冶金行业标准《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》（YB/T 4406-2013）（以下简称“标准”）自2014年7月1日实施至今已有9个月时间。为深入了解标准实施情况和对高辐射覆层技术推广产生的积极作用，近日，记者采访了的标准的主要起草人、山东慧敏科技开发有限公司董事长、高辐射覆层技术发明人周惠敏研究员，北京科技大学教授、中国工业炉理事会秘书长、传热学专家苍大强，日照钢铁控股集团有限公司技术中心吕定建工程师，首钢技术技术研究院教授级高工陈冠军，专就标准的由来、特点，以及具有国际领先水平的高辐射覆层技术的节能减排应用业绩等，请他们做了介绍。

为什么制定这样一个标准

标准就是准则，不论国家标准、地方标准，还是行业标准，都以科学技术和实践经验成果为基础，以促进先进技术获得最佳社会效益为目的。冶金行业标准《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》的主要起草人周惠敏研究员告诉记者，谈这个标准首先需要说说它和高辐射覆层技术的关系。简单说，该标准的功能就是用来测定高辐射覆层技术性能优劣和节能功效。高辐射覆层是纳微米高温红外节能涂料涂覆在耐火材料表面形成的具有高发射率、提高热交换效率的涂层，该技术是山东慧敏科技公司自主研发，广泛应用于钢铁、焦化、石化等行业，具有显著节能减排效果，达到国际领先水平的先进技术。

对于高辐射覆层技术为什么能够在工业窑炉中起到良好的节能效果？北京科技大学教授、中国工业炉理事会秘书长、传热学专家苍大强教授以高炉热风炉为例介绍说，从传热学的角度看，热风炉高温区辐射传热是整个热风炉传热的主要部分。辐射传热与材料表面发射率与温度的四次方成正比（波尔兹曼定律）。炉窑内衬用耐火材料常温下的黑度为0.6～0.8，随着炉温升高、黑度大幅度下降，高辐射覆层技术可以将蓄热体表面发射率提高至0.9以上。如果其它条件不变，将蓄热体原有的辐射率0.8提高到0.9，辐射传热量就能提高12.5%。由此提高了耐火材料表面的温度及其内外温差，而且使高温区蓄热体温度快速升高，提高了高炉热风炉上下部蓄热体的温度梯度，增大了高温区和低温区蓄热体的热传导，热风炉下部未涂覆覆层的蓄热体蓄热速度和蓄热量也得到了提高。蓄热体吸热速度的增加，同时降低了废气带走的热量，表现为废气温度的降低。热风炉在送风期，有覆层的蓄热体蓄热量大、表面发射率高，可以快速放出热量，达到提高风温、或延长送风的时间的效果，起到了节约煤气的作用。

对于这样一个节能效果显著的崭新技术，如何让用户特别是钢铁企业看到它的实际效果呢？周惠敏研究员介绍说，检验该技术的节能效果，必须检测高辐射覆层的蓄热量。或者说，测定高辐射覆层的蓄热量，就可以直观的看到该技术的节能效果。蓄热量是高炉热风炉、焦炉等工业炉窑蓄热体的蓄热能力的主要指标，高辐射覆层的蓄热量就是涂覆高辐射覆层后，对耐材基体蓄热的提高量。行业标准《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》提供了高辐射覆层技术在高炉热风炉和焦炉等炉窑的蓄热体上应用时，判定其节能功效的一个科学、简捷、直观的方法，是专为测定高辐射覆层的蓄热量“量身定做”的行业准则。

由工业窑炉对比测试变为实验室测定

在该标准制定之前，蓄热量的测定通常有热平衡对比测试、工业炉窑运行数据对比测试两种方法。周惠敏研究员告诉记者，为了让用户看到高辐射覆层技术节能应用的效果，以前检测蓄热量，必须让用户留有一座不应用涂覆高辐射覆层的相同炉况的炉窑作对比。苍大强教授对记者说，近十年来，北京科技大学冶金与生态学院和山东慧敏科技开发有限公司、应用受益钢铁企业三方，共同对国内十几座高炉（包括鞍钢、首钢、鄂钢、石横特钢等）的热风炉进行过热平衡检测的分析，测试结果显示，节能均达到5%以上。这种方法当然验证了高辐射覆层技术的确具有明显提高高炉热风炉的热利用率的效果，但是，不可避免的出现高炉的一组热风炉中有的应用该技术，有的未用，应用该技术的热风炉蓄热能力强、加热快、效率高，未应用该技术的热风炉蓄热慢、升温慢、效率低，出现“短板”现象，造成热风炉甚至高炉操作的不协调，为炼铁生产带来不必要的麻烦和损失。

鞍钢技术中心为高辐射覆层技术节能效果检测，提供了蓄热量实验室测试这一新的解决思路。周惠敏研究员介绍，高辐射覆层技术在鞍钢推广时，鞍钢技术中心技术人员第一次提出，测试高辐射覆层技术的节能功效，不使用热风炉工业对比的方法，可以改用蓄热量实验室测定的方法，同样能够达到检验高辐射覆层技术节能效果的目的。之后的实践证明，就是这个测试思路的改变，催生了一个科学、简便、效果直观的行业标准，在不改变高辐射覆层技术节能效果测定的前提下，把耗时费力、操作不便、增加成本的工业窑炉现场测试，搬进了实验室。

为了更加接近实验工况，鞍钢技术中心的技术人员将蓄热量测定时的实验室加热炉的温度，设定为符合热风炉蓄热体工况的1200℃，并通过多组不同加热时间和不同试样质量的试验，最终确定了试样质量在300g左右，加热时间确定为3min。之后，鞍钢技术中心、首钢技术研究院和慧敏科技公司在推广高辐射覆层技术的过程中，做了180余组蓄热量实验室测试实验。正是这些数以百计的大量试验，伴随着实验方法的不断完善，为行业标准《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》的诞生打下了坚实的基础。

高辐射覆层蓄热量测定原理

记者了解到，高辐射覆层蓄热量测定原理即标准的原理非常简单易懂，就是将涂高辐射覆层与未涂的同一批次、相同材质、相同形状、相同尺寸的两块蓄热体试样，在实验室加热炉的同等条件下加热，利用量热器测量、计算两个试样的蓄热量和蓄热放热速度。

周惠敏研究员介绍，高辐射覆层具有高于基体的发射率，涂覆于蓄热体表面后，提高了蓄热体的发射率。根据基尔霍夫定律，材料的吸收率与发射率相等，所以，当蓄热体涂覆高辐射覆层后，其蓄放热能力明显提高，可实现快速吸热与放热。也就是说，经过试验，实验所用的两块蓄热体试样，必定会显示两组不同的数据。试验结果将验证：涂覆高辐射覆层的蓄热体的蓄热量和蓄热放热速率，明显优于未涂覆的蓄热体。这种测试方法有没有误差呢？对此，周惠敏研究员没有回避。该方法的误差主要来自于蓄热量的计算只考虑了检验水温的升高，而没有计算蓄热体试样未被冷却水所吸收的热量。经过几十组实验数据统计分析，这个误差仅为0.57%。所以，这个测试方法的误差是可以接受的。

参与起草多项标准的首钢技术研究院教授级高工陈冠军告诉记者，《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》标准的结构、编写规则、规范性技术要素等，均符合GB/T 1.1-2009的要求，提出的蓄热量测定的方法科学实用，该方法能够在实验室完成高辐射覆层功效的判定，统一和规范了高辐射覆层技术检测的方法。该标准的实施，有助于高辐射覆层技术的推广应用，提高工业炉窑的传热和能源效率。首钢技术研究院技术人员按照《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》规定的方法，对高辐射覆层做过近百组蓄热量检测实验。实验结果证明，该方法操作简单、科学，数据稳定，证明高辐射覆层平均蓄热量提高12%以上。

高辐射覆层蓄热量测定方法的特点

《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》是一个新标准。苍大强教授认为，一个是出台新，它是去年7月1日刚刚实施的冶金行业标准；另一个是方法新。高辐射覆层技术自2003年由周惠敏研究员发明推广以来，已有十二年，已在400余座高炉热风炉上成功推广应用。蓄热量的测试方法是高辐射覆层技术推广过程中发现总结完善出来的新方法，是对通常采用的工业运行数据对比和热平衡测试方法的发展完善，方法科学、合理，操作性强。标准的制定和实施，有利于高辐射覆层技术在工业炉窑中推广应用，符合国家节能减排和工业节能降耗的要求。因此，参与该标准审定的与会专家一致认定达到了国际先进水平。

苍大强教授认为，该标准最显著的特点，就是将高辐射覆层技术的节能效果测试，从费时费力、操作不便、验证周期长、成本较高的传统的热平衡对比测试、工业炉窑对比测试，搬进了实验室，在实验室内即可完成高辐射覆层技术功效的判定。检测的环境换了，方法变了，但是检测的结果是等效的，新的测定方法和标准同样验证了高辐射覆层技术具有显著的节能效果。它与传统的热平衡对比测试和工业炉窑对比测试方法一样，都是科学可信的检测方法，对已经应用和准备应用高辐射覆层技术的钢铁企业用户来说，要验证该技术的节能效果，该标准提供的高辐射覆层蓄热量测定方法更简捷、方便、实用，更具操作性，检测验证的时间和成本都会大幅度减少。

标准是技术的强力推动器

周惠敏研究员回顾说，经过十年多的发展和实践，钢铁企业用户对高辐射覆层技术，已经由开始的不接受不认可或是半信半疑，正在转变为越来越多企业高炉热风炉和焦炉改造新建时的必选技术，高辐射覆层蓄热量的测定方法，正在成为签定高辐射覆层技术合同时的首选检测方法。这个转变清楚地表明了钢铁企业对高辐射覆层技术的认可。

日照钢铁公司技术中心工程师吕定建告诉记者，2010年5月，我公司最先在5#高炉2#热风炉采用高辐射覆层技术。同年8月，公司技术中心组织机动部、原燃料采购部、动力厂、第一第二炼铁厂的技术人员，对热风炉使用高辐射覆层技术的节能效果进行了对比鉴定，结果是节能率达到6.91%，超过了技术协议5%的要求，不到半年时间就收回了投资成本。这一次的工业对比实验使我们尝到了甜头，公司迅速在其他热风炉上进行了推广应用。为了检测高辐射覆层技术的节能效果，除第一座热风炉采用热风炉对比测试外，其它热风炉全部选用的高辐射覆层蓄热量测定的方法。我们认为，该方法简单、科学、直观，避免了热风炉对比测试带来的操作不便、周期长等问题。目前全厂64座热风炉全部应用了高辐射覆层技术，球式热风炉在2.5～3年换球时均涂覆高辐射覆层，现在已是第二轮应用高辐射覆层技术，应用高辐射覆层技术的热风炉已达84座次。经测算，仅此一项，我公司每年获得1亿元左右的节能效益。

苍大强教授认为，在蓄热体通过结构和原有措施改变提高热风炉热效率的传统思路逐步达到极限的情况下，山东慧敏科技公司研发的高辐射覆层这一表面技术提出了一个创新的节能思路。他介绍说，目前，该技术已经在国内60余家钢铁企业的400余座热风炉上应用，到2014年底，实现经济效益60多亿元，减少二氧化碳排放462万吨，节约标准煤187万吨。但是，全国有4000多座高炉热风炉，目前应用高辐射覆层技术的热风炉只有百分之十，节能的潜力巨大，推广应用的前景十分广阔。《高辐射覆层蓄热量的测定与计算方法》行业标准的实施，必将加快高辐射覆层技术的推广应用速度，该技术将会为冶金行业的节能减排和低碳绿色发展作出更大的贡献。