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高温炉膛内壁辐射增强技术与材料研究

作　者: 邹键
导　师: 戴建明
学　校: 淮北师范大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 高温窑炉节能红外发射率辐射增强铁矿渣
分类号: TK175
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

高温窑炉是工业加热的关键设备，在冶金、化工、水泥、发电、玻璃、陶瓷等各个行业使用广泛，但能耗高、污染大是高温窑炉相关产业发展面临的巨大挑战，我国现有节能技术与发达国家相比还很落后，尤其是高温窑炉的热能利用率有待大幅度地提高。因此，采用新技术、新工艺、新材料进一步提高窑炉内热效率成为研究热点。本文将高发射率材料制备技术与辐射增强技术相结合，有效提高了高温窑炉的热效率。主要工作包括以下几个部分：(1)利用高温窑炉热辐射模型，通过计算软件对窑炉内壁不同表面结构的辐射特性进行仿真，提出辐射增强的炉壁表面设计方案，给出了一种非紧密蜂窝形结构设计对辐射增强具有极佳的效果。(2)从增强炉壁表面红外辐射以提高热效率的理念出发，选用铁矿渣为基体材料，添加多种金属氧化物，经球磨、高温烧结等工艺，获得了一种以尖晶石结构为主的红外高发射率粉体材料，与研制的Si-基胶体材料配合使用，得到了一种廉价的红外高发射率涂层材料，红外发射率高达0.91，耐火度为1150℃。将此高发射率涂层材料用于钢化玻璃工业窑炉节能改造，取得了较好的节能效果。(3)为结合高发射率材料的研发，我们还开发了简易的红外发射率测试装置和多用途的节能效率测试高温炉，在高发射率材料研发与应用测试中起到了关键作用。本论文的研究结果表明，红外高发射率材料与合理的表面结构设计是高温窑炉辐射增强从而达到节能效果的有效途径，这对高温耐火材料的研发和高温窑炉节能改造具有重要意义。证明该复合材料节能效果显著，使用寿命长，适合各种高温窑炉。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 我国能源状况  8-9
  1.2 高温窑炉传统节能技术  9-12
    1.2.1 加热装置与加热技术改进  9-10
    1.2.2 炉膛保温隔热节能  10-11
    1.2.3 余热回收与利用  11-12
  1.3 高温窑炉新型节能技术  12-14
  1.4 高温窑炉的传热学原理  14-16
  1.5 本论文研究内容  16-17
  1.6 本论文研究方案  17
  1.7 本论文研究创新之处  17-18
第二章辐射增强表面结构仿真研究  18-23
  2.1 不同表面形状辐射效果模拟  18-22
  2.2 本章小结  22-23
第三章发射率性能与节能效率测试装置  23-27
  3.1 测试装置设计方案  23-24
  3.2 测试装置搭建  24-25
  3.3 测试校准  25
  3.4 本章小结  25-27
第四章红外高发射率材料研制  27-49
  4.1 高发射率材料探索  27-29
  4.2 高发射率粉体材料的制备  29-41
    4.2.1 基体材料选择  29-32
    4.2.2 高发射率粉体材料配方与制备工艺  32-34
    4.2.3 高发射率粉体材料性能测试  34-41
  4.3 高温结合剂胶体配方与制备工艺  41
  4.4 高发射率复合陶瓷纤维板  41-43
  4.5 综合性能测试  43-48
    4.5.1 涂层表面强度、附着力和耐火度测试  43
    4.5.2 实验室模拟工况节能效率测试  43-47
    4.5.3 实际工况测试  47-48
  4.6 本章小结  48-49
第五章总结与展望  49-50
  5.1 总结  49
  5.2 展望  49-50
参考文献  50-53
攻读硕士学位期间出版或发表的论著、论文  53-54
致谢  54

高温炉膛内壁辐射增强技术与材料研究

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