紅外輻射涂料在220 t/h鍋爐上的運(yùn)用

胡龍光

（廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司，廣西柳州 452001）

1 現(xiàn)狀

柳鋼動(dòng)力廠共有9臺(tái)以高爐煤氣為主要燃料的燃?xì)忮仩t，1＃站2＃鍋爐于2013 年2 月份投產(chǎn)。投入運(yùn)行后，其排煙溫度長期處于210～220 ℃左右，遠(yuǎn)高于155 ℃的設(shè)計(jì)值，鍋爐效率受影響，煤氣消耗偏高，造成能源浪費(fèi)。影響鍋爐效率主要因素有排煙熱損失、不完全燃燒熱損失、散熱損失。各項(xiàng)熱損失中，排煙熱損失是最大一項(xiàng)，約為4%～8%。主要原因是該爐子設(shè)計(jì)時(shí)增加了蒸發(fā)器，只有一級(jí)空氣預(yù)熱器，與其他鍋爐相比，少了一級(jí)空氣預(yù)熱器。經(jīng)過分析如能適當(dāng)提高鍋爐水冷壁管的吸熱能力，既能增加蒸汽產(chǎn)量，同時(shí)也減少了爐膛出口的排煙溫度，將有效地降低尾部煙道的排煙溫度，減少排煙熱損失。2018 年1 月某天一個(gè)時(shí)間段，蒸汽流量在190 t/h左右的排煙溫度統(tǒng)計(jì)如表1。

表1 2#鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)

2 能源回收的可行性分析

高溫紅外節(jié)能涂料是這幾年使用較多的的新一代鍋爐節(jié)能新產(chǎn)品。該涂料是一種對(duì)爐膛內(nèi)的熱輻射有超高吸收率和發(fā)射率（＞0.93）的功能型高效節(jié)能材料，通過改善鍋爐內(nèi)熱交換達(dá)到增加熱效率、節(jié)能降耗和保護(hù)水冷壁管等目的。

熱傳遞主要有三種方式：傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。鍋爐內(nèi)的熱交換，主要以輻射傳熱為主，即熱量主要以電磁波輻射的形式傳遞給鍋爐水冷壁，通過水冷壁管壁把熱量傳遞給管內(nèi)介質(zhì)。此熱量占總熱量的60%以上。

紅外輻射是電磁波譜中的一段，其波長范圍0.760～1 000 μm，相應(yīng)的頻率范圍4×1014～3×1011Hz。紅外輻射又稱為熱輻射，但其本身并不具有熱性質(zhì)，而是在其射程范圍內(nèi)被物質(zhì)吸收，使物質(zhì)分子和原子中的電子或離子產(chǎn)生受迫共振而引發(fā)的熱效應(yīng)。一切物體在溫度高于絕對(duì)零度時(shí)均會(huì)發(fā)射紅外輻射，當(dāng)物體為黑體時(shí)，其輻射度取決于輻射波長和物體溫度，而對(duì)于非黑體的實(shí)際物體，其輻射度不僅取決于輻射波長和實(shí)際物體的溫度，還與實(shí)際物體的發(fā)射率有關(guān)[1]。

電磁波在輻射傳播中遇到物體時(shí)，在其表面產(chǎn)生反射和折射?，F(xiàn)有技術(shù)尚難以實(shí)現(xiàn)爐體表面的鏡面反射，故反其道行之，降低襯體表面反射率，提高表面吸收率。根據(jù)基爾霍夫定律，任何物體的發(fā)射率都等于其在相同溫度和相同條件下的吸收率。

紅外輻射涂料是一種功能材料，以高的吸收率（εn＞0.85）使?fàn)t膛內(nèi)的紅外輻射能量轉(zhuǎn)化為鍋爐水冷壁管上涂層的熱效應(yīng)，提高水冷壁的吸熱能力，強(qiáng)化了水冷壁與管內(nèi)介質(zhì)的熱交換[2]。紅外輻射涂料的關(guān)鍵在于提高鍋爐水冷壁管體表面的吸收率，即：爐膛輻射→ 鍋爐水冷壁管→管內(nèi)介質(zhì)（水、蒸汽）。

經(jīng)前期數(shù)據(jù)采集分析及紅外輻射涂料在其它鍋爐上使用的案例，如1＃鍋爐實(shí)施改造，可增加爐內(nèi)水冷壁吸熱能力，降低排煙溫度，提高鍋爐熱效率1%以上。

3 施工前鍋爐能效測試

施工前對(duì)鍋爐進(jìn)行能效測試。對(duì)鍋爐改造前進(jìn)行能效評(píng)估測試。于2018 年5 月10 日進(jìn)場進(jìn)行改造前測試，鍋爐改造前熱效率為85.30%。主要測試數(shù)據(jù)如表2。

表2 測試數(shù)據(jù)綜合表

4 施工過程

2018 年5 月10 日，鍋爐停爐開始施工改造，5 月25日施工結(jié)束。施工內(nèi)容：

（1）施工前對(duì)水冷壁管外表面灰塵清理干凈。

（2）施工中，先噴前處理液，前處理液應(yīng)嚴(yán)格按照比例配比，待其干燥后，再涂覆高溫紅外節(jié)能涂料。

（3）涂料采用噴涂方式施工，使用壓送式噴槍涂料，其壓力約為0.4～0.6 MPa，噴槍口徑宜為5～20 mm。

（4）前處理液、涂料噴涂時(shí)應(yīng)分步完成，必須待前處理液干燥后再噴涂料，涂層厚度為50～80 μm。當(dāng)涂層出現(xiàn)流淌或漏涂時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)噴。

（5）施工完成后，嚴(yán)格按照《紅外節(jié)能涂料施工驗(yàn)收合格標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行驗(yàn)收。

施工前后效果圖如圖1。

圖1 水冷壁管施工前后效果圖

5 效果驗(yàn)收

鍋爐改造結(jié)束投入運(yùn)行后，排煙溫度與改造前相比，下降了20 ℃左右。2018 年7 月初某天一個(gè)時(shí)間段，蒸汽流量在190 t/h 左右的排煙溫度統(tǒng)計(jì)如表3。

表3 2#鍋爐主要運(yùn)行參數(shù)

2018 年8 月17 日，對(duì)鍋爐改造后效果進(jìn)行了測試驗(yàn)收，測試結(jié)果為87.9%，鍋爐熱效率提高了2.6%，主要數(shù)據(jù)如表4。

表4 測試數(shù)據(jù)綜合表

6 經(jīng)濟(jì)效益

220 t/h 煤氣鍋爐按每年運(yùn)行300 天計(jì)算，鍋爐熱效率提高了2.6%，每小時(shí)運(yùn)行負(fù)荷按80%計(jì)算，每年可多產(chǎn)蒸汽量為：

220×80%×2.6%×300×24=32 947 t

按汽耗3.75 kg/kWh計(jì)算，每年可多發(fā)電為：

32 947×1 000÷3.75=878萬kWh

發(fā)電量按0.5 元/kWh 進(jìn)行計(jì)算，每年可創(chuàng)造效益為：878×0.5=439萬元。

7 結(jié)論

從2018 年5 月改造投用至今，已有兩年多時(shí)間，鍋爐運(yùn)行穩(wěn)定，效果明顯，排煙溫度一直保持在200 ℃左右。