[发明专利]高蓄热强辐射筑炉内衬材料及其加热炉窑

说明书

技术领域

本发明涉及筑炉内衬材料及运用该材料筑成的工业加热炉窑，适用于热处理炉、锻造加热炉、轧钢加热炉、陶瓷烧成窑、玻璃池窑、锅炉等工业炉窑。

背景技术

为了提高工业加热炉窑的热效率，传统技术普遍采用的方法：

(一)采用轻型筑炉材料，强化绝热，减少热损失；

(二)在炉膛内壁涂以高发射率涂层，用以增加辐射强度；

(三)提高炉壁热辐射面积，用以增加总辐射量；

(四)近几年出现的自带黑体筑炉材料，该技术解决了空腔内发射率及定向发射问题。这种技术只解决了炉膛总面积很小一部分，并没有使整个炉膛内墙全部提高到0.96的发射率。

发明内容

针对以上技术的不足，本发明采用微孔加储热添加剂的双重办法来增加整个耐火材料的蓄热功能，形成全新的高蓄热耐火材料，该材料比原耐火材料使炉内温度提高100℃左右，本发明除做成普通的四方砖型材料外，还采用热加工上空腔热辐射原理，将材料做成空腔形状的异型预制件，并安装于法线正对受热体的炉墙部位，形成红外线的定向发射。

工业加热炉的热效率是一个综合指标，它由燃烧效率、传热效率和热平衡效率三部分组成。

在考察加热炉燃烧效率时，多数只是从定义出发着眼于燃烧实际反应热与理论反应热之比，而没有从燃烧速率的角度考查燃烧速度问题。本发明通过提高加热炉的内衬材料的实际温度，缩小炉墙与火焰中心温度的差距从而提高了炉膛内的平均温度。根据阿里尼乌斯定律：物质反应的环境温度每提高10℃，其反应速度增加1～2倍。炉内燃料燃烧速度加快，单位时间内释放出的总热量增加，也就是说能够供给受热体的热量更多。同时使普通四方型耐火砖因温度的提高，增强了热辐射能力，而异性辐射体外型取自标准工业黑体，空腔尺寸L∶R＝1∶3～1∶7，由于采用空腔辐射原理使发射率达到了最大值ε＝0.96，又由于表面积的增加，加大了辐射面积。并实现了红外线的定向发射。使受热体得到更多的热量。由能量守恒定律得知，受热体得到的热量越多，其尾气排放温度越低。至此，热效率的三个部分，燃烧效率、换热效率和热平衡效率都得到了提高，也使综合热效率得到提高10％左右。燃料的节能率为12-20％。

通过该技术的应用加快了工业炉窑中燃料的燃烧速率，提高了平均炉温；强化了热辐射量和达成定向辐射；这些都缩短了受热体的升温时间，从而提高了加热炉热效率，达到节约燃料的目的。

技术特点：本发明本专利技术采用四方砖型或将材料做成空腔形状的异型预制件，其空腔比L/R为1∶3～1∶7，采用微孔加储热添加剂的双重办法来增加整个耐火材料的蓄热功能，一般的物体都具有一定的反射能力，其反射率与吸收率都小于1.物体的吸收指数k与其辐射波的穿透深度d有关，两者的关系为：

d=λ04πk]]>

其中，λ为真空中光的波长.所以提高辐射波的穿透深度可以降低物体的吸收指数，从而提高物体的发射率，辐射波的穿透与物质的种类与微观上的致密程度有关.不同的物质具有不相同的穿透深度。根据上式计算可得其吸收指数k→0，穿透深度d→∞，从而物体的发射率会有很大幅度提高，若此时物体的折射系数n＝1即可达到黑体。从式中可以看出，物体的穿透深度与辐射波的波长相当，而绝对黑体的穿透深度d→∞，这就要求黑体的宏观尺寸趋于无穷大，所以绝对黑体是不存在的，实际上物体在折射系数n＝1的情况下，只要吸收指数k＜0.001，这时物体的发射率已经很接近黑体，而此时辐射波的穿透深度还是很小的，对于波长范围为0.76～20μm的热幅射而言，其辐射波的穿透深度分别为60.5μm和1591.5μm.另外，结构松散的物质也可以降低物质的折射系数，能够进一步达到提高发射率的效果.

本专利技术采用微孔加储热添加剂的双重办法来解决材料的发射率，使其达到0.96无论从微观上还是从宏观上都可以说明它能够有效地提高物体的发射率，从而达到节能降耗的效果.

本发明对比现有技术具有下述优点：

1、投资少、见效快、经济效益高；

2、应用广泛，适用所有窑炉；

3、热效率高，节能降耗效益高；

附图说明：异性辐射体形状与尺寸。