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高辐射覆层技术是通过在蓄热体表面涂覆一层具有高发射率的高温红外节能涂料，强化蓄热体的热交换能力，使蓄热体在燃烧期吸热速度提高和蓄热量增加，在送风期放出更多的热量。同时，高温红外节能涂料可改善耐材的理化性能，降低热震和热应力对耐材的损伤，从而延长其使用寿命。
1高辐射覆层技术原理
根据斯蒂芬-玻尔兹曼热力学定律： E = e0 C 0T 4 ，辐射能 E 与物质的黑度（发射率）ε0 以及温度 T 的 4 次方成正比。在相同温度条件下，物质的黑度 ε0 决定着辐射能 E 的大小，所以提高物质的黑度 ε0 对于提高辐射换热效率具有重要意义。而物体的黑度是由其材料表面决定的。所以，耐材表面发射率是决定辐射传热效率的核心因素。
高辐射覆层技术通过在耐材基体表面涂覆一层高发射率的材料，形成厚度约 0.3mm 的均匀覆层，提高基体表面发射率。根据基尔霍夫定律，材料的吸收率（又称黑度）与发射率相等。当基体表面的发射率提高后，它吸收热量的能力也相应提高。所以，高辐射覆层技术显著提高了耐材基体的热吸收和辐射能力。
高辐射覆层技术应用于高炉热风炉，可强化其辐射换热，提高格子砖蓄热能力，使格子砖在燃烧期吸热速度和吸热量增加，在送风期放出更多的热量。
2国内外应用方面取得新进展
2005 年应用以来，高辐射覆层技术已在国内宝钢湛江、首钢京唐、鞍钢等 70 余家钢铁企业和国外 ArcelorMittal 的两家钢铁公司、浦项制铁公司的近 500 座高炉热风炉和焦炉上应用。应用高辐射覆层技术，热风炉可提高蓄热量 10％以上，同等条件下或降低煤气消耗 5%以上，或延长送风时间 5%以上，或提高风温 10℃以上，核算吨铁效益 3 元左右；焦炉降低煤气消耗 3%以上，同时减少漏气率，缩短结焦时间，提高焦炭质量。
2.1 宝钢湛江钢铁公司3号5050m3高炉热风炉应用
2015 年，宝钢湛江项目 2 号 5050m3 高炉热风炉应用技术。2017 年 1 月~3 月生产数据显示：与未应用技术、同样配置的 1 号高炉热风炉相比较，2 号高炉热风炉吨铁煤气消耗量和单位煤气消耗量分别降低 6.08% 和 5.37%，废气平均温度降低 7.23℃，热效率提高；运行更平稳，风温波动小；各项经济指标均有改善。
2.2 韩国浦项制铁公司3号5050m3高炉热风炉应用
浦项制铁公司 3 号高炉检修，高炉容积由 4350m3 增至 5600m3，热风炉相应增加风量，这就要求热风炉必须拥有足够的蓄热能力，增加输出热量，从而保证为高炉提供平稳的高风温。浦项制铁决定在 3 号高炉 4 座热风炉上采用高辐射覆层技术，以解决热风炉蓄热面积不足的难题。2016 年 6 月 3 日，3 号高炉 4 座热风炉涂覆施工圆满结束，并顺利通过了竣工验收。这是继 ArcelorMittal 加拿大 DOFASCO 项目和波兰 SA 克拉科夫项目之后，高辐射覆层技术在国际市场推广应用的又一个里程碑。
2.3 山钢日照精品基地5100m3高炉热风炉应用
2017 年山钢日照精品基地新建 2 座 5100m3 高炉 8 座热风炉应用本技术，蓄热量测试提高 14.08%，已完成 1 座高炉 4 座热风炉的施工。
2.4 首钢曹妃甸2号5500m3高炉热风炉应用
2009 年，首钢京唐曹妃甸 2 号 5500m3 高炉热风炉应用技术。2010 年通过热平衡诊断测定，2 号高炉热风炉比 1 号高炉热风炉节约煤气 7%；2014 年~2015 年的生产运行数据显示，2 号高炉热风炉比 1 号高炉热风炉节约煤气量达 7.45%
2.5 沙钢5800m3高炉热风炉应用
2009 年沙钢 5800 m3 高炉热风炉应用技术，蓄热量提高 13.35%。之后沙钢两座 1080m³高炉 6 座热风炉和 2500m³高炉新增的热风炉都采用了高辐射覆层技术，都取得了良好的应用效果。
2.6 鞍钢新5号高炉热风炉和新10号高炉热风炉应用
2008 年新 5 号 2580m³高炉热风炉采用了高辐射覆层技术，对比了 2011 年~2014 年的 4 年的运行数据，风温平均提高 33℃且运行稳定。2012 年新 10 号高炉热风炉再次采用高辐射覆层技术，对比检测结果显示，风温提高 14.3℃。
2.7 攀钢西钢钒3号1750m3高炉热风炉应用
2011 年攀钢西钢钒 3 号 1750m³高炉热风炉应用了高辐射覆层技术，平均风温提高 14.4℃
2.8 石橫特钢1080m3高炉热风炉应用
2007 年，石横特钢 1080m3 高炉热风炉应用技术，分别于 2008 年和 2014 年进行了节能诊断，平均风温提高 20℃以上，废气温度降低 15℃，运行 6 年时间，节能效果稳定不衰减。
2.9 石钢高炉热风炉应用
石钢于 2010 年在 1080m³高炉 1 号和 2 号热风炉应用了高辐射覆层技术，3 号热风炉未应用。2016 年 10 月份对高炉系统运行数据进行了采集分析，对比 3 号热风炉，1 号和 2 号热风炉单位体积送风量所耗煤气量分别减少 5.08%和 5.47%；同时热风温度分别提高 13℃和 11℃。
2.10 济钢1750m3高炉热风炉应用
2005 年济钢 2 号 1750m3 高炉热风炉应用高辐射覆层技术，跟踪检测十年，始终保持着蓄热能力增强，蓄放热速度加快的状态。
2.11 日钢高炉热风炉应用
2010 年日钢 5 号高炉球式热风炉应用了高辐射覆层技术，达到了节约煤气量 6.91%的效果，随后在全厂64 座高炉热风炉全部采用，现已累计应用 135 座次，实现年节能效益 6000 万元以上。同时高辐射覆层可以改善蓄热球的物理力学性能，延缓渣化，平均延长蓄热体的使用寿命一年。
3考核指标
高辐射覆层技术是强化工业炉窑辐射传热的节能新技术，对其功效的判定有热平衡对比测试、工业数据对比和蓄热量测定几种方法。前两种方法因必须有未应用该技术的相同炉况的炉窑作为对比对象，不容易实现。尤其对于高炉热风炉系统，出于对比的目的，有的热风炉应用高辐射覆层技术，有的未应用，会造成操作不协调，产生“短板”现象，为生产带来不必要的麻烦和损失。
蓄热量测定的方法解决了这一问题。蓄热量是定义蓄热体工作状况好坏的主要指标。高辐射覆层技术将具有高发射率的覆层材料涂覆于蓄热体表面，强化辐射传热，提高其蓄放热能力。经多年工业应用数据和实验室数据验证，高辐射覆层蓄热量测定与炉窑节能存在明显的对应关系：蓄热体蓄热能力提高率达到 10% 以上时，高炉热风炉和焦炉节能分别达到 5%和 3%以上。
国家标准《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》规定了高辐射覆层技术对于耐材基体蓄热量改进效果的测试方法。按本方法测量的蓄热量成为钢铁企业签订高辐射覆层技术应用项目合同时的考核指标。
3.1 方法原理
将同一批次涂高辐射覆层与未涂高辐射覆层的两块相同材质、相同形状、相同尺寸的蓄热体试样，在同等条件下加热，再利用量热器测量和计算两个试样的蓄热量，进一步得出有覆层试样比无覆层试样蓄热量提高的百分比。
由于不同蓄热体、不同厂家生产的相同材质蓄热体比热容值不尽相同，考虑到计算的易操作性，以水的吸热量来代替蓄热体试样的吸热量。
3.2 试验方法
（1）用量杯或量筒分别量出 1200mL 水加入两个量热器内。两个量热器应置于同一环境中，测出水的初始温度 tc；
（2）在试验用高温炉升温前先标定试样放置位置，试样放置位置相隔不小于 100mm，应与炉后壁平行，左右对称，并做好标记；
（3）将高温炉的炉温升至 1200℃，恒温 15min；
（4）将一对比组的试样 A（有覆层试样）和试样 B（无覆层试样）按标记同时放入高温炉内，关闭好炉门后，秒表开始计时，加热时间为 180s；
（5）加热 180s 后，将 2 个试样同时取出，并快速分别浸没于盛水的量热器中。每隔 60s 分别记录一次量热器内水的温度，直到同一个量热器三次记录的水温相同（温差绝对值不大于 0.5℃）时，本次实验结束；
（6）试验分两次进行。两次试验过程相同，在第二次试验时两个试样在高温炉中的摆放位置与第一次试验位置调换。
3.3 蓄热量提高效果统计
表 1 高辐射覆层蓄热量检测数据统计表
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4列入国家节能技术推广目录
2017 年 1 月 19 日，《国家重点节能低碳技术推广目录（2016 年本，节能部分）》发布，高辐射覆层技术作为重点节能技术在目录的 119 项。目录指出：钢铁工业是我国的能耗大户，其中高炉和焦系统约占全总耗的70%左右，节能减排潜力巨大。高辐射覆层技术通过在高炉热风炉、焦炉和加热炉等蓄热体的表面涂覆一层发射率高于基体的覆层，可以提高蓄热体热吸收及热辐射效率，节约燃料消耗，减少加热时间和降低排烟温度，在高炉热风炉应用实现吨铁平均效益 3 元。
国家发改委 2017 年第 1 号公告发布《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》（2016 版），引导全社会资源投向，涉及战略性新兴产业 5 大领域 8 个产业(相关服务业单独列出)、40 个重点方向下的 174 个子方向，近 4000 项细分产品和服务。其中高辐射覆层技术产品所属功能型涂料位列其中。
5结 语
高辐射覆层技术在越来越多的钢铁企业的高炉热风炉和焦炉上得到应用，取得了显著的节能效果。高辐射覆层技术利用高吸收高辐射的技术优势，提高了耐材基体的吸放热速率，增加了热风炉蓄热体在燃烧期的吸热量和送风期的放热量，提高了其热转换能力，从而达到提高送风风温、延长送风时间、或节约煤气的效果。
转载注明：内容转自2017年钢铁年会论文，高辐射覆层技术是山东慧敏科技开发有限公司自主研发拥有知识产权的专利技术。
转载注明：内容转自2017年钢铁年会论文，高辐射覆层技术是山东慧敏科技开发有限公司自主研发拥有知识产权的专利技术。
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