红外辐射涂料在220 t/h锅炉上的运用

胡龙光

（广西柳州钢铁集团有限公司，广西柳州 452001）

1 现状

柳钢动力厂共有9台以高炉煤气为主要燃料的燃气锅炉，1＃站2＃锅炉于2013 年2 月份投产。投入运行后，其排烟温度长期处于210～220 ℃左右，远高于155 ℃的设计值，锅炉效率受影响，煤气消耗偏高，造成能源浪费。影响锅炉效率主要因素有排烟热损失、不完全燃烧热损失、散热损失。各项热损失中，排烟热损失是最大一项，约为4%～8%。主要原因是该炉子设计时增加了蒸发器，只有一级空气预热器，与其他锅炉相比，少了一级空气预热器。经过分析如能适当提高锅炉水冷壁管的吸热能力，既能增加蒸汽产量，同时也减少了炉膛出口的排烟温度，将有效地降低尾部烟道的排烟温度，减少排烟热损失。2018 年1 月某天一个时间段，蒸汽流量在190 t/h左右的排烟温度统计如表1。

表1 2#锅炉主要运行参数

2 能源回收的可行性分析

高温红外节能涂料是这几年使用较多的的新一代锅炉节能新产品。该涂料是一种对炉膛内的热辐射有超高吸收率和发射率（＞0.93）的功能型高效节能材料，通过改善锅炉内热交换达到增加热效率、节能降耗和保护水冷壁管等目的。

热传递主要有三种方式：传导、对流和辐射。锅炉内的热交换，主要以辐射传热为主，即热量主要以电磁波辐射的形式传递给锅炉水冷壁，通过水冷壁管壁把热量传递给管内介质。此热量占总热量的60%以上。

红外辐射是电磁波谱中的一段，其波长范围0.760～1 000 μm，相应的频率范围4×1014～3×1011Hz。红外辐射又称为热辐射，但其本身并不具有热性质，而是在其射程范围内被物质吸收，使物质分子和原子中的电子或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，当物体为黑体时，其辐射度取决于辐射波长和物体温度，而对于非黑体的实际物体，其辐射度不仅取决于辐射波长和实际物体的温度，还与实际物体的发射率有关[1]。

电磁波在辐射传播中遇到物体时，在其表面产生反射和折射。现有技术尚难以实现炉体表面的镜面反射，故反其道行之，降低衬体表面反射率，提高表面吸收率。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。

红外辐射涂料是一种功能材料，以高的吸收率（εn＞0.85）使炉膛内的红外辐射能量转化为锅炉水冷壁管上涂层的热效应，提高水冷壁的吸热能力，强化了水冷壁与管内介质的热交换[2]。红外辐射涂料的关键在于提高锅炉水冷壁管体表面的吸收率，即：炉膛辐射→ 锅炉水冷壁管→管内介质（水、蒸汽）。

经前期数据采集分析及红外辐射涂料在其它锅炉上使用的案例，如1＃锅炉实施改造，可增加炉内水冷壁吸热能力，降低排烟温度，提高锅炉热效率1%以上。

3 施工前锅炉能效测试

施工前对锅炉进行能效测试。对锅炉改造前进行能效评估测试。于2018 年5 月10 日进场进行改造前测试，锅炉改造前热效率为85.30%。主要测试数据如表2。

表2 测试数据综合表

4 施工过程

2018 年5 月10 日，锅炉停炉开始施工改造，5 月25日施工结束。施工内容：

（1）施工前对水冷壁管外表面灰尘清理干净。

（2）施工中，先喷前处理液，前处理液应严格按照比例配比，待其干燥后，再涂覆高温红外节能涂料。

（3）涂料采用喷涂方式施工，使用压送式喷枪涂料，其压力约为0.4～0.6 MPa，喷枪口径宜为5～20 mm。

（4）前处理液、涂料喷涂时应分步完成，必须待前处理液干燥后再喷涂料，涂层厚度为50～80 μm。当涂层出现流淌或漏涂时应及时补喷。

（5）施工完成后，严格按照《红外节能涂料施工验收合格标准》进行验收。

施工前后效果图如图1。

图1 水冷壁管施工前后效果图

5 效果验收

锅炉改造结束投入运行后，排烟温度与改造前相比，下降了20 ℃左右。2018 年7 月初某天一个时间段，蒸汽流量在190 t/h 左右的排烟温度统计如表3。

表3 2#锅炉主要运行参数

2018 年8 月17 日，对锅炉改造后效果进行了测试验收，测试结果为87.9%，锅炉热效率提高了2.6%，主要数据如表4。

表4 测试数据综合表

6 经济效益

220 t/h 煤气锅炉按每年运行300 天计算，锅炉热效率提高了2.6%，每小时运行负荷按80%计算，每年可多产蒸汽量为：

220×80%×2.6%×300×24=32 947 t

按汽耗3.75 kg/kWh计算，每年可多发电为：

32 947×1 000÷3.75=878万kWh

发电量按0.5 元/kWh 进行计算，每年可创造效益为：878×0.5=439万元。

7 结论

从2018 年5 月改造投用至今，已有两年多时间，锅炉运行稳定，效果明显，排烟温度一直保持在200 ℃左右。