一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料及製備方法與流程
2023-09-12 13:57:05 1
本發明涉及陶瓷蓄熱材料製造技術領域，具體為一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料及製備方法。
背景技術：
蜂窩陶瓷是一種結構似蜂窩形狀、多孔性的工業陶瓷產品。廣泛應用於蓄熱式燃燒、催化劑載體、工業煙氣處理等，利用蜂窩陶瓷的間壁進行熱交換和化學反應。
電力、冶金、石化工等工業中廣泛使用的工業鍋爐，通過燃燒燃料油或燃料氣產生高溫煙氣，由於燃料、空氣中含有的硫、氮等物質，燃燒後產生酸性氣體，為了防止煙氣中的酸性氣體對設備造成腐蝕，工業窯爐排煙溫度控制在露點腐蝕溫度以上，排煙溫度一般在140℃～200℃，熱效率通常低於 90％，煙氣中部分物理顯熱被浪費，煙氣中的SOX、NOX等有害氣體，對大氣和環境造成汙染。
迴轉式空氣預熱器位於鍋爐的尾部，常發生腐蝕，腐蝕程度與燃料有關，燃用高硫燃料時較為嚴重。該腐蝕主要發生在蓄熱材料的冷段，嚴重時可影響到蓄熱材料及管子外殼等。因腐蝕發生在溫度較低的區域，故通常稱為「低溫腐蝕」。低溫腐蝕 的危害是很大的。它加劇蓄熱材料表面粘結飛灰，堵塞部分通道，使流通阻力增大。嚴重時，冷段蓄熱材料大面積粉碎狀脫落，影響空氣預熱器的正常使用，迫使鍋爐或其他熱力設備停運檢修。
採用耐腐蝕的冷段蓄熱材料以提高抗酸性水膜的腐蝕，是防止及減緩腐蝕及堵灰的另一重要手段。目前傳統的蓄熱材料（換熱元件）具有以下缺點：
1、傳統的蓄熱材料一般都是金屬材料，在接觸酸性強腐蝕煙氣介質，導致換熱器的腐蝕嚴重，並且在酸腐蝕的同時還有固體顆粒對換熱器的運動衝擊，在長期連續使用的情況下很容易破壞。
2、搪瓷換熱元件是一種傳統鋼材防腐工藝，在普通金屬材料塗敷一種無機瓷釉，經950℃高溫燒制而成的防腐產品，它具有耐腐蝕、耐磨損、宜水衝洗等優點，但是仍存在與金屬熱膨脹係數不匹配的缺陷，在經過多次冷熱交替後易破裂，導致金屬與煙氣直接接觸造成使用壽命短。
3、陶瓷球形蓄熱材料易被煙氣裡的雜質和粉塵汙染，由於比表面積小換熱效率低。陶瓷球更換時容易破損，裝入後如堆放不好的話易堵住通風口，達不到最好的蓄熱和釋熱效果。
技術實現要素：
（一）解決的技術問題
針對現有技術的不足，本發明提供了一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料及製備方法，解決了現有蓄熱材料耐磨性能、耐腐蝕性能不高，使用過程中易積灰堵塞、比表面積小換熱效率低、使用壽命短等技術問題，且在迴轉式空預器中，用一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料的紅柱石質蜂窩陶瓷蓄熱體材料（換熱元件）可以代替金屬和搪瓷蓄熱材料。
（二）技術方案
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料，包括蜂窩陶瓷蓄熱體材料，所述蜂窩陶瓷蓄熱體材料包括無機粉料和添加劑，所述添加劑包括有固態粘結劑、潤滑劑，有機增塑保溼劑。
所述無機粉料按各原料所佔重量百分數為：紅柱石10～50%、堇青石10～30%、鋰輝石10～30%、白剛玉5～10%、鉀長石1～10%、高嶺土1～10%、焦寶石5～35%。
所述無機粉料的重量以100份計，加入固態粘結劑為3～7份、潤滑劑2～6份、有機增塑保溼劑0.5～2%。
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料的製備方法，包括以下蜂窩陶瓷生產步驟：
S1、製備坯體：將球磨、捏合、陳腐製得的泥料通過擠出機成型，得到蜂窩體坯體；
S2、乾燥定型：經過微波爐微波定型後放在熱風窯爐乾燥定型；
S3、高溫燒成：先經過1300～1350℃燒制1～2小時，然後將燒制溫度轉為800～850℃燒制0.5～1小時，最後經過1600～1650℃燒制1～2小時，得到蜂窩陶瓷蓄熱體材料。
優選的，所述無機粉料按各原料所佔重量百分數為：紅柱石40～42%、堇青石10～11%、鋰輝石15～16%、白剛玉9～10%、鉀長石8～10%、高嶺土8～10%、焦寶石8～10%；無機粉料的重量以100份計，加入固態粘結劑為5～6份、潤滑劑3～4份、有機增塑保溼劑1～2%。
優選的，所述固態粘結劑為HPMC、CMC的一種或兩種混合物。
優選的，所述潤滑劑為有機潤滑劑，該有機潤滑劑為植物油、硬脂酸的一種或兩種混合物。
優選的，所述有機增塑保溼劑為PEO、PVA的一種或兩種混合物。
優選的，定型和乾燥生產步驟放在熱風乾燥窯內進行，初始定型溫度為65℃，乾燥時間為6～12h。
優選的，微波定型中所述微波爐爐的功率為5～10kW，頻率為2450MHz±50MHz。
（三）有益效果
本發明提供了一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料及製備方法，具備以下有益效果：
（1）本發明用於冷端耐腐蝕、耐磨性能大大優於金屬和搪瓷蓄熱材料。
（2）本發明的紅柱石用陶瓷蓄熱材料，主要用於火力發電廠鍋爐的迴轉式空預器裝置中，還可用於冶金、石化等加熱爐中作為蓄熱材料以及廢氣處理RTO、RCO設備中等，具有環保和節能意義。
具體實施方式
基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限於下面的實施例。
實施例1：
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料，包括蜂窩陶瓷蓄熱體材料，蜂窩陶瓷蓄熱體材料包括無機粉料和添加劑，添加劑包括有固態粘結劑、潤滑劑，有機增塑保溼劑。
無機粉料按各原料所佔重量百分數為：紅柱石10%、堇青石15%、鋰輝石15%、白剛玉10%、鉀長石8%、高嶺土10%、焦寶石32%。
無機粉料的重量以100份計，加入固態粘結劑為5份、潤滑劑4份、有機增塑保溼劑1%。
其中，固態粘結劑HPMC為3份、CMC為2份。
其中，有機潤滑劑植物油為4份。
其中，有機增塑保溼劑PEO為1份。
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料的製備方法，包括以下蜂窩陶瓷生產步驟：
S1、製備坯體：將球磨、捏合、陳腐製得的泥料通過擠出機成型，得到蜂窩體坯體；
S2、乾燥定型：經過微波爐微波定型後放在熱風窯爐乾燥定型；
S3、高溫燒成：先經過1300～1350℃燒制1～2小時，然後將燒制溫度轉為800～850℃燒制0.5～1小時，最後經過1600～1650℃燒制1～2小時，得到蜂窩陶瓷蓄熱體材料。
其中，定型和乾燥生產步驟放在熱風乾燥窯內進行，初始定型溫度為65℃，乾燥時間為12h。
其中，微波定型中微波爐爐的功率為5kW，頻率為2450MHz±50MHz。
經測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為 26～28MPa、體積密度為2.1～2.2g/cm3、抗硫酸侵蝕率為2.8%，滿足迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料的性能要求。本發明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料。
實施例2
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料，包括蜂窩陶瓷蓄熱體材料，蜂窩陶瓷蓄熱體材料包括無機粉料和添加劑，添加劑包括有固態粘結劑、潤滑劑，有機增塑保溼劑。
無機粉料按各原料所佔重量百分數為：紅柱石25%、堇青石13%、鋰輝石15%、白剛玉10%、鉀長石8%、高嶺土9%、焦寶石20%。
無機粉料的重量以100份計，加入固態粘結劑為5份、潤滑劑4份、有機增塑保溼劑1%。
其中，固態粘結劑HPMC為3份、CMC為2份。
其中，有機潤滑劑植物油為4份。
其中，有機增塑保溼劑PEO為1份。
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料的製備方法，包括以下蜂窩陶瓷生產步驟：
S1、製備坯體：將球磨、捏合、陳腐製得的泥料通過擠出機成型，得到蜂窩體坯體；
S2、乾燥定型：經過微波爐微波定型後放在熱風窯爐乾燥定型；
S3、高溫燒成：先經過1300～1350℃燒制1～2小時，然後將燒制溫度轉為800～850℃燒制0.5～1小時，最後經過1600～1650℃燒制1～2小時，得到蜂窩陶瓷蓄熱體材料。
其中，定型和乾燥生產步驟放在熱風乾燥窯內進行，初始定型溫度為65℃，乾燥時間為12h。
其中，微波定型中微波爐爐的功率為5kW，頻率為2450MHz±50MHz。
經測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為 20～23MPa、體積密度為2.1～2.2g/cm3、抗硫酸侵蝕率為3.1%，滿足迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料的性能要求。本發明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料。
實施例3
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料，包括蜂窩陶瓷蓄熱體材料，蜂窩陶瓷蓄熱體材料包括無機粉料和添加劑，添加劑包括有固態粘結劑、潤滑劑，有機增塑保溼劑。
無機粉料按各原料所佔重量百分數為：紅柱石40%、堇青石10%、鋰輝石15%、白剛玉10%、鉀長石8%、高嶺土9%、焦寶石8%。
無機粉料的重量以100份計，加入固態粘結劑為5份、潤滑劑4份、有機增塑保溼劑1%。
其中，固態粘結劑HPMC為3份、CMC為2份。
其中，有機潤滑劑植物油為4份。
其中，有機增塑保溼劑PEO為1份。
一種迴轉式空預器用紅柱石陶瓷蓄熱材料的製備方法，包括以下蜂窩陶瓷生產步驟：
S1、製備坯體：將球磨、捏合、陳腐製得的泥料通過擠出機成型，得到蜂窩體坯體；
S2、乾燥定型：經過微波爐微波定型後放在熱風窯爐乾燥定型；
S3、高溫燒成：先經過1300～1350℃燒制1～2小時，然後將燒制溫度轉為800～850℃燒制0.5～1小時，最後經過1600～1650℃燒制1～2小時，得到蜂窩陶瓷蓄熱體材料。
其中，定型和乾燥生產步驟放在熱風乾燥窯內進行，初始定型溫度為65℃，乾燥時間為12h。
其中，微波定型中微波爐爐的功率為5kW，頻率為2450MHz±50MHz。
經測試，蜂窩陶瓷蓄熱體的抗壓強度為 26～29MPa、體積密度為2.1～2.2g/cm3、抗硫酸侵蝕率為2.8%，滿足迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料的性能要求。本發明的蜂窩陶瓷蓄熱體可作為迴轉式空預器用陶瓷蓄熱材料。
本發明滿足普通規格和薄壁大規格的蜂窩陶瓷蓄熱體材料生產使用要求，該方法製備的蜂窩陶瓷具有較低的熱膨脹係數和良好抗熱衝擊性能，該方法製備的蜂窩陶瓷具有較高的機械強度和耐酸腐蝕性能，具有良好的保溼性能，在空氣中1小時內無開裂，可以不使用微波設備定型，製造成本相對低廉，泥料的成型性能好，擠出壓力小，適合製備薄壁大規格的蜂窩陶瓷蓄熱體。
綜上，本發明在迴轉式空預器用蓄熱材料（換熱元件），陶瓷材料的傳熱性能雖然略差，而用於冷端耐腐蝕、耐磨性能卻大大優於金屬和搪瓷蓄熱材料。
此外，本發明的紅柱石用陶瓷蓄熱材料，主要用於火力發電廠鍋爐的迴轉式空預器裝置中，還可用於冶金、石化等加熱爐中作為蓄熱材料以及廢氣處理RTO、RCO設備中等，具有環保和節能意義。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。