ATT陶瓷涂层在石化企业加热炉上的应用

来源：塑胶五金网发布时间：2014-08-15 12:32:55点击率：

　　摘要:加强能源资源节约和生态环境保护，增强可持续发展能力是党的十七大工作报告对所有国内企业提出的基本要求。开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源，保护土地和水资源，建设科学合理的能源资源利用体系，提高能源资源利用效率是切实有力的措施保障。

　　加热炉是石油化工龙头装置的关键设备，同时也是能耗大户，它的能效比在很大程度上决定了整个生产流程的能效比水平。因此，加热炉的传热效率对节约能源有着至关重要的作用。

　　关键词:陶瓷涂层节能降耗加热炉

　　ATT陶瓷涂层技术

　　加热炉是石油化工龙头装置的关键设备，而加热炉的关键部位为辐射室,其70%以上能量在辐射室里传递。热能传递的3种基本方式为传导、对流和辐射。当加热炉炉膛内燃烧温度超过300℃时，热能传递的主要形式为热辐射，约占热能传递的90%以上。

　　为了阻止热能向炉体外传播，炉壳体均采用耐火隔热的内衬材料，其黑度系数一般0.5～0.8，对红外线的吸收、反射和辐射能力都比较弱。在加热炉辐射室内，炉管一方面要接受燃料燃烧的直接辐射热，另一方面也要接受炉衬反射的辐射热，由炉衬传递给炉管的辐射热占总供热的60%左右。由此可见，增强炉内衬对炉管的有效辐射，提高炉管对辐射热的吸收能力，可有效提高加热炉的热效率，达到降低燃料消耗的目的。

　　ATT陶瓷涂层技术在国内外石油化工、机械和冶金等行业的应用已逾十余年，在节能、减排、延长设备使用寿命等方面，为企业取得了良好的经济效益和社会效果。

　　ATT公司的陶瓷喷涂技术具有以下特点：

　　针对炼油、化工、发电(燃气、燃油电厂)和冶金行业加热炉辐射段炉管道的特点，引进国外先进成熟的陶瓷喷涂技术，并开发了特殊陶瓷涂层技术，使得加热炉管的热吸收能力达到大化。

　　针对提高耐火衬层隔热效果和热反射能力开发的特殊陶瓷涂层，使得耐火衬层表面的热发射率达到大化,从而增加热量的二次辐射，提高加热炉辐射段的热负荷。

　　具体特点如下：

　　①大幅度的降低加热炉的能耗;

　　②提高加热炉的热负荷和炉管在辐射段的热通量，从而提高了加热炉的处理能力;

　　③改善了加热炉炉膛内部温度的均匀性，使得加热炉内温度均匀性、稳定性提高50%;

　　④降低了加热炉炉膛内的温度和加热炉炉管表面的温度，提高加热炉炉管的冶金稳定性，延迟炉管结焦，延长其使用寿命;

　　⑤消除了加热炉炉管的局部过热点，使温度分布更均匀;

　　⑥降低了燃料消耗，减少了加热炉污染物的产生达到污染物减排效果;

　　⑦增强耐火炉衬的保温隔热特性，提高耐火炉衬表面的热反射率及延长其使用寿命，加热炉外壁温度降低5%以上;

　　⑧提高加热炉升温速度30%～50%;

　　节能原理

　　高温辐射能量波长大多数集中在1～5μm波段,比如1000℃和1300℃时，分别有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内，一般的耐火材料在这一波段的发射率很低，而ATT陶瓷涂层节能涂料在1～15μm波谱范围内都具有很高的发射率。

　　常温下耐火材料的发射率一般为0.6～0.8，随着炉温的升高，会大幅度下降，高温下只有0.4～0.5，而ATT陶瓷涂层节能涂料一直保持0.9以上的发射率。

　　根据基尔霍夫定律，材料的吸收率与发射率相等。当物体表面的发射率提高后，它的吸收热量的能力也相应提高。由于在高温条件下，热量传递以辐射为主，当被加热物体表面喷涂ATT陶瓷涂层后，极大提高了被加热体吸收和发射热量的能力，在同样的加热条件下，由于传热能力的提高，必将大大提高热能的利用效率，从而达到节能的目的。

　　热辐射投入到固体表面后，在一个极短的距离内就被吸收完毕，对于金属导体，这一距离只有1微米的数量级，因此可以热辐射在固体表面上只发生反射、吸收，而不发生穿透。热量反射与吸收的比例和为1，即固体吸收能力越大，反射能力越小。

　　固体的发射率是指实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值，习惯上也称为黑度。物体表面的发射率取决于物质种类、表面温度和表面状况，即只与发射辐射的物体本身有关，而不涉及外界条件。

　　在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体。工业上通常遇到的热辐射，其主要波长区段位于红外线范围内，在此范围内把大多数工程材料当作灰体处理引起的误差还是可以允许的。对于灰体，其吸收比为一常数，对于辐射表面具有漫射特性的灰体，无论投入辐射是否来自黑体，或是否处于热平衡状态，其吸收比恒等于同温度下的发射率(黑度);发射率与吸收比都是温度的函数，发射率基本上与辐射物体的温度的四次方成正比。

　　针对此陶瓷涂层技术，在其技术特点中有关能量吸收与反射率的提高即通过喷涂陶瓷材料涂层改变了辐射受热面表面的状况，假设此陶瓷材料表面为一漫射特性的灰体表面，则此技术提高耐火衬层表面的发射率，即增加了耐火衬的向炉膛辐射的热量，从而增加了二次辐射强度;在工艺管表面上，发射率的增加也意味着吸收比的增加，即在同温度下提高了受热面表面的热量吸收。

　　应用方法

　　ATT陶瓷涂层主要分两类，一类喷涂在耐火衬里的表面，一类喷涂在炉管的表面。

　　衬里表面喷涂：喷涂前，需对耐火衬里材料表面进行修补、清灰处理。处理完毕后，在衬里表面喷涂加热炉防火内衬反射陶瓷涂层0.2mm左右，晾干期为24小时。

　　炉管表面喷涂：炉管在喷涂前进行喷砂、除锈。用石英砂利用7～8KG左右的压力把炉管表面的氧化物、燃料燃烧后形成的垢等除掉，使炉管露出金属表面。之后在炉管表面喷涂炉管辐射陶瓷涂层0.1mm左右，晾干期为24小时。固化步骤为以10～30℃/h升温速度升温到300℃保持三小时，即可正常升温。

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