明显[2]。 1.2国内外对应建筑节能的一些措施 1.2.1 国外对应建筑节能的一些措施 一些能耗大国出巨资发展建筑节能事业。美国的“能源之星”计划于1992年由美国环保署（EPA）所启动，目的是为了降低能源消耗及减少发电厂所排放的温室效应气体。 此计划并不具强迫性，自发配合此计划的厂商，就可以在其合格产品上贴上能源之星的标签。最早配合此计划的产品主要是电脑等资讯电器，之后逐渐延伸到电机、办公室设备、照明、家电等等。后来还扩展到的建筑，美国环保署于1996年起积极推动能源之星建筑物计划，由环保署协助自愿参与者评估其建筑物能源使用状况（包括照明、空调、办公室设备等）、规划该建筑物之能源效率改善行动计划以及后续追踪作业，所以有些导入环保新概念的住家或工商大楼中也能发现能源之星的标志。 1.2.2 国内对应建筑节能的一些措施 我国是一个发展中大国，又是一个建筑大国，每年新建房屋面积高达17-18亿平方米，超过所有发达国家每年建成建筑面积的总和。中国是一个能耗大国，能耗总量排在世界第二，而建筑业在总能耗中所占比例较大。随着全面建设小康社会的逐步推进，建设事业迅猛发展，建筑能耗迅速增长。所谓建筑能耗指建筑使用能耗，包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等方面的能耗。其中采暖、空调能耗约占60%-70%。我国既有的近400亿平方米建筑，仅有1%为节能建筑，其余无论从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量，均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相当于纬度相近的发达国家的2到3倍。 另一方面在建筑业、石油及化学工业、运输业等领域，由于冬季气温的下降，也影响了设备的工作效率，消耗了大量的能源，尤其是在不属于冬季采暖区的地方表现得更为突出。根据油罐在冬季运行情况，得出每个油罐在冬季4至5个月内，加热运行比不加热运行增加原油消耗249.14吨。此外，水、电方面的消耗及设备保养维修方面的费用也会大大增加。 另外，在严寒地区，无论是日常生活还是工业生产，更必须满足冬季保温的要求。我国的煤炭生产基地大多在冬季比较寒冷的北方，在冬季的煤炭运输过程中出现的冻箱红外辐射涂料原理及研究.
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