工业窑炉运行过程中,炉膛内部的热量传递并不只有一种方式。随着温度升高,除了热传导和对流之外,热辐射在炉内热交换中的作用会越来越值得关注。因此,一些窑炉会在适合的内壁位置使用远红外辐射节能涂料,用于改善高温表面的辐射换热状态。
这与我们常说的“窑炉外壁做保温”不是同一个概念。
外壁保温主要考虑怎样减少炉内热量继续向外部环境传递,而内壁辐射涂层关注的是炉膛内部的热辐射和热量利用。两者都与窑炉热管理有关,但施工位置、作用方向以及选型思路存在明显区别。
窑炉里的热量是怎么传递的?
理解远红外辐射节能涂料之前,首先需要分清窑炉中的几种主要传热方式。
第一种是热传导。
热量通过耐火材料、炉体结构以及金属部件由高温区域向低温区域传递。例如炉膛内部温度较高,热量会逐渐通过炉衬向炉体外部传递。
第二种是热对流。
炉内高温气体流动过程中,会与炉壁、工件以及其他表面发生热交换。
第三种就是热辐射。
高温炉壁、火焰以及其他高温物体会通过电磁辐射形式进行能量传递。随着温度升高,辐射换热的重要性通常也会增加。
因此,高温窑炉的热管理不能简单理解为“把热挡住”,还需要根据具体工艺考虑热量在炉内如何传递和利用。
远红外辐射节能涂料主要做什么?
远红外辐射节能涂料主要应用于适合的高温炉膛、窑炉内壁及其他具有辐射换热需求的工业热工设备表面。
涂层形成以后,其作用重点并不是像低导热保温层一样单纯增加热阻,而是通过相应的表面辐射特性参与高温环境下的辐射换热。
因此,判断这种材料是否适合一个项目,首先应该看的是:设备是不是高温辐射换热场景,以及准备施工的位置究竟在哪里。
如果客户只是觉得“炉子外面太热”,希望降低炉体外表面温度,那么首先应该考虑的是炉体保温和向外散热问题。
如果关注的是炉膛内部热交换,则属于另外一个技术方向。
这也是远红外辐射节能涂料和普通保温隔热涂料容易被混淆的地方。
窑炉内壁和外壁,解决的问题完全一样吗?
不完全一样。
可以把它简单理解成两个方向。
窑炉外壁保温:尽量减少热量跑出去。
设备内部温度高于外部环境时,热量会不断通过炉体结构向外传递。如果项目的主要目标是减少热损失、降低设备外表面热量传递或者改善周边高温环境,就需要重点考虑保温隔热。
铁立仕现有TM60-32、TM60-33就主要属于这一类热管理思路,其中TM60-32主要用于相应温度范围的设备、管道等外壁隔热,TM60-33则进一步面向较高温度设备的保温隔热。
而窑炉内壁辐射:重点关注炉内热量如何进行辐射换热。
所以即使都是“节能涂料”,也不能因为产品名称里都有“隔热”“节能”几个字,就直接互相替代。
为什么高温窑炉更需要关注热辐射?
温度较低时,我们日常感受到的很多热交换比较容易理解为传导或者对流。
但进入较高温度以后,辐射换热的影响会变得更加明显。
这也是为什么一些高温炉膛不仅要关注耐火材料厚度、炉体保温结构,还会关注炉内表面的辐射特性。
如果把整个窑炉看成一个热工系统,就不能只问:
“炉墙用了多厚的保温材料?”
还需要看燃烧方式、炉膛温度、工件位置、炉衬结构、气流组织以及炉内不同表面的热交换情况。
远红外辐射节能涂层解决的是其中表面辐射换热这一环节,而不是代替整个窑炉的保温结构。
TM60-34和TM60-33有什么区别?
这是实际选型时比较容易混淆的一组产品。
铁立仕TM60-33属于高温保温隔热涂料,主要针对高温设备自身热量向外传递的问题,用于相应的高温管道、炉体及热工设备保温隔热。
TM60-34则属于远红外辐射节能涂料,铁立仕现有产品分类将其应用方向定位在高温窑炉内壁及工业设备辐射节能场景。
所以选择时不要先问:TM60-33和TM60-34哪个隔热效果更好?
这个比较方式本身就不准确。
应该先问:准备施工在炉内还是炉外?希望减少向外热损失,还是改善炉内辐射换热?
把这个问题弄清楚以后,产品方向通常就容易区分了。
远红外辐射节能涂料是不是刷得越厚越好?
不是。
这也是辐射型功能涂层和传统厚层保温材料思路上的一个区别。
传统保温材料通常通过具有一定厚度的低导热结构增加热阻,因此保温层厚度是热工设计中的重要参数。
而远红外辐射节能涂层关注的是高温表面的功能状态和辐射换热特性。
因此不能简单按照“越厚隔热越好”的逻辑不断增加膜厚。
具体施工厚度应该按照相应产品体系及项目工况确定,同时还需要保证基层处理、涂层完整性和高温运行条件下的稳定性。
如果为了追求所谓“节能效果”盲目增加厚度,并不意味着辐射换热能力会按照相同比例增加。
哪些窑炉更值得评估远红外辐射节能涂层?
不是所有工业炉都应该直接使用。
更合理的方式是先看设备本身是不是以较高温度运行,并且炉内存在明显的辐射换热过程。
例如部分工业窑炉、加热炉及其他高温热工设备,可以根据炉膛结构、长期运行温度、炉衬材料以及工艺要求进一步评估内壁辐射涂层的适用性。
但即使设备名称相同,运行工况也可能存在较大区别。
同样是加热炉,有的长期连续运行,有的频繁启停;有的炉膛温度比较稳定,有的温度变化明显;不同炉衬材料能够承受的表面处理和涂装方式也不同。
因此,设备名称只能判断大致应用方向,真正决定能否施工的仍然是具体工况。
施工在耐火砖上还是金属内壁上?
需要根据实际基材判断。
工业窑炉内部可能采用耐火砖、浇注料、耐火纤维、金属构件或者多种材料组合。
不同基材的表面强度、孔隙率、热膨胀特性以及高温运行状态存在明显区别。
例如某些耐火材料表面已经粉化或者存在松动层,如果没有处理稳定就直接覆盖涂层,即使涂层本身能够适应相应温度,底层也可能首先发生脱落。
金属基材则需要进一步考虑高温氧化、表面状态以及热膨胀产生的影响。
所以远红外辐射节能涂料施工前,不能只确认一个“最高温度”。
基材是什么、表面状态怎么样,同样需要确认。
老窑炉可以直接在原来的炉衬上施工吗?
需要先检查炉衬状态。
长期运行后的窑炉内壁可能存在粉化、裂纹、积灰、烧蚀或者局部松动。
如果基层本身已经不稳定,直接覆盖新的功能涂层,后续出现脱落时,实际破坏的位置可能发生在原炉衬内部,而不是涂层自身。
因此,旧窑炉改造前应该先检查原有炉衬是否牢固。
对于局部松动、粉化或者污染严重的位置,应先根据设备情况进行相应处理。
如果现场工况比较特殊,可以先选择具有代表性的区域进行小面积施工和运行验证,再评估扩大应用。
远红外辐射节能涂料能节省多少能源?
这个问题不能脱离设备条件给出一个统一百分比。
窑炉能耗受到很多因素共同影响,例如炉型、炉膛尺寸、炉衬结构、燃烧效率、排烟温度、密封状态、生产节拍、装炉量以及原有保温状态等。
远红外辐射节能涂层只作用于整个热工系统中的一个环节。
因此,不能把某一个项目的节能数据直接套用到另一台窑炉上。
如果项目需要评价实际节能效果,更有参考价值的方式是记录改造前后的运行数据,例如:
在生产负荷和工艺条件尽量接近的情况下,对比燃料或电能消耗、升温时间、炉温变化以及相应生产周期。
只有在测试条件具有可比性的情况下,前后的能耗变化才更有分析价值。
对于工业节能项目,与其先承诺一个固定节能率,不如先把原来的热损失和运行状态测清楚。
做窑炉节能,先分清“保温”和“辐射”
工业窑炉进行节能改造时,保温隔热和远红外辐射并不是同一个概念。
如果主要问题是炉体热量不断向外散失,就应该重点检查炉衬、保温结构以及外壁隔热。
如果关注的是高温炉膛内部的辐射换热,则可以进一步分析远红外辐射节能涂层。
对于同时存在多种热损失问题的设备,也不能指望依靠一种涂层解决整个系统的所有问题。
铁立仕TM60-34远红外辐射节能涂料主要面向高温窑炉内壁及工业设备辐射节能场景;而TM60-32、TM60-33则分别用于相应温度范围的工业设备保温隔热。
实际项目选型时,可以先提供设备类型、炉膛长期温度、最高温度、施工位置、炉衬材质、现有表面状态以及希望改善的问题。
先判断热量在哪里、准备解决哪一种热传递问题,再选择相应的涂层体系,比单纯比较“哪个涂料更节能”更有实际意义。