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當前一種新型的陶瓷窯爐節(jié)能涂料很受應用者的追捧，在全國各地對將近200條窯爐進行技改使用，一致得到廠家的好評。該高溫輻射節(jié)能材料是由黑體輻射材料與耐高溫粘結劑組成，其中過渡族元素氧化物和氧化鋯、硅酸鹽耐火材料，高溫摻雜形成固溶體黑體輻射材料，耐高溫粘結劑則使涂料牢固地粘合在基體表面。作為一種物體表面輻射性能的改性材料，具有施工簡便、成本低廉的特點和強化輻射傳熱過程、保護基體材料的優(yōu)點，因而得到廣泛應用，成為改善工業(yè)爐爐內輻射傳熱、參與調整表面輻射性能的一項重要措施。
該高溫輻射節(jié)能材料是由航空發(fā)動機工業(yè)衍生出的新型節(jié)能產品，利用材料的高吸收、高蓄熱、高輻射、髙放熱的特點強化輻射換熱，提高窯爐效率。該涂料可直接噴涂在各種窯爐耐火材料的表面，如耐火磚、澆注料、保溫棉、陶瓷纖維、玻璃纖維、鍋爐爐管、格子磚、蓄熱體；涂料涂噴在窯爐內表面，形成一層堅硬的陶瓷釉質硬殼，起到保護爐體，延長爐齡、有效反射爐膛內紅外熱能的作用，它能顯著提高爐膛內傳熱效果，減少黑煙排放，實際生產運用中，在精細管理中燃料消耗能量降低8-25%，涂料長期耐溫可達1800度，極限耐溫可達2000度。
高溫輻射節(jié)能材料的節(jié)能原理
一般而言，當窯爐溫度在900℃以上時，熱量傳遞以輻射為主，輻射傳熱是對流的15倍，占80%以上。高溫輻射能量波長大多數集中在1~5μm波段，比如1000℃和1300℃時分別有76%和85%的輻射能量集中在這一波段內，一般的耐火材料在這一波段的發(fā)射率很低，而RLHY-2型黑體輻射節(jié)能涂料在1~15um波譜范圍內都具有很高的發(fā)射率。常溫下耐火材料的發(fā)射率一般為0.6~0.8，隨著爐溫的升高，會大幅度下降，高溫下只有0.4~0.5，而RLHY-2型黑體輻射節(jié)能涂料一直保持0.9以上的發(fā)射率。根據基爾霍夫定律，材料的吸收率與發(fā)射率相等。當物體表面的發(fā)射率提高后，它的吸收熱量的能力也相應提高。由于在高溫條件下，熱量傳遞以輻射為主。當被加熱物體表面涂覆納微米高輻射涂料后，極大提高了被加熱體吸收和發(fā)射量的能力，在同樣的加熱條件下，由于傳熱能力的提高，大大提高熱能的利用效率，從而達到節(jié)能的目的，從而減少燃料消耗量，為企業(yè)節(jié)約資金。
實驗效果
1、火焰的溫度范圍
內層：深藍色火焰（上圖800℃溫度范圍），因供氧不足，燃燒不完全，溫度最低，稱焰心；中層（上圖1000℃溫度范圍）：暗紅或暗黃色火焰，明亮。溫度比內層高，稱內焰；外層（上圖1200-1400℃溫度范圍）：橘黃色或乳白色，因供氧充足，燃燒完全，溫度最高，有氧化作用，稱外焰。焰心、內焰和外焰，火焰的溫度由內向外依次增高。焰心：中心的黑暗部分及藍色部分，由能燃燒而還未燃燒的氣體所組成。內焰：包圍焰心的最明亮部分，是氣體未完全燃燒的部分，含著碳粒子，被燒熱發(fā)出強光，并有還原作用，也稱還原焰。外焰最外層淺黃或透明的區(qū)域，叫做反應區(qū)，是氣體完全燃燒的部分，含著過量而強熱的空氣，有氧化作用，也稱氧化焰。
在當前陶瓷窯爐設計中，窯體內寬達到3.15米。為保證陶瓷窯爐的高效生產，窯爐噴槍采取棍棒上下布局槍支的特性，以保障產品在棍棒中行走過程中的上下受溫均勻。窯爐噴槍布局如下圖：
同時采用窯爐左右兩邊錯位布局槍支的方式均衡窯爐左右的溫差。窯爐內火焰構成如下圖：
事實上，當前窯爐噴槍的射程在1800-2000mm之間，由于窯爐運行環(huán)境的波動等因素的影響，比如燃料質量、壓力等的波動，或者生產中空疏窯、或者動力機械設備的緊急故障等因素，均可造成窯爐左右的溫差或者窯爐中部的局部高溫或低溫，均對產品的燒制造成重大的影響，從而影響了制品的質量穩(wěn)定性。另外，常規(guī)窯爐中的火焰通過觀火孔或者窯尾位置觀察窯內火藥狀況，火焰呈暗紅色或暗黃色。根據火焰溫度范圍分類的理論，充分表明燃體在窯爐內的燃燒不完全，造成大量熱能的浪費，窯內氣流隨外部因素的影響變化大，從而影響了陶瓷產品在燒制過程中的產質量的穩(wěn)定性，增大了操作者的操作難度和對操作者技能要求相對嚴苛。在最近20多年的陶瓷生產管理實踐中，窯爐技師的要求一直是陶瓷生產管理的重中之重。由于對生產穩(wěn)定性的維護執(zhí)行，實踐中，窯爐技師的付出和艱辛是常人無法理解的。如下圖，一般情況下窯爐中常規(guī)火焰的呈色。
該圖為在窯爐技改前窯爐內頂部的現時狀況，在長期高溫作用下，窯爐頂部的保溫材料產生了一定程度高溫氧化的腐蝕和剝落，對窯內的熱傳遞會帶來大量的熱量損失，形成燃料的大量浪費。
高溫輻射節(jié)能材料應用后的節(jié)能效果如下表：
該組數據筆者在廣東某陶企內直接截取的動態(tài)生產顯視頻，在2022年初技改前該窯產量32000㎡/日，燃氣損耗800×800mm拋釉磚超過1.85立方/平方的氣耗。2022年4月通過技改后，到6月中旬的燃氣損耗穩(wěn)定在1.60-1.63之間，日產量達到并超過36000㎡。根據生產現場的觀察，該生產中仍然存在不同程度的空疏窯狀況，并且存在大量的槍支保養(yǎng)維護不當，窯爐密封狀況堪憂等現實情況。如若進一步加強生產現場管理，該窯的能耗至少還能再進一步降低1-3%以上，窯爐產量可同步上升2%左右。經過進一步管理的加強，今年上半年該廠該窯的日產量超過39000㎡，燃氣損耗量穩(wěn)定在1.56-1.58立方氣/㎡磚。該廠其他窯爐經過同樣方式的節(jié)能改造后，750×1500mm規(guī)格產品能耗降至1.71立方氣/㎡，節(jié)能效果顯著，也給企業(yè)帶來新的活力和競爭力。
3、高溫輻射節(jié)能材料噴涂后對窯爐溫度的影響
噴涂高溫輻射技能涂料后密封室內的火焰明亮耀眼，充分顯示燃燒的充分性。
2）從觀火孔觀察到的噴涂高溫輻射節(jié)能涂料后，窯爐火焰的呈色：
噴涂高溫輻射節(jié)能材料后窯爐焰幾乎呈乳白色，在溫度波長范圍幾乎保持在1400度左右。3）經過實驗數據，同等條件下，噴涂過高溫輻射節(jié)能材料后室內溫度至少高于未噴涂該材料的溫度150℃，根據溫度差異在窯爐1200℃高溫燒成條件下，至少可節(jié)約熱能12%。4、輥道窯爐噴涂高溫輻射節(jié)能材料后，窯爐內的輻射有一個明顯的改善。即從任何一個觀察空去觀察窯內的火焰狀況，從視覺上觀察到的均是一個整體。乳白色的火光，再也不像以前那樣噴槍使用的地方火焰明顯，槍與槍的間隔火焰有明顯的的分界線，這個狀況的改善充分體現了燃燒的充分性及熱輻射在窯體內的加強。5、高溫輻射節(jié)能材料在窯爐中的適用范圍及注意事項：1）高溫輻射節(jié)能材料的噴涂要噴在有明火的地方，即窯內布局噴槍的溫度段內；2）噴涂好涂料的地方需升溫加強噴涂層與附著物吸附過程，使用前未經升溫吸附的涂層表面盡量不要粘附水汽；3）噴涂高溫輻射節(jié)能材料后窯爐電器頻率、窯爐生產工藝等均應作相應的工作調整。該環(huán)保型高溫輻射節(jié)能材料，又名納微米高輻射涂料。該涂料可廣泛運用于陶瓷窯爐內墻和內窯頂噴涂納微米高輻射涂料升溫技術施工。經涂層后的窯爐段可有效地降低生產中造成的窯爐落臟，并切實降低外部環(huán)境的變化對窯爐溫度造成的變化影響。該環(huán)保型高溫輻射節(jié)能材料，又名納微米高輻射涂料，由佛山市淘邦陶科技公司研發(fā)。
該涂料可廣泛運用于陶瓷窯爐內墻和內窯頂噴涂納微米高輻射涂料升溫技術施工，可應用于不直接接觸熔體的各種高溫工業(yè)爐窯,將納微米高輻射涂料涂于爐襯內壁，提高爐襯的黑度，通過涂層熱能吸收和隔熱反射，改善爐內熱交換、提高爐膛內溫度場強及均勻性、使燃料燃燒更加充分，達到增加熱效率、減少能耗、節(jié)約能源和保護爐襯、延長爐襯使用壽命、環(huán)保等目的。經涂層后的窯爐段有效的降低生產中造成的窯爐落臟，并切實降低外部環(huán)境的變化對窯爐溫度造成的變化影響。實踐證明，陶瓷輥道窯噴涂該節(jié)能涂料后，窯爐生產最低可節(jié)約燃料8%、電能2%，同時窯爐可提產5%以上，窯爐碳排放量遠遠低于國家環(huán)保要求。在當前環(huán)保要求嚴格、陶瓷市場低迷、競爭激烈無序的現實情況下，該窯爐節(jié)能涂料的橫空出世無疑為陶瓷行業(yè)注入了新的興奮劑。
（淘邦陶工作人員辛苦施工現場）
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