勒辛環形蓄熱陶瓷體及其製作工藝的製作方法
2023-10-05 13:59:09
專利名稱：勒辛環形蓄熱陶瓷體及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於垃圾焚燒的陶瓷蓄熱體，具體是指一種勒辛環形蓄熱陶瓷。
背景技術：
蓄熱燃燒技術對節約能源起到非常重要的作用，蓄熱燃燒技術的溫度效益可達95%,餘熱回收率可達80%以上，NOx排放量可以大大降低。現有的蓄熱材料主要由堇青石質、鈦酸鋁質、鋯英石質、高鋁質、剛玉質、碳化矽質及耐熱鑄鐵或耐熱鋼等，其中堇青石質和鈦酸鋁質的使用溫度都不能超過1300°C ;鋯英石質材料成本較高；剛玉質材料的熱膨脹係數較大，熱震穩定性差；碳化矽質材料不宜用在氧化氣氛下，所以目前應用較為廣泛的是高鋁質蓄熱材料。眾所周知，陶瓷的主要成分就是氧化鋁，因此高鋁質蓄熱材料一般都是用來燒製成陶瓷蓄熱體，目前國內外廣泛使用的瓷質蓄熱體主要有陶瓷蓄熱球和蜂窩蓄熱體，蓄熱瓷球一般適用與空氣分離設備蓄熱器和鋼鐵廠高爐煤氣加熱爐作蓄熱填料，通過對煤氣和空氣進行雙預熱，使燃燒溫度快速達到軋鋼對鋼坯加熱的要求。陶瓷蓄熱球屬於散堆的蓄熱體，其一般為瓷球帶I個或多個孔徑，為使陶瓷蓄熱球的強度下降的太多，陶瓷蓄熱球的孔徑一般不超過7個，而且孔徑直徑較小，儘管陶瓷蓄熱球有孔徑，但是其抗壓強度仍比蜂窩蓄熱體高，陶瓷蓄熱球的缺點就是氣流阻力較大，傳熱性能相比蜂窩蓄熱體更低，而且由於孔徑較小，容易被雜質所堵塞，造成氣流阻力加大，增加生產能耗，降低了煙氣的餘熱的回收效率，同時，由於單位體積換熱面積小，增大了蓄熱室的布置空間，給實際操作帶來困難。蜂窩陶瓷蓄熱體截面孔主要有正方形和正六邊形兩種孔結構，且孔道是相互平行的直通道結構，這種結構大大降低了氣孔流經的阻力。採用蜂窩陶瓷的蓄熱室體積大大減少，可布置足夠量的燒嘴，滿足熱負荷需要。而蜂窩陶瓷的直氣流通道與小球的迷宮式通道相比陶瓷蓄熱球更不易堵塞。但是蜂窩蓄熱體由于格孔邊角部分的熱應力，容易造成蜂窩蓄熱體發生變形，從而導致蜂窩體堵塞，縮短了使用壽命，而蓄熱體互相獨立的平行通道的間壁的存在，限制了蓄熱體內氣流分布的均勻化，影響了蓄熱體的熱利用效率；此外，前後排蜂窩蓄熱體安裝過程中的錯位，容易導致蜂窩體直通道部分堵塞，造成流動阻力增大，影響了蓄熱體的換熱性能，節能效果顯著下降，如果採取複合注模蜂窩蓄熱體，雖然可以避免蜂窩蓄熱體安裝過程中的錯位，但是因為複合注模的蜂窩蓄熱體的體壁相對更厚，制約了 蓄熱體的換熱比表面積的增大，從而使得蓄熱效果大幅下降，而且蜂窩陶瓷造價較為昂貴，當蜂窩蓄熱體需要更換時，往往是需要大面積的更換，造成生產成本上升。但是，無論是陶瓷蓄熱球還是蜂窩蓄熱體，目前它們的抗熱衝擊能力都不能達到1400°C,目前開發出的蜂窩陶瓷蓄熱體僅能在低於1300°C的溫度下使用，日本開發的也不超過1350°C，但工程應用中經常需要蓄熱體在1400°C以上的環境下工作。經查新檢索，目前國內尚未見到使用溫度> 1400°C高溫型蓄熱體製備技術的相關報導。目前，陶瓷蓄熱球和蜂窩蓄熱體主要應用於鋼鐵冶煉行業，不太適用於垃圾焚燒行業，因為垃圾焚燒時，會產生許多顆粒，同時產生致癌物質「二噁英」等有毒有害氣體，而充分燃燒「二噁英」溫度接近1400°C，如果不採用蓄熱技術，很難使燃燒溫度達到充分燃燒「二噁英」的溫度。陶瓷蓄熱球因為孔徑小而少，容易被垃圾焚燒時的顆粒物堵塞，而蜂窩陶瓷造價較高，發生堵塞後需要進行整體更換，更換的成本較高。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術存在的不足，提供了一種換熱性能優良、流動性能優良、單位體積換熱面積大、流動阻力小、生產成本相對較低，安裝方便，可以用於高達1400°C高溫條件，主要用於垃圾焚燒行業的陶瓷蓄熱體。為實現上述目的，本發明採用如下方案
勒辛環形蓄熱陶瓷體，為一中空圓柱形瓷體，在中空圓柱形瓷體內設置有豎向隔板，在中空圓柱形瓷體的外圓周設置有條紋；勒辛環形蓄熱陶瓷體的原材料按重量組份為蘇州土 25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12。上述勒辛環形蓄熱陶瓷體的製作工藝如下工藝流程為選料一實驗一計量配置混合料(加入納米分散劑)一球磨加工一細度分析一出漿一除鐵過篩一榨泥——陳腐——擠坯——修坯——烘乾——選坯——煅燒——冷卻——出窯；具體步驟如下
對各種原料按重量組份稱取蘇州土 25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12進行配製，要求每IOOKg的誤差不超過2%，然後是控制原料磨的細度及水分，細度要求在4-5之間，磨機內水分控制在45%左右；榨泥機壓榨的泥餅的水分控制在25%以下，然後進行陳腐，至少需要陳腐72小時，成型時的泥餅要經過真空練泥機進行練泥，再送入擠坯機進行成型；成型後的半成品需要進行等距切割，產品的長度誤差不超過5%，定期進行抽樣檢查，測量誤差，對誤差超過標準的半成品要銷毀並進行重新練泥，合格的半成品將會送入烘乾室中進行烘乾，待半成品的水分在1%以下才能被送進窯爐煅燒；煅燒時要嚴格控制溫度，一般的燒成時間為36-48小時，燒成時間的長短是根據半成品的水分、環境溫度等來確定，最終的燒成結果是使得產品的吸水率控制在3. 75%以下，在燒成的保溫階段，要求I小時取樣I次，並對樣品進行檢測，確保產品的燒成質量；煅燒完成以後的成品需要進行自然冷卻，冷卻後的成品同樣需要通過檢測、測量來確保產品質量。以下是本發明主要原材料的作用說明
蘇州土可以調節坯料的塑性及成型性能，同時能提高產品的白度。煅燒鋁礬土成本較低且Al2O3含量較高，鉀、鈉含量很低，能夠提高產品的耐高溫性能和耐腐蝕性能，同時煅燒過的鋁礬土能產生剛玉、莫來石，在煅燒時能夠誘導生成更多的莫來石。鈦白粉性質穩定，陶瓷中加入可以降低陶瓷的燒結溫度，提高陶瓷的耐酸鹼性，同時還可以提高陶瓷急冷急熱性能。納米Al2O3粉具有耐高溫的惰性，不屬於活性氧化鋁，幾乎沒有催化活性；耐熱性強，成型性好，晶相穩定、硬度高、尺寸穩定性好，能夠提高陶瓷的緻密性、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和耐磨性能。可以大大加快燒結速率，並降低燒結溫度，而且納米Al2O3可以與蘇州土和求粘土煅燒後生產的SiO2反應生成莫來石。
球粘土是天然的納米材料，有良好的燒結作用和良好的粘合能力，能夠很好的將非可塑性物料結合在一起。同時球粘土具有高可塑性與乾燥強度能夠提高耐火材料的工作性質與乾燥強度，煅燒後形成莫來石。本發明它由瓷體I、隔板2、條紋3組成，其特徵在於隔板2位於瓷球孔中央部位，條紋3在瓷體I的外表上，整體形狀擠壓而成。這樣可以增加蓄熱體的比表面積，從而提高了蓄熱體的換熱性能，同時，蓄熱體中間還設計了一個隔板2，保證了蓄熱室內各蓄熱體間通道的貫通，有利於氣流的通過，氣流通量更大，提高了產品的抗壓強度和在高溫下的熱穩定性，使產品在高溫下不容易變形。蓄熱體採用不規則堆放，氣流會從而不斷的在各種姿勢的蓄熱體中流動，增加了氣體在蓄熱體中滯留的時間，因此溫度很好的保存在蓄熱體中。本發明的效果在於蜂窩蓄熱體安裝更為方便，生產成本比蜂窩蓄熱體低，而且其孔徑比陶瓷蓄熱球的孔徑更大，比表面積及氣體通量都比陶瓷蓄熱球要大，因此其蓄熱性能比陶瓷蓄熱球更好，而且不容易被雜物堵塞，如果有部分蓄熱體被雜物堵塞，只需要將被堵塞的蓄熱體進行更換，但是蜂窩蓄熱體一旦發生堵塞，就需要進行整體更換，成本相對更高。生產成本低、安裝方便，同時其熱震穩定性能好，所以本發明能夠比現有的陶瓷蓄熱球 及蜂窩蓄熱體更優的性能，可用於1400°C高溫條件。
圖I為本發明的勒辛環形蓄熱陶瓷體結構示意 圖中，I、中空圓柱形瓷體,2、豎向隔板，3、條紋
具體實施例方式如圖I所示，勒辛環形蓄熱陶瓷體，為一中空圓柱形瓷體1，在中空圓柱形瓷體I內設置有豎向隔板2，在中空圓柱形瓷體的外圓周設置有條紋3;勒辛環形蓄熱陶瓷體的原材料按重量組份為蘇州土 25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12。工藝流程
選料——實驗——計量配置混合料(加入納米分散劑)——球磨加工——細度分析一出漿一除鐵過篩一榨泥一陳腐一擠坯一修坯一烘乾一選坯一煅燒——冷卻——出窯。對各種原料按重量組份稱取蘇州土 25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12進行配製，要求每IOOKg的誤差不超過2%，然後是控制原料磨的細度及水分，細度要求在4-5之間，磨機內水分控制在45%左右；榨泥機壓榨的泥餅的水分控制在25%以下，然後進行陳腐，至少需要陳腐72小時，成型時的泥餅要經過真空練泥機進行練泥，再送入擠坯機進行成型；成型後的半成品需要進行等距切割，產品的長度誤差不超過5%，定期進行抽樣檢查，測量誤差，對誤差超過標準的半成品要銷毀並進行重新練泥，合格的半成品將會送入烘乾室中進行烘乾，待半成品的水分在1%以下才能被送進窯爐煅燒；煅燒時要嚴格控制溫度，一般的燒成時間為36-48小時，燒成時間的長短是根據半成品的水分、環境溫度等來確定，最終的燒成結果是使得產品的吸水率控制在3. 75%以下，在燒成的保溫階段，要求I小時取樣I次，並對樣品進行檢測，確保產品的燒成質量；煅燒完成以後的成品需要進行自然冷卻，冷卻後的成品同樣需要通過檢測、測量來確保產品質量。本發明結構合理，比表面積大、流動阻力小、單位體積換熱面積大，蓄熱能力強，抗熱衝擊力強 ，安裝方便，適用於垃圾焚燒。
權利要求
1.勒辛環形蓄熱陶瓷體，呈中空圓柱形瓷體，在中空圓柱形瓷體內設置有豎向隔板，在中空圓柱形瓷體的外圓周設置有條紋；其特徵在于勒辛環形蓄熱陶瓷體的原材料按重量組份為蘇州土 25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12。
2.權利要求I所述的勒辛環形蓄熱陶瓷體的製作工藝，工藝流程為選料一實驗——計量配置混合料(加入納米分散劑)——球磨加工——細度分析——出漿——除鐵過篩一榨泥一陳腐一擠坯一修坯一烘乾——選坯一煅燒一冷卻一出窯；其特徵在於，具體步驟如下 (1)、對各種原料按重量組份稱取蘇州土25 30、煅燒鋁礬土 30 45、鈦白粉2 3、納米Al2O3粉2 5、球粘土 5 12進行配製，要求每IOOKg的誤差不超過2% ； (2)、控制原料磨的細度及水分，細度要求在4-5之間，磨機內水分控制在45%左右；榨泥機壓榨的泥餅的水分控制在25%以下； (3)、進行陳腐，至少需要陳腐72小時，成型時的泥餅要經過真空練泥機進行練泥，再送入擠坯機進行成型；成型後的半成品需要進行等距切割，產品的長度誤差不超過5%，定期進行抽樣檢查，測量誤差，對誤差超過標準的半成品要銷毀並進行重新練泥，合格的半成品將會送入烘乾室中進行烘乾，待半成品的水分在1%以下才能被送進窯爐煅燒；煅燒時要嚴格控制溫度，燒成時間為36-48小時，燒成時間的長短是根據半成品的水分、環境溫度等來確定，最終的燒成結果是使得產品的吸水率控制在3. 75%以下，在燒成的保溫階段，要求I小時取樣I次，並對樣品進行檢測，確保產品的燒成質量；煅燒完成以後的成品需要進行自然冷卻，冷卻後的成品同樣需要通過檢測、測量來確保產品質量。
全文摘要
本發明涉及一種用於垃圾焚燒的陶瓷蓄熱體，具體是指一種勒辛環形蓄熱陶瓷。勒辛環形蓄熱陶瓷體，為一中空圓柱形瓷體，在中空圓柱形瓷體內設置有豎向隔板，在中空圓柱形瓷體的外圓周設置有條紋；勒辛環形蓄熱陶瓷體的原材料按重量組份為蘇州土25～30、煅燒鋁礬土30～45、鈦白粉2～3、納米Al2O3粉2～5、球粘土5～12。本發明的陶瓷蓄熱體安裝方便，生產成本低，而且其孔徑比大，比表面積及氣體通量大，蓄熱性能好，不容易被雜物堵塞，同時其熱震穩定性能好，所以本發明能夠比現有的陶瓷蓄熱球及蜂窩蓄熱體更優的性能，可用於1400℃高溫條件。
文檔編號F28D20/00GK102759292SQ20121027296
公開日2012年10月31日 申請日期2012年8月2日 優先權日2012年8月2日
發明者朱建良 申請人:朱建良