CN101413665A - 陶瓷燃烧板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于红外辐射器的陶瓷燃烧板，该燃烧板以硅酸锂为主成分。本发明的燃烧板含有0.63～7.6wt％的氧化锂，具有耐高温性和极高的耐用性。

Description

陶瓷燃烧板
技术领域
本发明涉及用于红外辐射器的、以硅酸锂为主成分的陶瓷燃烧板。
背景技术
陶瓷燃烧板用在红外辐射器中，通过气氧混合物在陶瓷燃烧板的表面上的燃烧来产生热。在此过程中，产生了红外线辐射，利用该红外线辐射来生热。与传统的加热系统相比，红外辐射器的优点在于：一方面，红外辐射器可以几乎没有损失地散热，因为热是以红外线辐射的形式散发，不需要任何载体介质来传送能量；另一方面，也避免了在传统燃烧系统中会发生的气流现象。
从前用作燃烧板的陶瓷板的结构比较简单，但现代的陶瓷燃烧板展现出复杂的表面结构，这大大影响了效率和散热性。如今，一块燃烧板包括例如3000～4000个直径为1～1.3mm的孔。燃烧板的所谓深度效应结构(deepness effect structure)类似于蜂巢的均匀排布的蜂房，这样使得比表面积增加，从而增加了传热表面积和辐射产生量。
在红外辐射器领域有可见光辐射器(light radiator)和不可见光辐射器(dark radiator)的不同。可见光辐射器由大气式燃烧器直接加热，通过合适的燃料如天然气或液化气的燃烧来进行工作。所述可见光辐射器通常安装在墙壁或天花板上，常用于加热具有高天花板的绝热不良室；在这种情形下，采用所述可见光辐射器作为红外辐射源比较有利，因为首先是待加热表面直接暴露在辐射之下被加热，其次才是周围气体被加热。可见光辐射器之所以叫可见光辐射器，是因为陶瓷燃烧板上燃料气混合物的可见燃烧会发光。陶瓷燃烧板的温度可达到950℃或更高。
不可见光辐射器也通过氧气-燃料气混合物的燃烧来产生热，但与可见光辐射器不同的是，不可见光辐射器位于一个封闭的辐射管内。通过燃烧产生的热气会加热所述辐射管的表面，而该辐射管的表面主要通过辐射方式来散热。不可见光辐射器主要由具有燃烧板的燃烧器、风扇、辐射管和设在辐射管上方的反射片组成。在现代的不可见光辐射器中，风扇设在燃烧器的前方，将空气迫入系统中，获得层流火焰分布，从而实现辐射管的均匀加热。在这种结构中，风扇不与热尾气接触，这降低了风扇上的机械负载。
现代不可见光辐射器中产生的辐射量可高达65％。
现有技术中已知有用于红外辐射器的燃烧板。例如专利文献DE 2163 498公开了一种用于红外辐射器的燃烧板，所述红外辐射器包括设在辐射侧上的凹陷和彼此平行设置的若干燃烧通道，该燃烧通道从所述板的混合侧伸向辐射侧、用于供应燃料-气体混合物，所述燃烧通道中的至少一个与所述凹陷同心设置，其它燃烧通道分布在所述凹陷的侧上方、处于凹陷与凹陷之间，所述燃烧板的特征是：所述燃烧通道以特定方式分布在所述凹陷和介质材料网的上方，使得产生的火焰的一侧作用在所述凹陷的侧面上、而火焰的另一侧作用在所述介质材料网上，从而使得所述凹陷处的温度约等于所述网的表面温度。这种燃烧板结构代表了目前使用的燃烧板的标准结构。
专利文献DE 94 02 556 U1公开了一种陶瓷的气体燃烧板，该燃烧板通常由堇青石组成。可用粘土或制砖粘土、滑石和氧化铝合成硅酸镁铝来制得所述燃烧板。
专利文献DE 44 45 426 A1公开了一种具有透气燃烧板的辐射燃烧器，所述燃烧板设于纤维材料例如碳化硅纤维的透气区域内，该透气区域由氧化铝基或堇青石基陶瓷构成。
专利文献DE 40 41 061 A1也公开了一种燃烧板。该燃烧板特别适用于平板燃烧器且具有钛酸铝陶瓷基板。特别适于制造所述燃烧板的材料是钛酸铝(Al2TiO5)陶瓷。
专利文献DE 91 16 829公开了一种用于辐射燃烧器的燃烧板，该燃烧板包含氧化铝质的主要部件。
用于制造现有技术中的燃烧板的硅酸铝具有相对较低的燃烧温度(最高1000℃)，该燃烧温度处于红外辐射器的工作温度范围内。这导致了燃烧板上的高负荷。
虽然现有技术中已知硅酸镁如堇青石具有较高的燃烧温度(1300℃)，但是所述硅酸镁或者必须从底面燃烧并与高温原料相混合，或者预燃烧块必须为底层且与燃烧板块相混合、并在低温下被燃烧掉。除了更高的材料负荷之外，这也增加了在制造所述燃烧板时的花费。
发明内容
针对以上现有技术，本发明的目的是提供一种材料有改进的陶瓷燃烧板。
本发明的用于红外辐射器的陶瓷燃烧板含有0.63～7.6wt％的氧化锂成分。
氧化锂含量为0.63～7.6wt％相当于用于制造燃烧板的陶瓷块中的硅酸锂的含量为15wt％(假定硅酸锂中氧化锂的含量为4.2wt％)～100wt％(假定硅酸锂中氧化锂的含量为7.6wt％)。
本发明可以使用天然生成的硅酸锂，例如可采用总分子式为Li2O·Al2O3·8SiO2的、长石(feldspar)型透锂长石(petalite)的硅酸盐，或者总分子式为Li2O·Al2O3·4SiO2的锂辉石(spodumene)。此外，本发明也可使用锂矿石如锂云母或合成的碳酸锂。
除了上述氧化锂成分外，本发明的燃烧板还可包括其它成分，该其它成分为以下氧化物中至少一种：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、Mn3O4、Cr2O3、P2O5或者ZrO2。
优选地，本发明的陶瓷燃烧板可包含的氧化物成分及含量如下表所示：
表1
 
Al2O3 22.0～35.0wt％
SiO2 55.0～70.0wt％
Fe2O3 0.00～8.00wt％
TiO2 0.00～4.00wt％
CaO 0.00～4.00wt％
MgO 0.00～10.0wt％
K2O 0.00～2.00wt％
Na2O 0.00～2.00wt％
Mn3O4 0.00～8.00wt％
Cr2O3 0.00～2.00wt％
P2O5 0.00～1.00wt％
ZrO2 0.00～5.00wt％
Li2O 1.00～7.60wt％
这些氧化物可以以合适的矿物质形式非常容易地添加到用于制造所述陶瓷燃烧板的材料中。
根据本发明，可以采用具有高含量的塑性粘土矿物和高含量的氧化铝的胶粘土。优选地，胶粘土中氧化铝含量大于30wt％。
根据本发明的一种优选实施方式，所用胶粘土中碱的含量小于1.5wt％。
优选地，所用胶粘土中粉石英的含量小于8wt％。此外，根据本发明，也在生产所述陶瓷燃烧板的材料中添加硅酸镁。
在本发明的一个优选实施方式中，前述含氧材料的混合物被添加到用于制造所述陶瓷燃烧板的材料中。
本发明的陶瓷燃烧板在温度大于1100℃时表现出持久的承载能力。此外，本发明的陶瓷燃烧板不像现有技术中的陶瓷燃烧板那么易碎，本发明的陶瓷燃烧板是柔软的，因而其处理更容易。
本发明的陶瓷燃烧板表现出极低的热膨胀性，这降低了所述板的机械负载，还便于将不同温度的板安全固定至支撑系统。本发明的陶瓷燃烧板具有极高的耐温变性，且非常耐用。
可通过在较大范围内调节燃烧温度来控制本发明的陶瓷燃烧板的机械硬度。
例如，当燃烧温度大于或等于1025℃时，本发明的陶瓷燃烧板的标准断裂强度为16～18Kg。燃烧温度上升，则断裂强度增大。燃烧温度为1100℃时，本发明的陶瓷燃烧板的断裂强度高达22Kg。通过升高燃烧温度，可使所述断裂强度增大到24Kg以上。
此外，在制造本发明的陶瓷燃烧板时，不需要任何的预燃烧原料，这使得本发明的板的生产更经济。
具体实施方式
以下为本发明的具体实施例，但本发明的精神不限于该实施例。
实施例1
一种陶瓷燃烧板，其单位质量为1.2g/cm3、孔隙率为54％，所述陶瓷燃烧板含有以下成分：
 
陶瓷板中成分含量/wt％
Al2O3 26.17
SiO2 65.89
Fe2O3 1.36
TiO2 1.05
CaO 0.47
MgO 4.00
K2O 0.66
Na2O 0.29
Mn3O4 0.03
Cr2O3 <0.01
P2O5 0.08
ZrO2 <0.01
Li2O干燥试样 1.49 AAS
退火后重量变化(1025℃)       -0.03
所述陶瓷燃烧板的耐温变性TWB(1-3)值为1，该TWB值的大小通过淬火试验确定。
与等于1的TBW值相对应的所述陶瓷板在950℃下的热膨胀系数约为0.2。

Claims (2)

1.用于红外辐射器的陶瓷燃烧板，其特征在于：所述燃烧板含有0.63～7.6wt％的氧化锂。
2.根据权利要求1所述的陶瓷燃烧板，其特征在于，所述燃烧板还含有至少一种以下氧化物：Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O、Mn3O4、Cr2O3、P2O5或ZrO2。
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