高辐射节能涂料在燃煤锅炉节能降耗上的应用

秦成，林道云

（海南省锅炉压力容器与特种设备检验所，海南 海口 570203）

高辐射节能涂料在燃煤锅炉节能降耗上的应用

秦成，林道云

（海南省锅炉压力容器与特种设备检验所，海南 海口 570203）

本文结合海南省锅炉的实际应用情况，分析高辐射节能涂料在燃煤锅炉节能降耗上的应用效果。实验测试证明，高辐射节能涂料在燃煤锅炉节能降耗上的应用是可行的，值得进一步推广使用。

高辐射节能涂料；燃煤锅炉；节能降耗；热效率

0 引言

据统计，截至2014年底，我国锅炉数量总计已达63.89万台，其中工业锅炉为60.93万台，占锅炉总数的98%左右，其中绝大多数以燃煤为主[1]。这自然产生能耗高且污染严重的后果。而我国锅炉的热效率普遍较低，更加重能源负担及环境污染。我国每年因此需多耗用燃煤约6000万吨，且对大气排放大量烟尘及SO2和NOX等污染物，加重我国PM2.5的污染水平。为响应能源发展“十二五”规划和海南省2014—2015年节能减排低碳发展行动方案要求， 加强工业锅炉节能降耗的研究，实现锅炉运行的经济运行，减少烟尘排放量，需对提高锅炉热效率技术进行深入研究探讨。而高辐射节能涂料在锅炉上的应用，正是基于锅炉节能降耗的指导思想下，通过强化传热达到节能目的，为我国节能减排事业做出一定的贡献。

1　高辐射节能涂料的节能原理

热传递主要有三种方式：①传导；②对流；③辐射。工业炉的高温加热，主要以辐射传热为主，即燃烧或电致热的热量主要以电磁波辐射的形式传递给工件和炉窑衬体，而由炉衬传给工件的辐射传热占加热工件总热量的60%以上[2]。

红外辐射是电磁波谱中的一段，其波长范围为0.760～1000 μ m，相应频率范围为4×1014～3×1011 Hz，对应的光子能量范围为1.66～1.26×10-5eV。

红外辐射又称为热辐射，其本身并不具有热性质，而是在其射程范围内被物质所吸收，使物质分子和原子中的电子或者离子产生受迫共振而引发的热效应。一切物体在温度高于绝对零度时均会发射红外辐射，物体为黑体时，其辐射度则取决于辐射的波长和物体的温度。电磁波在辐射传播中遇到物体时，会在其表面产生反射和折射。根据基尔霍夫定律，任何物体的发射率都等于其在相同温度和相同条件下的吸收率[3]。

红外辐射涂料正是这样一种功能材料：以高的吸收率（ε n＞0.85）使炉膛内的红外辐射能量转化为涂层的热效应，再以高的发射率（ε n＞0.85）将热量以红外辐射的形式发射回炉膛内，这样可以使未能被工件直接及时吸收的辐射热量，通过炉窑衬体表面的红外辐射涂料，再次转移传递给工件。因此，红外辐射涂料的关键在于提高炉窑衬体表面的吸收率和发射率，发射率涉及衬体表面涂层因红外热效应导致温度提高而向炉膛反馈发射红外辐射的能力。

2　应用实例

选用一台小型锅炉作实验测试对象，型号为DZL4-1.25-A II，卧式链条炉排蒸汽锅炉。卧式链条炉排蒸汽锅炉的热效率通常不会超过76%，排烟温度通常在230℃以上。根据高辐射涂料的耐高温特性及对金属基面的适应性，在炉墙表面和锅炉水冷壁管火侧面进行涂料涂层施工。施工后，应用专业的锅炉能效测试仪器进行能耗测试与追踪。涂料应用前后的性能对比如下所述。

2.1技术性分析

卧式链条炉排蒸汽锅炉的热效率以往通常都不超过76%，而排烟温度会在230℃以上。炉衬和水冷壁管涂覆高辐射节能涂料以后，在空气系数为1.65、蒸发量为4089.93 kg/h，蒸汽压力为1.20 MPa的工况条件下测试，锅炉的热效率为79.68%，排烟温度为167.7 ℃。通过测试，锅炉的热效率提高了3.68%，排烟温度降低了62 ℃。而且，使用一段时间后停炉检查会发现，水冷壁壁面清洁而且无挂焦现象，水冷壁高温腐蚀明显减缓很多，壁厚无明显减薄。说明，高温远红外涂料在高温下化学性能相对稳定，能够有效地保护水冷壁和减少炉膛结焦。

2.2经济性分析

以1吨标煤产生7吨蒸汽的理论标量来计算，4吨位蒸汽的锅炉热效率提高3.68%后，该锅炉1小时可多生产0.1472吨蒸汽，也就是说每小时可节约21.03 kg标煤。假设该锅炉每天用汽20 h，每年用汽300 d。高辐射节能涂料的有效使用期为3年，那么该锅炉在有效使用期内可节约378.54吨标煤，以500元/吨的标煤计算，即可节约18.9万元。4吨位蒸汽锅炉的高辐射节能涂料施工成本约合计为2.5万元左右，也就是说，高辐射节能涂料的应用，可使得用户减少16.4万元，而回收期仅为4个月左右。

3　高辐射节能涂料用在海南区燃煤锅炉上的预期效果

海南现在用锅炉1909台，其中在用工业锅炉1875台，占锅炉的总数量的98.2%。其中燃煤锅炉905台（电站锅炉24台)，燃煤锅炉总的额定蒸汽量约为16706.04t/h（燃煤电站锅炉总的额定蒸汽量为11908.4t/h，占燃煤锅炉总的额定蒸汽量的71.3%）。

如果高辐射节能涂料技术，将节约33.41t/h。如果按锅炉年平均使用时间150d计算，将省下12.03万t蒸汽，也就是每年至少节约2.15万标煤，约合人民币1075万（标煤价格以500元/t计算）。而高辐射节能涂料的有效期为3年，经济投入约1002万元，锅炉用户总收益约2223万元。

4　结束语

（1）高辐射节能涂料在燃煤锅炉中的应用测试表明，锅炉的热效率提高了3.68%，排烟温度降低62 ℃，且锅炉炉膛挂焦问题得到改善，且有效保护水冷壁，其化学稳定性能得以表现。（2）4吨位的燃煤锅炉在有效使用期内可节约18.9万元，而高辐射节能涂料的投资成本约2.5万元左右。因此，用户可节约16.4万元，而回收期仅为4个月左右。（3）高辐射节能涂料如果在我省燃煤锅炉中应用，将进一步为社会的节能减排做更大的贡献。以应用率10%，热效率平均提高2%计算，在高辐射节能涂料有效使用期内可节约2223万元左右。

[1]国家质检总局关于2014年全国特种设备安全状况情况的通报[J]. 中国特种设备安全，2015，（05）：40-42.

[2]屠平亮，陈建康，周建初. 高发射率节能涂料及其应用[J].红外与毫米波学报，1993，（06）：21-22.

[3]彭梅兰. 节能红外辐射涂料的制备与研究[D].华南理工大学，2011.

TQ 174.75 8.16

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1671-0711（2016）09（下）-0067-02