耐高温节能涂料是多学科有机结合以及综合应用的成果。该类涂料可以 广泛地应用于高温蒸汽管道、热交换器、冷凝器、高温炉、石油裂解设 备、发动机部位、冶金行业的金属高温防护等。以炉窑为例，我国有蒸 汽锅炉100万台，工业窑炉20万台，反射炉50万台，大型电阻炉40万台， 还有星罗棋布的陶瓷炉，水泥炉等，合计总数不下400万台。它们都在大 量消耗能源并且污染环境[1]。目前，我国的能源利用率很低，约为32%， 而西方先进工业国则超过了60%，为提高能源的 利用率，需要耐高温节 能涂料的广充分燃烧,防止燃料分子 在烟道中随气流燃烧,减少了烟尘排放。 • (2) 该涂料含有强辐射材料,在高温下辐射出远红外电磁波, 它穿透能力极强,能穿透燃料分子,使里层燃料分子吸收红 外线产生能级跃迁,放出能量,加速燃料的燃烧,改变燃料的 燃烧状况,达到节能的目的。
• 碳化硅系红外辐射涂料。碳化硅价廉易得，热发射率很高， 1 000℃下各波段的发射率都在90％以上，但在高温氧化 气氛下易氧化，生成SiO2后使发射率降低，但可通过SiC 颗粒表面覆膜处理避免其氧化。
2014-6-7
耐高温远红外辐射节能涂料节能原理
• • 传热有三种方式：传导、对流、辐射。 一般而言，当炉体温度在800℃以上时，热量传递以辐射为主，辐射传热是对 流传热的15倍，占总热量传递的80%以上。
• 工业炉窑是我国的主要耗能设备，约占总能耗的25～ 40％，而其平均热效率 仅为30％左右。高温红外辐射涂料作为一种节能新材料，在工业炉窑中的应 用收到了良好的节能效果，与其它炉窑节能技术相比，具有投资少、见效决 的优点，同时具有施工方便、快捷的特点但是，目前高温红外辐射涂料的研 究与推广还远不能满足生产要求。
高温辐射节能涂料
小组成员 ： 09韩悦
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13胡文佳 19 程婧
目录｜Contents
1
概述与分类
2
原理部分
3
制备与 工艺流程
4
应用与效果
5
优缺点
6
发展前景
概述
耐高温节能涂料一般是指在较高的温度与较强的冲击下， 漆膜不脱落剥离，仍能保持适当物理机械性能， 提高涂膜热交换效率的涂料。 耐高温节能涂料有着广泛的用途， 该类涂料的研究已成为近年来 先进国家技术发展的一个热点问题
高温红外辐射节能涂料的组成与分类
• (1)早期红外辐射涂料主要以碳化硅、氧化锆、锆英砂等 单物质或化合物为辐射成分，以简单无机盐为粘结剂。 • (2)现在，红外辐射涂料的辐射成分由多种物质或化合物 通过特殊的材料复合工艺制成，其粘结剂为多种微粉、溶 胶及化学粘结剂组成的复合溶体。 • (3)。目前，红外辐射涂料的粉体基料主要是金属氧化物 的复合物和碳化物，主要有Cr203，TiO2，ZrO2，Fe203， MnO2，Ni0，CoO，CuO，si02，AhO3，MgO，La203，CeO， SiC 等。
•
高温辐射能量波长大多数集中在1~5μm波段，比如1000℃和1300℃时，分别 有76%和85%的辐射能量集中在这一波段内，一般的耐火材料在这一波段的发 射率很低，而耐高温远红外辐射节能涂料在1~15μm波谱范围内都具有很高的 发射率。
常温下耐火材料的发射率一般为0.6~0.8，随着炉温的升高，会大幅度下降， 高温下只有0.4~0.5，而耐高温远红外辐射节能涂料涂层可一直保持0.9以上的 发射率。 根据基尔霍夫定律，材料的吸收率与发射率相等。当物体表面的发射率提高 后，它的吸收热量的能力也相应提高。由于在高温条件下，热量传递以辐射 为主，当被加热物体表面涂覆纳微米高辐射覆层后，极大提高了被加热体吸 收和发射热量的能力，在同样的加热条件下，由于传热能力的提高，必将大 大提高热能的利用效率，从而达到节能的目的。
节能红外辐射涂料的制备
工艺流程
实验测试与表征方法
• • • • • • • 1 热分析（TG-DSC） 2 傅里叶红外光谱（FT-TR）分析 3 X射线衍射（XRD）分析 4 扫描电子显微镜（SEM分析） 5 X射线光电子能谱（XPS）分析 6 红外发射率的测试 7 抗热震性测试
工业炉使用该涂料后,可以达到如下效果
• 以AL2O3·SiO2为基体组成的红外辐射涂料，一般会考虑 添加一些过渡金属氧化物来使其发射率提高。通过加入不 同的外加剂，发现在AL2O3·SiO2系统中，莫来石固溶范 围内的样品，在8～12 gm波段发射率最高。MnO2，Fe2O3 及其复合添加，在晶界上易偏析和形成新相，使得8～1 2gm波段的发射率提高.
根据红外辐射涂料的成分不同，可分为如下几个类别： 氧化铁· 氧化锰系、氧化铝· 氧化硅系、氧化锆系、氧化钴系、氧化铬系、 堇青石系、碳化硅系等。
• 氧化铁·氧化锰系红外辐射涂料在2～25gm波段范围内具 有极高的辐射率，但热膨胀系数较大，使涂层抗热震性较 差，为此还需添加其它成分(如堇青石)进行再烧结，在红 外辐射性能基本不减的情况下，调整涂料的热膨胀系数， 提高氧化铁·氧化锰系红外辐射涂料的使用性能。
• 未来的工作重点主要应放在以下几个方面：
• (1)深入加强红外辐射涂料节能机理的研究，为高温红外辐射涂料的研 制开发提供坚实的理论基础； • (2)大力改善高温红外辐射涂料的粘结剂，提高粘结剂与金属基体和高 温窑炉基体间的结合力，避免涂层脱落，延长涂层的使用寿命。 • (3)开展高性能低成本高温红外辐射涂料的研究； • (4)加强高温红外辐射涂料应用效果、使用方法的宣传和指导，使之得 到更合理的应用。
使用注意事项!!!
• (1) 应合理选择好涂料的品种,选用与热辐射相匹配的型号 涂料; • (2) 涂覆前,一定要将炉膛内壁积灰清理干净,否则涂料容易 剥落; • (3) 使用前,应将涂料搅拌均匀;
• (4) 涂覆前,炉壁温度应高于40 ℃;
• (5) 涂料最好在炉膛内壁全部涂敷。
高温红外辐射涂料的应用前景及发展趋势
• •
基尔霍夫热辐射定律（Kirchhoff热辐射定律） • 基尔霍夫热辐射定律则给出了实际物体的辐射出射度与吸 收比之间的关系。 • α =M/Mb (
射度。) M为实际物体的辐射出射度，Mb为相同温度下黑体的辐射出
• 而发射率ε 的定义即为Ɛ=M/Mb
• 所以有ε
=α
。
• 所以，在热平衡条件下， 物体对热辐射的吸收比恒 等于同温度下的发射率。
• (3) 炉膛内壁涂了该涂料后,其表面黑度增加,辐射出更高的 能量,提高了炉内温度。由于辐射作用,改变了炉内流体状 况,促使烟气在炉内停留时间延长,产生二次燃烧,因而排烟 温度降低,热损失减少,提高了热效率。
• (4) 燃料在燃烧过程中,经高温远红外波辐射后的粉
尘在温度变化过程中,能改变分子内部结构并重新 排列组合,促使粉尘颗粒增大,比重增加,而沉积于 烟道底;而燃料中的SO2 等有害成分经高温远红外 线辐射后基本气化, 进入烟道, 有利于净化处理。