高辐射覆层技术用于球式热风炉节能大有可为

　　　　为贯彻科学发展观，落实国家节能减排政策，加大节能技术改造力度，降低炼铁工序的能源消耗，提高热风炉风温，延长球式热风炉换球周期，促进我国炼铁生产技术进步，由中国金属学会炼铁分会主办，山东慧敏科技开发有限公司承办，日照钢铁有限公司协办的“全国球式热风炉节能技术研讨会”于10月21～22日在山东日照市召开。会议邀请了著名的炼铁专家、教授对“高辐射覆层技术”等节能新技术做了解读，总结了该新技术应用推广情况，学习了日照钢铁公司炼铁节能减排方面的先进经验。
　　据山东慧敏科技开发有限公司董事长周惠敏介绍：高辐射覆层技术是该公司开发的一项利用提高材料表面发射率，提高辐射传热效率的高效节能新技术。
　　将该技术应用于高炉球式热风炉，可取得显著的节能降耗效果。其具体做法是在高炉热风炉蓄热球表面涂覆 “杰能王”纳微米高温红外节能涂料，使蓄热球表面具有更强的吸收和辐射热量的能力，大大提高蓄热球的热交换效率，从而使热风炉的工作效率提高，达到提高风温或节约煤气的目的。
　　这种高辐射覆层技术（产品）已经应用于全国50多家钢铁企业207座热风炉。其中包括加拿大的ArcelorMittal Dofasco Inc.1062m3高炉的2座热风炉，沙钢5800m³高炉（全国最大的高炉）的3座热风炉，首钢京唐公司（曹妃甸）2号5500m³高炉的4座热风炉。
　　球式热风炉是顶燃式热风炉的一种，蓄热室内的蓄热体不是格子砖，而是蓄热球。热风炉的蓄热能力与蓄热面积有关，球体的蓄热面大，因此可降低蓄热室的高度，也就降低了热风炉的高度；球式热风炉蓄热球一般直径为：φ40mm或φ60mm，蓄热球表面积分别为94.9m2/m3，63.3m2/m3。球式热风炉的蓄热室内众多小球将气流分割成小的气流通道，气流在蓄热室中通过时会形成强烈的紊流运动，可有效冲破蓄热体表面的附面层，使蓄热体的多维断面直接参与热交换，又由于球径小，传热半径小，热阻小，密度高，导热性好，因此热传递效果很高，所以热效率也相对较高，一般可高达80%以上。
　　山东慧敏科技开发有限公司研发的高辐射覆层技术已在涂料的制备方法、施工工艺、覆层蓄热体结构和应用等方面获得国家发明专利4项、实用新型专利1项，并已申报美、日、德、俄、韩、印等6个国家的专利，俄罗斯专利已授权，其它国家专利进入审查阶段。
　　山东日照钢铁有限公司总工程师臧向阳在会议报告中披露： 2010年4月7日，日钢第一炼铁厂和山东慧敏科技有限公司签订试验技术协议，利用日钢第一炼铁厂5#高炉1#、2#热风炉中修换球机会，在2座热风炉进行对比试验，考虑到煤气压力、送风时间、风温等多种因素影响，确定试验统计数据时间2个月，最后确定使用高辐射覆层的热风炉比不使用高辐射覆层的热风炉若节省5%（含5%）以上的煤气（以烧炉时间来判断），则视为该技术合格；若实验结果小于5%，则视为不合格。
　　2010年4月12日，日钢技术中心对热风炉试用山东慧敏科技有限公司纳微米高辐射覆层技术进行立项，根据立项要求，由技术中心牵头组织，机动部、炼铁厂、动力厂共同参与开展该新技术的引进和试用工作。
　　2010年5月9日～18日，日钢第一炼铁厂5#高炉2#热风炉换球并进行纳微米高辐射覆层，5月20日～24日1#热风炉换球，自5月25日起，对2座热风炉的烧炉参数、送风参数进行统计，截止2010年7月31日，统计工作结束。
　　考虑煤气压力、送风时间、风温的影响，对烧炉时间进行校核，最后得出结论：
　　1#热风炉烧炉时间为109.35分钟，2#热风炉（加覆层）烧炉时间为101.80分钟，2#热风炉和1#热风炉相比，烧炉时间节省了7.55分钟，以1#热风炉为基础，节约煤气量为6.91%，达到了原先签订协议的5%目标。
　　通过试验对比，确定该技术合格。2010年12月29日日钢公司批复在其余热风炉上全部推广使用。
　　翌年，日钢第一炼铁厂7#、8#高炉热风炉换球从2011年3月10日至2011年5月29日，换球用时共计81天，重量为1609.54吨（8座热风炉）；
　　日钢第一炼铁厂2#高炉热风炉换球从2011年4月3日至2011年4月29日，换球用时共计26天，重量为441.3吨（3座热风炉）；
　　日钢第一炼铁厂在线热风炉耐火球总量为：12600吨；第二炼铁厂在线热风炉耐火球总量为：14928吨，整个炼铁系统合计在线热风炉耐火球总量为27528吨，其中采用高辐射覆层直径60的球总重量为2050.84吨。
　　在运行期间，日钢第一炼铁厂技术人员对2#、7#、8#高炉热风炉烧炉变化作了以下分析：
　　一是同样的热风温度，外围煤气压力基本稳定的前提下，煤气调节阀原开度90～100%进行烧炉，现开度基本在50～60%；
　　二是同样的热风温度，外围煤气压力基本稳定的前提下，烧炉制度变化，原采用三烧一送制度，现采用用两烧两送制度；
　　三是达到同样的拱顶温度和烟道温度，平均烧炉时间缩短7～9分钟。
　　从耐火球蓄热量提高和烧炉变化可看出，采用高辐射覆层后高炉自用煤气量减少，外供煤气量明显增加（其中有换新球的作用）。
　　2011年8月16日，由日钢技术中心牵头组织，第一炼铁厂、第二炼铁厂、能源管控中心、机动部、质量检查部、原燃料供应部在公司第十二会议室召开热风炉应用高辐射覆层技术的总结会议，对2011年第一、二炼铁厂2#、7#、8#高炉热风炉推广应用的高辐射覆层技术使用效果进行联合鉴定，结论如下：
　　1月～2月煤气总量为：368997.7万NM3，外供煤气比例为53.60%；6月～7月份煤气总量为：388771.4万NM3，外供煤气比例为54.40%。
　　6月～7月份考虑到燃料比，风温，高炉煤气发热值的影响，按1月～2月份指标变化折合后外供煤气量比例变化差值应为覆层效果。
　　外供总煤气折合后比例为：　
　　54.40%*546/552*1182/1166*738.65/744.04=54.15%
　　外供总煤气量比例增加：54.15%—53.60%=0.55%；
　　也就是说，采用高辐射覆层的2#、7#、8#高炉共11座热风炉，节省总煤气量为0.55%，折合成相应单座热风炉平均节省煤气量为7.38%。
　　就目前日钢的生产流程，节省的煤气量已全部用于电厂发电，按照现在发电厂3.93m3/度电考虑，每度电净利润0.5263元计算，换球周期为2.5年（30个月）。6月～7月份的经济效益为：
　　388771.4×0.55%÷3.93×0.5263-5037073÷30×2÷10000=252.8万元
　　涂层的2#、7#、8#三座高炉共11座热风炉的年效益为：
　　252.8÷61×365=1512.6万元　　
　　2#、7#、8#高炉热风炉运用高辐射覆层鉴定结论如下：
　　通过6月～7月份平均数据与1月～2月份平均数据对比，2#、7#、8#高炉热风炉使用高辐射覆层节约煤气量达到7.38%。统计数据详实，计算方法科学，节约煤气量达到试验时节约煤气量6.91%的预期目标，也超过了技术协议5%的要求，该项目对于公司降低成本有积极的意义，建议在后续热风炉换球时继续推广使用。
　　2011年10月开始，日钢炼铁厂利用13#、14#、15#、16#高炉热风炉中修换球机会，对16座热风炉，直径为60和80的耐火球均采用高辐射覆层，以进一步节省煤气量，增加发电量，从而降低成本，增加公司效益。
到2012年 3月份，日钢将有8座高炉，共28座热风炉采用高辐射覆层技术，预计年效益为： 1512.6÷11×28=3850.3万元。
　　事实胜于雄辩，高辐射覆层技术用于球式热风炉节能确实大有可为。

图为全国球式热风炉节能技术研讨会会场

中国金属学会炼铁分会副秘书长冯根生教授主持会议

山东慧敏科技开发有限公司董事长周惠敏在会上作报告

日照钢铁有限公司总工程师藏向阳在会上作报告

研讨会期间代表们参观了日钢第一炼铁厂生产现场。工人们将黄色的热风炉蓄热球放进纳微米高温红外节能涂料之中（左图），一转眼就覆上覆层变成了绿色（右图）。