工业炉内的加热,因为炉温很高,其传热方式以辐射为主。燃料燃烧将热量以辐射的方式传递给工件及炉衬,由炉衬传递给工件的辐射热占加热工件总量的60%。由此可见,增强炉衬对工件的有效辐射,就可以提高炉窑的热效率。
炉衬的辐射由自身辐射和反辐射两部分组成。炉衬的辐射波谱在红外线区(0.76~100m)。反射波的频率恒等于入射波的频率,通常与工件的频率不匹配,因而对加热工件起的作用很小。只有炉衬吸收辐射能后自身辐射发射波波长和频率都与工件相适应才能被工件吸收而成为有效能。炉衬耐火材料对1~5µm波段辐射能的发射率低,而这一部分能量由普朗克辐射定律可知,占红外辐射能的76%。
高效纳米远红外节能涂料以优化的化学组成及结构,不但提高炉衬的黑度,增强炉衬的吸收率和辐射的发射率,而且改变了自身辐射的波谱,使之覆盖了燃料的发射波谱及工件波谱,增强了1~5µm波段的红外发射率,仅仅在这方面潜在的节能率就可以至少达到10%。
降低排烟温度可使热量损失减少。为什么能够降低烟气的温度?其原因:(1)红外涂料吸收率高,可以将燃料发射的辐射能及时吸收,使烟气带走的辐射能少,烟气温度降低;(2)烟气的主要成分是N2、O2,它们是无极性分子,与红外辐射不容易发生交换,因而烟气温度降低;(3)炉衬涂上涂料后的辐射发射波长及频率与烟气的固有频率不吻合,烟气不吸收,所以排烟温度低。
ZS-1061远红外节能涂料的节能作用有三方面:
(1)以黑度较高的材料提高了炉衬对红外辐射的吸收率及发射率,提高了炉温,缩短加热物体的受热时间,并使辐射场及温度场均匀,促进燃料的完全燃烧;
(2)改变了窑炉内部原有的红外加热波谱,使原有的红外线波段减少,提高了炉衬在1~5µm波段的发射率,加强了工件或辐射面的有效吸收,提高炉窑的热效率,其潜在节能达10%以上;
(3)炉膛燃烧充分,游离碳的减少,相对也减少红外热量的吸收,降低排烟温度,减少烟气带走的热量,提高热效率。