稀土鎖熱控能材料——工業(yè)窯爐的“節(jié)能管家”
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8xtt.com | 發(fā)布時(shí)間:2025年11月06日
在工業(yè)生產(chǎn)的高溫場(chǎng)景里,提升能源熱效率始終是道關(guān)鍵難題。熱量主要通過(guò)對(duì)流、輻射、傳導(dǎo)傳遞。隨著溫度的升高,窯爐內(nèi)的輻射能力急劇增加,高溫窯爐爐膛溫度一般在900℃以上,熱輻射能夠占據(jù)熱量傳遞的75%以上,因而是在高溫條件下主要的熱量傳播方式。
發(fā)射率是決定輻射傳熱能力的關(guān)鍵指標(biāo),而一般耐火材料輻射率為0.3-0.6,正是基于此項(xiàng)指標(biāo),具有超高發(fā)射率的稀土鎖熱控能材料(ε≥0.95)應(yīng)運(yùn)而生。材料具備節(jié)能率高、使用壽命長(zhǎng)的核心優(yōu)勢(shì),使用該材料的基體與空白基體相比,吸放熱速率提升30%以上;此外材料更打破了傳統(tǒng)材料的局限——即便在中低溫段,也能顯著提升熱輻射傳熱能力,印證了其“鎖熱控能”的硬實(shí)力。
一、先懂原理:稀土“鎖熱控能”的科學(xué)邏輯
要理解這款材料的強(qiáng)大,首先要回到其核心——利用稀土元素緊密的電子層結(jié)構(gòu)、高電價(jià)、可變價(jià)、大半徑、極化力大以及定域效應(yīng)等性質(zhì),通過(guò)特殊工藝調(diào)控,與過(guò)渡金屬氧化物形成高發(fā)射率(依據(jù)基爾霍夫定律發(fā)射率與吸放熱能力的關(guān)系ε吸=ε發(fā),即:材料的吸放熱能力與材料的發(fā)射率緊密相關(guān),材料的發(fā)射率越高,其吸放熱能力也越強(qiáng),蓄熱能力也越強(qiáng))固溶體,提高晶格畸變程度和晶格振動(dòng)頻率,促使高溫輻射熱更容易被固相受熱體吸收利用,提高熱效率。
二、聚焦場(chǎng)景:在熱風(fēng)爐中的應(yīng)用突破
在高爐冶煉領(lǐng)域,“提升風(fēng)溫”是強(qiáng)化冶煉效率、降低固體燃料消耗的核心關(guān)鍵。傳統(tǒng)風(fēng)溫提升方案,如混燒高熱值煤氣、擴(kuò)大格子磚換熱面積或更換蓄熱體材質(zhì),不僅成本高昂,還易受設(shè)備原有結(jié)構(gòu)限制,難以實(shí)現(xiàn)高效突破。安德稀耐研發(fā)的稀土鎖熱控能材料,創(chuàng)新提出“不改動(dòng)原有設(shè)備”的解決方案,通過(guò)在格子磚表面覆涂高輻射涂層的技術(shù)路徑,實(shí)現(xiàn)熱風(fēng)爐節(jié)能突破,具體應(yīng)用場(chǎng)景如下:
1.格子磚表層賦能:無(wú)需改變爐內(nèi)格子磚的材質(zhì)、質(zhì)量與表面積,僅在其表層覆涂材料。此舉可顯著加快格子磚燃燒期的吸熱速度、提升吸熱量,同時(shí)加速送風(fēng)期的放熱效率與放熱量,直接強(qiáng)化熱風(fēng)爐蓄熱能力,減少煤氣消耗。
2.大墻蓄熱強(qiáng)化:在熱風(fēng)爐大墻噴涂AdReJ-101型鎖熱控能材料,讓原本不具備蓄熱功能的大墻也成為“蓄熱體”,進(jìn)一步提升爐內(nèi)熱量利用率,挖掘潛在節(jié)能空間。
三、落地實(shí)效:從數(shù)據(jù)到場(chǎng)景的“節(jié)能證明”
這款成熟產(chǎn)品的價(jià)值,已被全國(guó)10余家企業(yè)的應(yīng)用數(shù)據(jù)印證,在西林建龍、磐石建龍、安陽(yáng)鋼鐵等多家企業(yè)的熱風(fēng)爐應(yīng)用,綜合節(jié)能率均在10%以上。目前,撫順建龍、邯寶鋼鐵等多座熱風(fēng)爐正在實(shí)施中。以580m3高爐的熱風(fēng)爐為例,該高爐熱風(fēng)爐使用了稀土鎖熱控能材料,年度可降低標(biāo)煤4200t(按年產(chǎn)鐵水63萬(wàn)噸測(cè)算)噸鐵降低工序能耗6.8kgce/t;若節(jié)約煤氣全部用于燃?xì)獍l(fā)電,年度可創(chuàng)造效益750萬(wàn)元,折合到噸鐵約降低成本12元/t;由于煤氣消耗量降低,廢氣排放量也隨之降低,具有較大的社會(huì)效益;同時(shí)稀土輻射材料燒結(jié)后與基體形成釉面陶瓷聚合體,有效保護(hù)基體,延長(zhǎng)耐材使用壽命。除顯性效益外,由于熱風(fēng)爐送風(fēng)周期的增長(zhǎng),減少換爐頻次,間接對(duì)高爐順行、爐型穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)保障。