黑体涂料ZS-1061在蓄热式加热炉的使用分析

钢铁工业一直是我国新型工业化进程中的基础产业，且在基础产业中起着重要支柱的地位。据相关部门的数据统计，2020年7月，中国粗钢产量为9340万吨，占世界总产量的61%，是钢材生产和消费国。同时钢铁工业也是资源能源密集型产业，在能源方面，我国钢铁产业能源一直是以煤炭为主，同世界主要产钢国的钢铁工业的能源结构对比，我国的煤炭消耗量高与其他国家，而天然气和燃料油的比重明显低于发达国家。在能耗方面，我国目前的轧钢加热炉的资源回收利用率仅仅只有25%，而轧钢连续加热炉是钢铁行业中耗能较大的设备，它的热效率只有20-30%，大约有70-80%的热量均散失掉了。

目前，轧钢厂的全线烧损率在1-2.5%的范围内，而降低烧损率的挖潜设备是加热炉，以年产200万t计，每降低0.1%的烧损，年节约600万元。在轧钢过程中采用蓄热式加热炉，蓄热式加热炉有如下优点：

1）能将空气、煤气预热到800~1000℃的高温，有利于低热值燃料的利用；

2）充分利用烟气余热，节约燃料；

3）排烟温度低，氮氧化物含量少，环境污染少；

4）每对烧嘴交替燃烧，炉内温度均匀，可提高钢坯加热质量。

蓄热式加热炉的节能优势**大力推进了钢铁冶炼行业的节能减排，在我国业正在普遍应用和发展。

目前应用状况；

蓄热式加热炉按预热介质种类可分为如下两种方式：同时预热空气和煤气式和空气单预热方式。

按结构形式来分可以分为烧嘴式和通道式，其中烧嘴式又分为全分散换向和群组换向两种方式。

按运料方式来分，蓄热式加热炉分为推钢式和步进式。

全分散换向烧嘴式蓄热加热炉能够实现单个烧嘴自动控制，与常规加热炉操作类似，能够满足各种钢种对炉温的不同要求，实现炉温的灵活控制；群组换向蓄热式加热炉一般将某一段的烧嘴作为一个整体进行集中控制，这种控制方式能够实现各段炉温的灵活控制，也能满足大多数钢种对炉温的不同要求。

蓄热体主要材料分析；

“*1代燃烧技术”的蓄热式燃烧法采用的是格子砖作为蓄热体，一直沿用至今的是20世纪90年代引进的“*二代燃烧技术”的新型蓄热式加热炉，这种蓄热式烧嘴的高温空气燃烧技术的重大，主要就体现在了蓄热体技术的改进，即改变传统格子砖式蓄热载体，采用陶瓷质地蓄热体，比表面积比格子砖大了几十甚至上百倍，因而传热效率也是大为提高。

陶瓷式蓄热体主要有三种形式：蜂窝体、蓄热球和蓄热管。在成型方式上，蜂窝体和蓄热管采用挤注法成型，而蓄热球则为手工成型和机制成型，在材料上，蜂窝体主要有堇青石质和莫来石质，而蓄热球和蓄热管主要有高铝质和莫来石质。

目前选用的蓄热体主要有陶瓷蓄热小球和蜂窝体两种。这两种蓄热体都能满足加热炉的使用要求，但它们又有各自的优缺点。蜂窝体单位体积的换热面积大，在相同条件下，蜂窝体的传热能力是陶瓷小球的4～5倍。同样换热能力时，蜂窝状蓄热体的体积只需陶瓷小球蓄热体1/3～1/4。采用蜂窝体的烧嘴结构紧凑轻巧。

应用状况；

蓄热式加热炉的蓄热体在使用过程中经常出现的问题有熔化、软化、破裂、堵塞和腐蚀等，其中蓄热体材料的抗热震稳定性差具有普遍性。从材料问题分析，蜂窝体长期工作在急冷急热或带有腐蚀性气体的恶劣环境中，这对蓄热体的材料提出了苛刻的要求。为了增加蓄热量，减小蓄热室的体积，须增加蓄热体的密度。但抗热震稳定性与密度在一定程度上是互相排斥的，即密度越高，抗热震稳定性一般都比较差。

以采用蜂窝状蓄热体的加热炉为例，在煤气通过蓄热体进入炉膛中的过程中，蜂窝蓄热体就像一个过滤筛网，杂质很容易就随着煤气的运动而吸附在蓄热体表面和孔洞中，有的在蓄热体靠近端盖一侧堵塞，有的在蓄热体孔洞中间堵塞，有的在靠近炉膛侧的一侧堵塞，此类物质的熔点较低，约在800℃左右，蓄热体的排烟温度在1000℃左右，这些物质很容易熔化而粘附在蓄热体上面，造成靠近炉膛侧的蓄热体的熔化，吸附氧化铁皮，又不断堵塞，形成恶性循环。

客户损失利益；

在使用过程中，蓄热体与气流进行热交换，一些带有腐蚀性的气体和颗粒会对蜂窝体产生不良影响。如氧化铁颗粒会降低铝硅材质的软熔温度，使蜂窝体熔化而堵死气孔；酸性气体会对蜂窝体产生腐蚀作用；微小颗粒会附着在蜂窝体表面而堵塞气体通道等。

蓄热体由于堵塞得不到应有的冷却，在靠近炉膛侧的挡板砖和蓄热体在烟气排出过程中产生熔化，粘连，坍塌，导致加热炉燃烧系统瘫痪，结果就是煤气进不去，烟气出不来。

保护加热炉蓄热体，延长蓄热体的使用寿命，体现的直接效益就是减少蓄热体的更换周期，正常使用一年，如果蓄热体受损，半年更换一次，蓄热体的增加成本为加热炉蓄热体的装入量，暂估为60m³*1万元=60万元；间接的效益就是停产的检修时间损失，以一般6-10天为例，创造的效益可以按照公司的小时利润进行计算。

解决方式；

蓄热式加热炉对蓄热体材质的要求是密度大，热导率、比热容和耐压强度高，耐高温性能、高温体积稳定性、抗高温蠕变性和耐热冲击性能良好。蓄热体一般使用高铝质材料，根据使用条件不同，也有使用莫来石质、堇青石质、刚玉质材料的。

通过对影响蓄热体损坏因素的分析，综合实际使用情况，有针对性地提出解决措施。1）在陶瓷蜂窝体材料的选用上，不应一味追求含铝量。含铝量越高，耐火度越高，但抗热震性却越差。在同一蓄热室内采用二种材料，达到抗热震性和耐火度的优化。2）在实际生产中，应严格控制空燃比，减小钢坯的氧化烧损，控制氧化亚铁的生成量，进而阻止氧化亚铁被吸入蓄热烧嘴内，造成蜂窝体的损坏。3）煤气不完全燃烧，将在蓄热体内进行二次燃烧，造成蜂窝体损坏。设计烧嘴时，应充分考虑两喷口的角度、距离及两股射流的动量比。同时控制空燃比，保证煤气完全燃烧。这样在蜂窝体内，就不存在二次燃烧的问题。

针对蓄热体加热炉的节能减排的问题，近几年引进了黑体节能技术，对加热炉的蓄热体进行黑体辐射节能改造，实现再节能。将众多的蓄热体元件安装于炉膛适当部位，选用黑体涂料ZS-1061高温远红外辐射涂料搭配蓄热元件实现既提加热炉膛的红外发射率，又延长蓄热体的使用寿命，更能对炉膛内的辐射热进行有效的调控利用，强化辐射传热，提高热量利用率，取得显著的增产和节能效果。

涂料原理介绍和技术成熟介绍；

ZS-1061高温远红外辐射涂料是在传热物体表面涂覆一层具有高发射率的材料，使物体表面有更强的吸收和辐射热量的能力，使物体传热的效率提高。