黑体强化辐射传热节能技术使用计划方案

黑体辐射强化传热技术黑体技术（锅炉）节能改造简介锅炉以产生热水和蒸汽为目的。

在传统锅炉的炉膛内，靠燃料燃烧发出的火焰和烟气，对锅筒或水冷壁中的水，以辐射和对流方式传递热能，使锅水被加热升温或汽化在进行黑体技术节能改造后的锅炉炉膛内，除了火焰和烟气的正常传热外，又增加了黑体元件的固体辐射传热，提高了传热效率。

黑体辐射锅炉的技术原理燃料炉辐射传热的数学模型完全适用于锅炉炉膛的工作状态，即：只要增大辐射传热面积，提高炉膛的发射率，就能增强辐射传热，提高热效率，实现节能。

•黑体元件是怎样工作的？•黑体元件对炉膛内呈漫反射状的热射线，以其高吸收特性尽快吸收•黑体元件先通过吸收热射线，自己不断积累热量，逐渐提高自身温度•黑体元件再以其高发射特性，依靠元件的几何结构和被设置的位置，把热射线直接射向被加热物料•黑体元件把热射线从无序调控为有序，提高了热射线的到位率•黑体技术的技术优势•合理的形状设计和材质配置，使黑体元件具有很高的发射率，ε=0.95•黑体元件的高发生率具有很高的稳定性，在不超过1790℃的高温状态下基本不老化•黑体元件工作时，就好像是炉膛内的许许多多个“温柔烧嘴”，它们可以改善炉温均匀性，使被加热物料受到均匀加热•黑体元件本身不是热源，所以工程施工方便安全•已经实施黑体技术改造的几十台各种类型的加热炉，节能率均达到20%以上•黑体技术经过二十多年的研究和实践，已经发展到第三代，技术成熟可靠、实施方便、使用安全。

黑体元件的功能增大炉膛辐射传热面积提高炉膛发射率调控炉膛内的热射线，使之迅速射向锅筒、水冷壁或燃料着火点加大对流传热转化为辐射传热的比例，强化了锅炉的第一级传热，提高了优质热能的利用率，提高传热效率,增大锅炉的出力，实现节能减排黑体辐射火管锅炉实施要点不改动原锅炉的结构在传统锅炉炉膛的全长上设置黑体组件：1、增大了炉膛的传热面积,2、提高炉膛的黑度（发射率）3、提高炉膛内壁黑度，增强锅筒的吸热能力改造后效果节气率8%～10%降低排烟温度25℃黑体元件怎样发挥作用？增大炉拱的辐射传热面积提高炉拱的黑度（即发射率）在前拱，把热射线调控到新入炉煤的着火区，改善着火条件，以利于煤着火在后拱，延长烟气在炉内逗留的时间，提高其覆盖炉排范围火床的温度：有利于燃料燃烧和燃烬增强炉膛保温性能，有利于断火后再启动。

黑体节能技术简介一、黑体技术节能原理根据黑体理论，把能够完全吸收辐射能（吸收率为1）的理想物体——黑体的概念技术化，制成集“增大炉膛面积、提高炉膛黑度和增加辐照度”三项功能于一体的工业标准黑体，简称为黑体元件。

在不改变原炉膛结构的前提下，把众多的黑体元件设置到炉膛中，并对炉墙和加热装置进行强化处理，形成一个红外加热系统。

二、黑体元件的作用：1、增大了炉膛传热面积按现有的炉窑设计规范，当炉膛尺寸确定后，其内表面积即已确定，这个面积当然就是参与炉内传热的面积。

当我们在炉膛内设置众多的黑体元件后，它们的存在大幅度地增加了炉膛的传热面积，其数值可以达到原炉膛面积的1倍以上。

2、提高了炉膛黑度传统的提高炉膛黑度的方法，是采用发射率高的红外涂料对其进行涂装，迄今能达到的水平为ε= 0.88～0.92，但其老化现象难以从根本上消除，失效快，工业运用不能持久。

黑体元件是一种工业标准黑体，其全发射率ε= 0.96 (1078 K，中国测试技术研究院测试)，它有以下特征：a)元件的高发射率由其几何参数和表面特性获得，具有高稳定性，不老化。

b)元件本身不是热源，工业实施方便可靠。

3、能调控热射线黑体元件具有调控热射线的功能：对炉膛内呈漫射状的热射线，元件以其高吸收特性尽快吸收，当其再以高发射特性重新发射时，借其自身的几何结构和布置的位置，完成了热射线从无序到有序的调控过程，使热射线直接射向工件，提高了对工件的辐照度，大大地增加了热射线的到位率。

4、增大了辐射传热的比例在燃料炉中，火焰流流经黑体元件时，元件吸收对流传递的热量后，再以辐射的方式向工件传热，实现了传热方式的转换：即把炉内的一部分对流传热转化成辐射传热，增大了辐射传热的比例，提高了传热效率。

每个黑体元件首先高效率地吸收炉膛内射向它的热射线，使其自身热量增加并积累，形成一个个新的热量发射体；每个具有发射能力的黑体，定向地、不断地向工件发射热射线，将热量有效地送达工件。

黑体强化热辐射传热节能技术黑体技术的适用行业及范围适用行业：机械、冶金、建材（玻璃、陶瓷）、石油、化工、锅炉等。

适用范围◎锅炉行业：燃气火管锅炉和链排式燃煤锅炉。

◎冶金行业：蓄热式加热炉、步进式轧钢加热炉、推钢式轧钢加热炉、环形加热炉、室式退火炉、铜材退火炉、坩埚炉等。

◎机械行业：如重型机械厂、汽车制造厂、工程机械厂等企业完成钢制零件的淬火、正火、退火等工艺所需要的各种热处理炉。

包括：箱式、台车式铸造加热炉铸造厂的铸件退火炉板簧业的汽车弹簧钢板淬火炉◎陶瓷行业：（包括工业电器陶瓷）陶瓷烧成窑、隧道窑、辊道窑、车底式窑；耐火材料及建筑用砖烧成窑。

◎玻璃行业：玻璃池窑、玻璃钢化窑。

◎石化行业：乙烯裂解炉（管式加热炉）和圆筒型管式炉等。

先进的技术黑体元件是怎样工作的？◎黑体元件对炉膛内呈漫射状的热射线，以其高吸收特性尽快吸收；◎黑体元件先通过吸收热射线，自己不断积累热量，逐渐提高自身的温度；◎黑体元件再以其高发射特性，重新发射热射线，依靠元件的几何结构和被设置的位置，把热射线直接射向了被加热物料；◎黑体元件把热射线从无序调控为有序，提高了热射线的到位率。

红外加热系统是怎样形成的？◎在炉壁上设置众多的黑体元件，它们或凸出在炉壁之外，或凹入在炉壁里面；◎对热源装置（如电热体或烧嘴砖）作保护性处理；◎对整体炉墙进行强化处理；◎众多黑体元件经过红外涂装和强化处理，和炉墙一起，构成工业加热炉的红外加热系统。

黑体元件的多项功能◎在不改变原炉子结构的前提下，大幅度增大了炉膛的传热面积；◎提高了炉膛的发射率；◎将热射线从无序调控为有序，提高了热射线的到位率，增加了对被加热物料的辐照度，强化了辐射传热；◎黑体元件相当于排球的二传手，它在热流的源头调控炉内热射线，实现定向传热，加快了传热速度。

黑体技术的技术优势◎合理的形状设计和材质配置，使黑体元件具很高的发射率；◎黑体元件的高发射率具有很高的稳定性，在不超过1790℃的高温状态下基本不老化；◎黑体元件工作时，就好像是炉膛内的许许多多个“温柔烧嘴”，它们可改善炉温均匀性，使被加热物料受到均匀加热；◎黑体元件本身不是热源，所以工程实施方便可靠；◎已经实施黑体技术改造的几十台各种类型的加热炉，节能率均达到20％以上；◎黑体技术经过二十多年的研究和实践，以经发展到第三代，技术成熟可靠，实施方便，使用安全。

一、概述加热炉是工业生产中常用的设备，通过对物体进行加热，使其达到一定温度以便进行下一步加工或变形。

而加热炉黑体技术是指利用黑体辐射加热原理，通过对表面材料成分进行精确管理，实现对加热炉温度的精确控制和能量的高效利用。

本文将就加热炉黑体技术和表面材料成分等相关内容进行详细介绍。

二、加热炉黑体技术原理1.黑体辐射加热原理黑体是指具有理想吸收特性和完全非反射特性的物体，能够吸收所有入射到其表面的辐射能，并将其转化为热能。

在加热炉中，利用黑体辐射加热原理，对物体进行加热，使得表面温度达到所需温度，从而实现对物体的加热处理。

2.加热炉黑体技术优势加热炉黑体技术相较于传统的加热方式具有诸多优势，主要包括以下几点：- 温度控制精准：由于黑体辐射加热的特性，能够实现对加热炉温度的精确控制，避免因温度过高或过低而导致的加工质量不佳。

- 能量利用高效：黑体辐射能够将辐射能转化为热能，能量利用效率高，节能环保。

- 加热均匀：黑体辐射加热能够实现对物体表面的均匀加热，避免因温度不均匀而导致的加工质量问题。

三、表面材料成分1.金属材料金属材料是加热炉常见的加工对象之一，常用的金属材料包括铁、铜、铝等，这些金属材料的成分主要以金属元素为主，具有良好的导热性和强度，适合在加热炉中进行加工处理。

2.非金属材料除了金属材料外，加热炉也常用于处理一些非金属材料。

比如陶瓷材料、塑料材料等，这些非金属材料的成分复杂，需要根据具体材料的特性进行相应的加热处理，以确保加热效果和加工质量。

3.表面涂层成分在加热炉中，还常常需要对物体进行表面涂层处理，比如喷涂、电镀等。

对于表面涂层的材料成分需求也较为特殊，需要根据涂层材料的特性和要求进行精细控制，确保涂层的附着力和密度。

四、加热炉黑体技术和表面材料成分的关系1.温度控制对于不同成分的表面材料，其加热温度要求各异。

利用加热炉黑体技术，可以精准控制加热炉的温度，满足不同表面材料成分的加热要求。

轧钢系统节能措施及节能实践案例分析胡建利;杨海西;张觉灵;曹喜军;马跃【摘要】基于对蓄热式燃烧、热送热装、涂料、黑体强化辐射传热、变频调速技术以及合理利用煤气资源的分析,结合近年来柳钢中板厂节能措施和技术在实际中的实施情况,指出了柳钢中板厂在今后的发展中应选择的节能方向及对应策略,并以此为其他轧钢企业提供节能降耗方面的参考.【期刊名称】《山西冶金》【年(卷),期】2017(040)006【总页数】3页(P92-93,97)【关键词】节能;热送热装;蒸汽回收【作者】胡建利;杨海西;张觉灵;曹喜军;马跃【作者单位】河北敬业集团有限责任公司,河北石家庄050000;河北敬业集团有限责任公司,河北石家庄050000;河北敬业集团有限责任公司,河北石家庄050000;河北敬业集团有限责任公司,河北石家庄050000;河北工业大学,天津300019【正文语种】中文【中图分类】TG307为了达到钢铁行业可持续发展的目标，中国出台了一系列节能减排的政策，我国钢铁工业发展方向逐渐指向能耗低、流程短、产品附加值高的方向。

在节能减排方面我国的钢铁工业已取得了极大的进步，但是相对于国外先进水平，我国的节能减排工作仍需进一步深化发展，尽量缩小差距。

为此对于轧钢系统我们需要进一步研究其在工作循环中可节能性，在轧钢系统中也不断融入节能措施和技术，大大降低轧钢工序的能耗。

近年来，柳钢中板厂采取了一系列的节能措施，在节能方面取得了良好的效益。

目前，柳钢中板厂在生产加工过程中产生的能耗占整个工厂总能耗的8%～10%。

1 轧钢系统的节能建议任何能量都是由可用能量和无效能量组成的，由能量守恒定律可知,能量是在过程中不断转换的,其总量不会发生变化，只不过有部分对于我们有用的能量转化成了无效的能量。

因此,节能的本质是减少可用能量向无效能量的转化，从而提高可用能量的利用率。

1.1 降低煤气消耗加热炉的单位热耗的定义是炉膛内单位质量坯料的热焓增加值比上加热炉的热效率。

黑体辐射特性测量一、实验目的1、通过实验验证维恩位移定律与斯特藩—玻尔兹曼定律2、学会使用黑体辐射实验的操作软件3、了解黑体辐射的发展二、实验仪器及用具WGH—10型红外光谱仪、稳压溴钨灯三、实验原理1、维恩位移定律由普朗克公式的极值定出黑体辐射能量的谱密度的峰位λM就得到维恩位移定律：λMT=b（b=2.898*10^(-3)mK）2、斯特藩—玻尔兹曼定律1879年，奥地利物理学家斯特藩根据实验结果总结出一条关于黑体辐射本领与温度之间关系的规律：黑体的总辐射能量与绝对温度的四次方成正比。

1884年玻尔兹曼根据电磁学和热力学的理论，导出这个关系，这就是斯特藩定律，可表述为：黑体辐射的总辐射本领R0与绝对温度T的四次方成正比，即：R0(T)=σT⁴四、实验方案及注意事项1、实验方案用WGH-10型外光谱仪记录福射体在80Onm——2500nm波段的相对辐射谱密度曲线，研究其辐射特性。

采用溴钨灯经过修正来代替黑体，结合实验软件提供的各遍度下绝对黑体的理论辐射谱密度曲线，验证普朗克辐射定律、斯特藩玻耳兹曼定律和维恩位移定律。

进行此验证时可使用实验软件提供的黑体理论辐射曲线作为验证对象，但要注意测得数据只具有相对意义。

软件中提供了归一化功能，该项功能的作用是将测得的数据曲线来以一一个系数，使谈曲线的峰值高度与理论曲线的峰值高度相同。

若实验数据符合理论值的话，归一化之后二者在定的波长范围内重合得较好。

在己知色温的电流下对溴钨灯的辐射谱进行扫描，扫描前选中“传递函数””修正为黑体”两项，对扫描所得的的数据进行归一化处理，使用软件中内置的功能取得该温皮下的理论黑体辐射请线，在若干个波长处(位置大致平均分布在曲线上:)算出实测值与理论值的相对误差δ=ΔE/E。

,然后计算平均相对误差。

根据平均相对误差的大小来确定实验结果是否支持普朗克辐射定律，由于实验仪器的精度限制，一般来来说平均相对误差在5%以内，即可认为实验结果支持普朗克辐射定律。

黑体辐射课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解黑体辐射的概念、性质和基本原理；2. 掌握黑体辐射定律，能运用公式计算黑体辐射强度；3. 了解黑体辐射在现代科技和日常生活中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识解释黑体辐射现象；2. 能够运用黑体辐射定律解决实际问题，进行简单的辐射计算；3. 能够运用实验方法探究黑体辐射规律。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对物理现象的好奇心和探索精神；2. 增强学生的环保意识，认识到辐射对环境的影响；3. 培养学生尊重科学、严谨求实的态度。

课程性质：本课程为物理学科选修课程，适用于高中年级。

学生特点：高中学生具备一定的物理基础，抽象思维能力较强，对科学现象充满好奇心。

教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，提高学生的实践操作能力；通过问题驱动，激发学生的学习兴趣和探究欲望；关注学生情感态度价值观的培养，使学生在掌握知识技能的同时，形成正确的价值观。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 黑体辐射概念与性质- 黑体的定义与特征- 黑体辐射的基本性质2. 黑体辐射定律- Wien位移定律- Stefan-Boltzmann定律- Planck定律3. 黑体辐射的应用- 天文学领域- 地球物理学领域- 日常生活领域4. 实验探究：黑体辐射规律- 设计实验，观察黑体辐射现象- 数据收集与分析- 总结黑体辐射规律教学大纲安排：第一课时：引入黑体辐射概念，学习黑体的性质，了解黑体辐射在天文学和地球物理学等领域的应用；第二课时：学习黑体辐射定律，包括Wien位移定律、Stefan-Boltzmann定律和Planck定律；第三课时：通过实验探究黑体辐射规律，培养学生的实践操作能力和探究精神；第四课时：总结黑体辐射知识点，进行案例分析，巩固所学知识。

教学内容关联教材章节：第一章：物理学基础知识第二节：热辐射与黑体辐射教学内容符合教学实际，注重科学性和系统性，旨在帮助学生全面掌握黑体辐射相关知识。