专利名称：设置有炉膛热辐射元件的耐火材料的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种炉膛热反射技术，具体说，涉及一种设置有炉膛热辐射元件 的耐火材料。
背景技术：
从目前使用的工业加热炉可以看出，要使工件获得的热量增多，就必需使炉内传 热量增加，那就必需提高炉墙发射率和增加炉膛内传热面积。现有的工业加热炉炉壁多数 是耐火砖、浇注料或者耐火纤维，它们发射率都很低，且能耗大、加热效率低。全纤维工业加热炉，采用筑炉材料轻型化，是以容重很小的耐火纤维作为炉体材 料，旨在减少蓄热损失和散热损失，降低能耗，但耐火纤维的发射率很低，这一技术措施只 是将热量堵在炉膛内部，却不能解决热辐射能的热射线射到被加热工件上，故节能率不高。 全纤维工业加热炉结构采用全纤维，耐火纤维的热发射率更低(ε = 0. 35)。将热量堵在炉 膛内，热射线在炉体内呈漫射状态，确实减少了炉窑的蓄热损失和散热损失，但是，纤维在 高温下发生较大收缩并易粉化。蓄热式工业加热炉采用高温空气燃烧技术(HTAC)，蓄热式工业加热炉自身设置有 蓄热式烟气余热回收装置，炉体加入的余热回收装置使得整个炉体结构比较复杂，对加热 炉排放的尾气余热进行回收，它充分利用加热炉的余热，故节能效果较好。蓄热式工业加热 炉采用蓄热式烟气余热回收，而热量在炉膛内并没有充分利用，只是利用热流下游。但是， 给炉体加入余热回收装置使得整个炉体结构复杂、投资大、蓄热体寿命短，因此维护和运行 成本较高，也不适用于小型的工业加热炉。目前工业加热炉炉结构主要以耐火砖、浇注料等，炉膛温度高，主要是以辐射传热 为主，辐射传热能量占85%以上。但其炉壁材料热发射率很低，在0. 45 0. 50之间，随着 炉温的升高，会大幅度下降，炉体热损失高达40 70%，加热工件有效热在20 30%，所 以加热效率低，能耗大。现在使用中的工业加热炉，炉膛尺寸已经确定，那么炉墙面积也就 确定了，要增加炉墙传热面积是不可能的。
实用新型内容本实用新型所解决的技术问题是提供一种设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，提 高了炉膛内的热发射率。技术方案如下一种设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，包括耐火材料本体，所述耐火材料本体
上设置有炉膛热辐射元件。进一步所述炉膛热辐射元件设置在所述耐火材料本体的上表面。进一步所述炉膛热辐射元件采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱 体。进一步所述炉膛热辐射元件为空腔结构，设置在所述耐火材料本体内部，所述炉
3膛热辐射元件在所述耐火材料本体的外表面设置有开口。进一步所述炉膛热辐射元件采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱 体。进一步所述炉膛热辐射元件的底面到锥体顶点的高和底面直径的比值范围在 25 100之间。进一步所述炉膛热辐射元件的外表面设置有热辐射涂层。本实用新型的技术效果如下1、本发明采用热辐射综合强化传热节能技术，提高了炉膛内的热发射率。这两种方法在炉膛内的综合应用，整体提高了炉膛的发射率(ε = 0. 94 0. 95)， 吸收和发射能力提高，炉膛对工件的辐射传热量增加，从而强化了炉内的辐射传热，特别是 热辐射元件在法线方向的高发射率，吸收炉膛内呈漫射的热射线。由于在炉膛内壁形成若 干热辐射源，即热射线呈束状，直接射向工件，增强传热速度，提高加热工件的有效热，能耗 大幅下降，加热效率提高。2、在不改动原炉膛结构的情形下，有效增大炉膛传热面积。根据工业炉窑炉膛内的结构以及温度分布状况，经过严格计算，将若干热辐射元 件设置在炉膛内壁各处，增加的炉膛面积、传热面积比原来炉膛内壁面积大一倍以上，从而 使传热量增加，强化了辐射传热，取得显著地节能效果。3、在其炉膛内壁表面喷涂高发射率节能涂料。节能涂料除了能够吸收和发射热 射线，将散失的热能转换成以电磁波形式辐射回炉膛，将热能留在炉膛内，还降低了排烟温 度，又使炉膛内温度升高，增强被加热物体的热能吸收速度，减少热能损失，又会促使一部 分对流传热转换为辐射热能，导致炉墙壁传热损失的减少。通过热辐射元件和热辐射微纳米节能涂料的综合应用，增大炉膛内的传热面积， 将辐射热能转换成远红外热能，即在综合加热基础上的强化辐射加热，增强了被加热物体 的热能吸收速度，加快了传热速度，提高了炉膛温度(降低了排渣，排烟的可燃成分)，降低 了排烟温度，减少了热能损失，具有环保效应，达到了节能减排的目的。
图1是本实用新型优选实施例一的纵剖面示意图；图2是本实用新型优选实施例一的俯视图；图3是本实用新型优选实施例二的纵剖面示意图；图4是本实用新型优选实施例二的俯视图。
具体实施方式
本实用新型所采用的热辐射综合强化传热节能技术与现有的高温空气燃烧技术 (HTAC)节能原理完全不一样，能够在蓄热式工业炉窑节能的基础上实现再节能。本实用 新型在不改变现有炉膛结构的情况下，在炉膛内设置炉膛热辐射元件，通过炉膛热辐射元 件增大炉膛内的传热面积，从而有效地强化了辐射加热，使得辐射加热速度加快，炉膛对被 加热工件的辐射传热量增加，提高了整个炉膛内的发射率，具有很高的热稳定性，并且不老 化。
4[0027]炉膛热辐射元件可以设置到炉膛内的耐火材料上，例如耐火砖上，炉膛热辐射元 件的形状可以采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱体。或者，炉膛热辐射元件 的结构采用空腔形式，即在耐火砖的本体内部设置八面锥体、六面锥体、圆锥体或者圆柱体空腔。下面参考附图和优选实施例，对本实用新型的技术方案做详细描述。优选实施例一如图1和2所示，本实用新型炉膛热辐射元件11呈空心六面锥斜柱体结构，炉膛 热辐射元件11设置在耐火砖10的上平面。炉膛热辐射元件11由六个侧壁围成，也可以在 炉膛热辐射元件11的底部设置底面。炉膛热辐射元件11有内壁和外壁，这样可以有效增 大传热面积。耐火砖10可以设置于工业加热炉的炉膛内壁各处，从而炉膛热辐射元件11随着 分布于炉膛各个地方，增大了炉膛内部平面，炉膛热辐射元件11热发射率为0. 95。炉膛热辐射元件11采用高温陶瓷材料，经过一系列的高温烧结成型。另外，可以在炉膛热辐射元件11外表面烧结一层热辐射涂层12，该热辐射涂层的 热发射率为0. 94，热辐射涂层通过特殊的粘接技术固定于炉膛内壁或者炉膛热辐射元件 11的内、外壁各处，可以在整个炉膛内壁喷涂多层热辐射涂层。优选实施例二如图3和4所示，本实用新型炉膛热辐射元件31是六面锥斜柱体空腔，炉膛热辐 射元件31设置在耐火砖10的内部，炉膛热辐射元件31的开口在耐火砖10的上平面。炉 膛热辐射元件31具有六个侧面和一个底面，耐火砖10可以设置于工业加热炉的炉膛内壁 各处，炉膛热辐射元件31随着分布于炉膛各个地方，增大了炉膛内部平面，炉膛热辐射元 件31热发射率为0. 95。另外，可以在炉膛热辐射元件31内表面烧结一层热辐射涂层，该热辐射涂层的热 发射率为0. 94，热辐射涂层通过特殊的粘接技术固定于炉膛内壁或者炉膛热辐射元件31 内壁各处，可以在整个炉膛内壁和炉膛热辐射元件31内壁喷涂多层热辐射涂层。对于优选实施例一和优选实施例二这种炉膛热辐射元件11和炉膛热辐射元件31 的结构形式，在法线方向上具有高热发射率，炉膛热辐射元件11和炉膛热辐射元件31的内 壁吸收炉膛内漫射的热射线，同时又以同样高的发射率连续不断地发射出热射线，直接射 向被加热物体，这样，就在炉膛内壁形成许许多多的辐射热源，以电磁波的形式传递，强化 了辐射传热。在炉膛和炉膛热辐射元件31内壁表面喷涂高发射率的热辐射涂层12，会促使一 部分对流传热转化为辐射传热，导致炉墙壁传热损失减少，引起热平衡的重新分配，结果也 加强辐射传热。将许许多多炉膛热辐射元件31设置在炉膛内壁各处，增加的传热面积比原 来炉膛内壁面积大一倍以上，强化了炉气与炉衬间的辐射传热，使炉衬内表面温度升高，这 样就强化炉衬与被加热工件的辐射传热。在优选实施例一和优选实施例二中，炉膛热辐射元件11和炉膛热辐射元件31底 面到锥体顶点的高H和底面直径L的比值范围是25 100，即100 > H/L > 25。炉膛热辐射元件11和炉膛热辐射元件31能够吸收全部投射的热辐射，同时它还 是一个辐射体。当炉膛内的热辐射能或炉膛内漫射的热辐射能(即热辐射线)投射到炉膛
5热辐射元件11或者炉膛热辐射元件31的侧面上时，经多次反射而逐渐被墙壁所吸收，热发 射率可达0. 95以上。
权利要求一种设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，包括耐火材料本体，其特征在于所述耐火材料本体上设置有炉膛热辐射元件。
2.如权利要求1所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于所述炉膛热 辐射元件设置在所述耐火材料本体的上表面。
3.如权利要求1所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于所述炉膛热 辐射元件为空心结构。
4.如权利要求3所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于所述炉膛热 辐射元件采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱体。
5.如权利要求1所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于所述炉膛热 辐射元件为空腔结构，设置在所述耐火材料本体内部，所述炉膛热辐射元件在所述耐火材 料本体的外表面设置有开口。
6.如权利要求5所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于所述炉膛热 辐射元件采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱体。
7.如权利要求4或者6任一项所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于 所述炉膛热辐射元件的底面到锥体顶点的高和底面直径的比值范围在25 100之间。
8.如权利要求1至6任一项所述的设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，其特征在于 所述炉膛热辐射元件的外表面设置有热辐射涂层。
专利摘要本实用新型公开了一种设置有炉膛热辐射元件的耐火材料，包括耐火材料本体，所述耐火材料本体上设置有炉膛热辐射元件；所述炉膛热辐射元件采用八面锥台、六面锥台、圆锥台、圆锥体或者圆柱体；所述炉膛热辐射元件的外表面设置有热辐射涂层。本实用新型在不改动原炉膛结构的情形下，能够有效增大炉膛传热面积。
文档编号F27D1/00GK201754028SQ201020276498
公开日2011年3月2日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者张军, 李余庆, 李勃, 王斌 申请人:北京恩吉节能科技有限公司