焦炉应用高辐射覆层涂料的传热机制和节能效果

焦炉应用高辐射覆层涂料的传热机制和节能效果

刘再亮1，严文福1，曲范乾2，周惠敏3，王晓婷1，李亮3

(1.安徽工业大学，安徽 马鞍山 243001；2.酒钢焦化厂，甘肃 嘉峪关 735000；3.山东慧敏

科技开发有限公司，山东 济南 250100)

摘 要：酒钢焦化厂5号捣固焦炉应用了高辐射覆层技术，6号捣固焦炉没有应用。热工测试组对5、6号焦炉进行了各项热工参数和节能涂料全面有效的对比检测。结果表明：5号焦炉比6号焦炉传热效率提高6.35%，焦饼中心温度提高14℃，废气温度降低了23℃。每年可节约焦炉煤气420.48×104m3，节能率为3.32%。炉窑统一热效率提高1.99%，炼焦耗热量降低了81.8kJ/kg(湿煤含质量分数7%的水)。每年CO2排放量减少132.5×104m3，获得了较为明显的经济效益和社会效益。并提出了进一步降低炼焦耗热量的途径。

关 键 词：捣固焦炉；高辐射覆层；传热机制；节能

纳微米“高辐射覆层技术”是在传热物体表面涂覆厚度为300μm、粒度为纳微米级的具有高发射率的材料，使物体表面具有更强的吸收和辐射热量的能力，提高物体传热效率，并减少热损失，以达到节能效果。此外，传热物体表面涂覆一层高辐射覆层后，由于超细颗粒渗透到耐火材料基体中，填充了气孔，使蓄热体的体积密度、气孔率、耐压强度、抗折强度等力学性能提高，并使荷重软化温度提高、高温蠕变量减小，提高了高温力学性能。同时，致密的覆层和对开口气孔的充填可隔绝有害物对耐火材料基体的侵蚀，提高炉体寿命。

目前，国内外高炉和热风炉已有200余座采用了高辐射覆层技术，取得显著节能效果[1]。该技术在酒钢焦化厂5号焦炉的应用为首次在捣固焦炉[2]上使用。为进行对比试验，以确定其节能效果，同型号的6号焦炉没有采用该项技术。为了研究2座捣固焦炉物料与热量转移以及分配与损失的不同，确定采用节能涂料后的传热机制与节能效果，由产(酒钢焦化厂)、学(安徽工业大学)、研(山东慧敏科技开发有限公司)联合组成的热工测试组，在正常生产期间对5号和6号焦炉分别进行了各项热工参数的测定，并对节能涂料的节能效果进行了有效的对比分析，进而提出降低炼焦耗热量的各种措施，以期达到进一步节能的目的。

1 研究方案

1.1 测试焦炉条件

酒钢焦化厂5、6号捣固焦炉均为TJL5550D型2×55孔焦炉，采用双联、废气循环、复热、下喷、侧装结构，使用焦炉煤气加热，通过压力控制供气量。5号焦炉砌筑过程中将位于立火道内和蓄热室上部的格子砖表面涂覆了高辐射覆层的节能涂料，6号焦炉没有涂覆节能涂料。

为取得科学合理的对比结果，2座焦炉周转时间和配煤比保持不变。标定炉与非标定炉的加热制度均相对稳定。炼焦生产和配煤、化产生产均正常[3]。

1.2 测试和计算内容与方法

主要测试、计算内容和方法均参照《焦炉热平衡测定与计算规范》[4]。测试内容主要有：入炉煤和产品的各项参数、焦饼中心温度、荒煤气温度、加入煤气流量、烟气和大气的各项参数等。测试装置分别是：焦饼中心温度、炭化室墙面温度采用BSZCIT-H型红外测温仪，荒煤气温度采用WRN-3K型热电偶，小烟道废气温度采用0～500℃水银温度计，空气系数α采用奥氏气体分析仪，焦炉炉体外表面温度采用MT4型红外测温仪，室外风速风向采用DEM6型三杯风速风向仪。

计算内容包括物料平衡、热量平衡、热功效率、炼焦耗热量、节能量、节能率以及经济环保效益等。物料平衡和热量平衡计算以1000kg干煤为基准，不仅可简化计算过程，而且易与生产统计数据相比较。

2 测试结果与分析

2.1 测试和计算结果