加熱爐黑體技術強化輻射節能技術

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技術名稱

加熱爐黑體技術強化輻射節能技術

適用範圍

鋼鐵行業各種加熱爐

技術背景

目前,各種工業爐窯均在採用多項節能技術來提高鍋爐效率,如加熱爐築爐材料的最佳化(輕型)、爐膛結構的改動(諸如降低爐膛高度、增設爐膛內隔牆、以期增加氣流擾動)、採用蓄熱式燃燒技術、塗料技術、預熱利用技術等,雖然也取得一些節能效果,但其效果均有限,要達到10%左右均比較困難。

技術內容

技術原理

根據紅外物理的黑體理論及燃料爐爐膛傳熱數學模型,製成集"增大爐膛面積、提高爐膛發射率和增加輻照度"三項功能於一體的工業標準黑體——黑體元件,將眾多的黑體元件安裝於爐膛內壁適當部位,與爐膛共同構成紅外加熱系統;既可增大傳熱面積,又可提高爐膛的發射率到0.95(1002℃),同時能對爐膛內的熱射線進行有效調控,使之從漫射的無序狀態調控到有序,直接射向鋼坯,從而提高爐膛對鋼坯輻射換熱效率,取得較好的節能效果。

關鍵技術

1)高輻射係數黑體元件;
2)黑體元件燒結安裝固定技術。

工藝流程

通過設計將一定數量高輻射係數(0.95以上)的黑體元件,安裝在軋鋼加熱爐內爐頂和側牆,增加輻射面積,增加有效輻射,提高加熱質量,降低燃料消耗。黑體元件布置示意圖見圖1。其工藝流程為:施工準備→爐襯清理及局部修補→黑體元件布圖劃線→爐襯工藝小孔加工→黑體元件安裝→對爐壁做保護性處理和紅外塗裝→施工現場清理→正常烘爐→調試→測試及驗收。

主要技術指標

1)黑體原件輻射係數大於0.95;
2)壽命大於3年;
3)節能率10%~20%。

技術套用情況

該技術已於2011 年8 月通過中國資源綜合利用協會組織的技術鑑定。黑體技術已被成功套用改造上百台各種類型的加熱爐、熱處理爐,均取得了較好的節能效果,並受到國內多家大型鋼鐵企業的高度評價。目前已在首秦、沙鋼、淮鋼、萊鋼等企業套用。

典型用戶及投資效益

典型用戶:萊鋼大型型鋼有限公司,秦皇島首秦金屬材料有限公司
1)建設規模:120 萬噸H 型鋼加熱爐。主要技改內容:在加熱爐內壁爐頂的預熱段、加熱段、均熱段等部位安裝17000 個黑體元件及紅外加熱系統,主要技術設備包括黑體元件和紅外加熱系統。節能技改投資額300 萬元,建設期15天。每年可節能7962tce,年節能經濟效益700 萬元,投資回收期約5 個月。
2)建設規模:150 萬t 中厚板軋鋼加熱爐。主要技改內容:在爐膛內增加17000 個黑體元件及紅外加熱系統,主要技術設備包括黑體元件和紅外加熱系統。節能技改投資額350 萬元,建設期18 天。每年可節能9817tce,年節能經濟效益825.8 萬元,投資回收期約5 個月。

推廣前景和節能潛力

黑體強化輻射傳熱技術是提高加熱爐熱效率、獲得節能效益的有效途徑之一,也是高能耗加熱爐群裝備實現技術進步的重要手段之一。黑體技術是採用“黑體強化輻射傳熱節能”的節能機理,在加熱爐熱流的源頭,對熱射線進行有效調控,提高其加熱能力和加熱質量,降低能源消耗和鋼坯氧化燒損,從而改善工業爐窯多項使用性能,可以使消耗各種能源(電、氣、油、煤)的加熱爐在現有的基礎上再節約10%~15%。2010 年我國粗鋼產量為6.27 億噸。預計到2015 年,該技術在軋鋼加熱爐領域的推廣比例可達20%,總投入9 億元,節能能力約80 萬tce/a。

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