紅外輻射涂料在220 t/h鍋爐上的運用

胡龍光

（廣西柳州鋼鐵集團有限公司，廣西柳州 452001）

1 現(xiàn)狀

柳鋼動力廠共有9臺以高爐煤氣為主要燃料的燃氣鍋爐，1＃站2＃鍋爐于2013 年2 月份投產(chǎn)。投入運行后，其排煙溫度長期處于210～220 ℃左右，遠高于155 ℃的設計值，鍋爐效率受影響，煤氣消耗偏高，造成能源浪費。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。各項熱損失中，排煙熱損失是最大一項，約為4%～8%。主要原因是該爐子設計時增加了蒸發(fā)器，只有一級空氣預熱器，與其他鍋爐相比，少了一級空氣預熱器。經(jīng)過分析如能適當提高鍋爐水冷壁管的吸熱能力，既能增加蒸汽產(chǎn)量，同時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 月某天一個時間段，蒸汽流量在190 t/h左右的排煙溫度統(tǒng)計如表1。

表1 2#鍋爐主要運行參數(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)熱交換達到增加熱效率、節(jié)能降耗和保護水冷壁管等目的。

熱傳遞主要有三種方式：傳導、對流和輻射。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。一切物體在溫度高于絕對零度時均會發(fā)射紅外輻射，當物體為黑體時，其輻射度取決于輻射波長和物體溫度，而對于非黑體的實際物體，其輻射度不僅取決于輻射波長和實際物體的溫度，還與實際物體的發(fā)射率有關[1]。

電磁波在輻射傳播中遇到物體時，在其表面產(chǎn)生反射和折射。現(xiàn)有技術(shù)尚難以實現(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）使爐膛內(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，提高水冷壁的吸熱能力，強化了水冷壁與管內(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

施工前對鍋爐進行能效測試。對鍋爐改造前進行能效評估測試。于2018 年5 月10 日進場進行改造前測試，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，前處理液應嚴格按照比例配比，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、涂料噴涂時應分步完成，必須待前處理液干燥后再噴涂料，涂層厚度為50～80 μm。當涂層出現(xiàn)流淌或漏涂時應及時補噴。

（5）施工完成后，嚴格按照《紅外節(jié)能涂料施工驗收合格標準》進行驗收。

施工前后效果圖如圖1。

圖1 水冷壁管施工前后效果圖

5 效果驗收

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

表3 2#鍋爐主要運行參數(shù)

2018 年8 月17 日，對鍋爐改造后效果進行了測試驗收，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)濟效益

220 t/h 煤氣鍋爐按每年運行300 天計算，鍋爐熱效率提高了2.6%，每小時運行負荷按80%計算，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 進行計算，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，已有兩年多時間，鍋爐運行穩(wěn)定，效果明顯，排煙溫度一直保持在200 ℃左右。