CN104987077A

CN104987077A - 一种新型蜂窝陶瓷蓄热体及制备工艺

Info

Publication number: CN104987077A
Application number: CN201510375899.XA
Authority: CN
Inventors: 吴道君; 李军营; 杨晓波; 程登峰
Original assignee: Hubei Shenwu Thermal Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Hubei Shenwu Thermal Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2015-06-27
Filing date: 2015-06-27
Publication date: 2015-10-21
Also published as: CN106083138A; CN106083137A; CN106083142A; CN106083139A; CN106431383A; CN106083140A; CN106083135A; CN106083141A; CN106083136A; CN106083134A

Abstract

一种新型蜂窝陶瓷蓄热体，包括蓄热体，其特征是所述蓄热体的截面形状为正方形、长方形、半圆形、弓形或扇形，蓄热体内部设有大小均匀且呈平行或交错排列的孔，孔面形状为方形、三角形、圆形、五边形或六边形。本发明具有换热效率高、不易堵塞、排尘性能良好等特点。本发明中的截面尺寸大，长径比高，安装后沿气流方向通道畅通，阻力小，积灰少。本发明中工艺流程的捏合充分将原料搅拌均匀，在相对真空度不得低于-0.08MPa保证材料的质量；本发明采用陶瓷材料节约资源、绿色环保产品。

Description

一种新型蜂窝陶瓷蓄热体及制备工艺

技术领域

本发明属于工业节能、减排设备领域，尤其涉及一种新型蜂窝陶瓷蓄热体及制备工艺。

背景技术

蓄热式燃烧技术已经在工业炉上获得广泛应用，其技术核心之一是高温蓄热蜂窝体。蓄热式蜂窝陶瓷由于良好的蓄放热性能、高温性能和抗热冲击性能，替代了传统的蓄热式小球、格子砖。

蜂窝陶瓷的换热面积与蜂窝陶瓷孔径和壁厚有直接关系。蜂窝陶瓷产品孔径越小、壁厚越薄，表面积越大，换热面积也越大，换热效率也越高。但应用过程中，有很多原因使蜂窝体无法使用，堵塞就是其中一种。当蜂窝体尺寸小、长度短时，蓄热室由多个小的蜂窝体拼装而成，蜂窝体之间有一定间隙。这样就造成任何两个蜂窝体之间的气流孔是断开的且存在严重的错位现象。烟气中的灰尘和颗粒物在蜂窝体之间的交错部位沉积，最后堵住气流通孔，蜂窝体性能再好也无法发挥。

发明内容

本发明提供一种新型蜂窝陶瓷蓄热体及制备工艺，用以解决现有易堵塞、浪费大、热换效率低等技术问题。

为了解决以上技术问题,本发明所采取的技术方案是：一种新型蜂窝陶瓷蓄热体，包括蓄热体，其特征是所述蓄热体的截面形状为正方形、长方形、半圆形、弓形或扇形，蓄热体内部设有大小均匀且呈平行或交错排列的孔，孔面形状为方形、三角形、圆形、五边形或六边形。

作为优选，所述蓄热体截面尺寸≥150mm，长径比≥3。

一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：（1）干混：首先将无机粉料加入球磨机中，干混6～8小时，过80目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60重量份～70重量份，硅粉10重量份～30重量份，氮化硅5重量份～10重量份，氧化铝微粉2重量份～8重量份，二氧化硅2重量份～5重量份，氧化钙1.0重量份～2.5重量份、氮化硼1.0重量份～2.5重量份；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素2～3重量份、羟乙基纤维素1～2重量份、氰乙基纤维素1～2重量份、聚乙烯醇1～2重量份，聚环氧乙烷1～2重量份、聚氧化乙烯1～2重量份、聚乙二醇4001～2重量份（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油；（4）初练：将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度≥-0.05MPa，练成密实的泥料块；（5）陈腐：将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为8～25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间≥24h；（6）精炼并过滤；（7）采用卧式真空挤出机挤出成型；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小时，可以预防裂纹产生，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。

作为优选，所述添加剂包括有机粘接剂、水、润滑油，其中有机粘接剂可以在干混工序加入，也可在捏合工序加入。

本发明具有换热效率高、不易堵塞、排尘性能良好等特点。本发明中的截面尺寸大，长径比高，安装后沿气流方向通道畅通，阻力小，积灰少。本发明中工艺流程的捏合充分将原料搅拌均匀，在相对真空度不得低于-0.08MPa保证材料的质量；本发明采用陶瓷材料节约资源、绿色环保产品。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

该新型蜂窝陶瓷蓄热体的截面形状为正方形、长方形、半圆形、弓形或扇形，蓄热体截面尺寸≥150mm，长径比≥ 3，蓄热体内部设有大小均匀且呈平行或交错排列的孔，孔面形状为方形、三角形、圆形、五边形或六边形，孔状根据自己所需求选择；截面尺寸大，长径比高，安装后沿气流方向通道畅通，阻力小，积灰少。

实施例一：

该新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：制作的蓄热式蜂窝体截面呈正方形；（1）干混，首先将无机粉料加入球磨机中，干混4小时，过100目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60重量份，硅粉24重量份，氮化硅10重量份，氧化铝微粉2重量份，二氧化硅2重量份，氧化钙1.0重量份、氮化硼1.0重量份；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素2重量份、羟乙基纤维素1重量份、氰乙基纤维素1重量份、聚乙烯醇1重量份，聚环氧乙烷1重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）1重量份；（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油，捏合时，加入400kg料后，边搅拌边分5次加入水，水加完后继续搅拌5分钟并一次性加入桐油，20分钟后停止搅拌；（4）初练，经真空挤制机在相对真空度均为-0.09MPa中初练，练成密实的泥料块；（5）陈腐，将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为8℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间26h；（6）精炼，过滤，再经真空挤制机精炼后，在相对真空度均为-0.09MPa中进行，再经过滤机过滤；（7）挤出成型，在卧式挤出机挤成540mm长的湿坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小时，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。性能指标：耐硫酸侵蚀率≤0.5%（GB/T17601-2008）；蓄热能力≥600 J/Kg.k；抗热冲击≥30次（400℃风冷）；抗压强度≥53MPa；耐磨性≤0.8

实施例二：

该新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：制作的蓄热式蜂窝体截面呈正方形；（1）干混，首先将无机粉料加入球磨机中，干混6小时，过80目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅70重量份，硅粉10重量份，氮化硅5重量份，氧化铝微粉5重量份，二氧化硅5重量份，氧化钙2.5重量份、氮化硼2.5重量份；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素3重量份、羟乙基纤维素2重量份、氰乙基纤维素1重量份、聚乙烯醇1重量份，聚环氧乙烷2重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）2重量份；（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油，捏合时，加入400kg料后，边搅拌边分3次加入水，水加完后继续搅拌2分钟分两次加入桐油，30分钟后停止搅拌；（4）初练，经真空挤制机在相对真空度均为-0.08MPa中初练，练成密实的泥料块；（5）陈腐将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为12℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间24h；（6）精炼，过滤，再经真空挤制机精炼后，在相对真空度均为-0.08MPa中进行；（7）挤出成型，在卧式挤出机挤成1050mm长的湿坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小时，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。性能指标：耐硫酸侵蚀率≤0.5%（GB/T17601-2008）；蓄热能力≥600 J/Kg.k；抗热冲击≥30次（400℃风冷）；抗压强度≥50MPa；耐磨性≤0.8

实施例三：

该新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：制作的蓄热式蜂窝体截面呈长方形；（1）干混，首先将无机粉料加入球磨机中，按所需粉料加入球磨机中，干混3小时，过80目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅65重量份，硅粉10重量份，氮化硅10重量份，氧化铝微粉5重量份，二氧化硅5重量份，氧化钙2.5重量份、氮化硼2.5重量份；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素3重量份、羟乙基纤维素1重量份、氰乙基纤维素2重量份、聚乙烯醇1重量份，聚环氧乙烷2重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）2重量份；（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油，捏合时，加入400kg料后，搅拌15min后先加入一半的水，继续搅拌5分钟后加入一半的菜籽油，过5分钟后加入剩下的水和菜籽油，再过20分钟后停止搅拌；（4）初练，经真空挤制机在相对真空度均为-0.08MPa中初练，练成密实的泥料块；（5）陈腐，将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为20℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间26h；（6）精炼，过滤，再经真空挤制机精炼后，在相对真空度均为-0.09MPa中进行，再经过滤机过滤；（7）挤出成型，在卧式挤出机挤成880mm长的湿坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小时，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。性能指标：耐硫酸侵蚀率≤0.5%（GB/T17601-2008）；蓄热能力≥600 J/Kg.k；抗热冲击≥30次（400℃风冷）；抗压强度≥51MPa；耐磨性≤0.8

实施例四：

该新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：制作的蓄热式蜂窝体截面呈半圆形；（1）干混，首先将无机粉料加入球磨机中，按所需粉料加入球磨机中，干混6小时，过120目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅65重量份，硅粉16重量份，氮化硅10重量份，氧化铝微粉2重量份，二氧化硅5重量份，氧化钙1.0重量份、氮化硼1.0重量份；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素3重量份、羟乙基纤维素1重量份、氰乙基纤维素2重量份、聚乙烯醇1重量份，聚环氧乙烷2重量份、聚氧化乙烯1重量份、（聚乙二醇400）2重量份；（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油，捏合时，加入400kg料后，搅拌20min后一次性加入水，继续搅拌5分钟后加入所有的菜籽油，捏合过30分钟后停止搅拌；（4）初练，经真空挤制机在相对真空度均为～0.08MPa中初练，练成密实的泥料块；（5）陈腐，将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间29h；（6）精炼，过滤，再经真空挤制机精炼后，在相对真空度均为～0.06MPa中进行，再经过滤机过滤；（7）挤出成型，，在卧式挤出机挤成660mm长的湿坯；（8）首先采用蒸汽熏蒸2小时，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。性能指标：耐硫酸侵蚀率≤0.5%（GB/T17601-2008）；蓄热能力≥600 J/Kg.k；抗热冲击≥30次（400℃风冷）；抗压强度≥52MPa；耐磨性≤0.8

最后，应当指出，以上具体实施方式仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述具体实施方式，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种新型蜂窝陶瓷蓄热体，包括蓄热体，其特征是所述蓄热体的截面形状为正方形、长方形、半圆形、弓形或扇形，蓄热体内部设有大小均匀且呈平行或交错排列的孔，孔面形状为方形、三角形、圆形、五边形或六边形。

2.根据权利要求1所述一种新型蜂窝陶瓷蓄热体，其特征是所述蓄热体截面尺寸≥150mm，长径比≥3。

3.一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其制备工艺为：（1）干混：首先将无机粉料加入球磨机中，干混6-8小时，过80目的筛网，无机粉料包括以下重量配比的组分：碳化硅60%~70%，硅粉10%~30%，氮化硅5%~10%，氧化铝微粉2%~8%，二氧化硅2%~5%，氧化钙1.0%~2.5%、氮化硼1.0%~2.5%；（2）加添加剂，添加剂为粉料的5%，添加剂成分为甲基纤维素2-3份、羟乙基纤维素1-2份、氰乙基纤维素1-2份、聚乙烯醇1-2份，聚环氧乙烷1-2份、聚氧化乙烯1-2份、聚乙二醇4001-2份（3）捏合，在捏合机中边搅拌边加入水和润滑油；（4）初练：将泥料在真空练泥机上进行初练，初练时练泥机真空度≥-0.05MPa，练成密实的泥料块；（5）陈腐：将泥料块置于环境为3℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间5h，再将泥料块置于环境为8~25℃的陈腐室内进行陈腐，陈腐时间≥24h；（6）精炼并过滤；（7）采用卧式真空挤出机挤出成型；（8）首先采用蒸汽干燥2小时，然后放入微波炉，微波干燥15分钟，再送入热风炉采用热风干燥1小时；（9）切割，烧结：对坯料进行切割，然后在氮化室中进行烧成，最高烧成温度为1450℃，烧成时间96h后制得成品。

4.根据权利要求3所述一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其特征是所述添加剂包括有机粘接剂、水、润滑油，其中有机粘接剂可以在干混工序加入，也可在捏合工序加入。

5.根据权利要求3所述一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其特征是所述初练和精炼工序需在真空下进行，相对真空度不得低于-0.08MPa。

6.根据权利要求3所述一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其特征是所述挤出成型采用卧式真空挤出机。

7.根据权利要求3所述一种新型蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，其特征是所述干燥可以采用微波干燥、热风干燥、蒸汽干燥，或这几种干燥方式的组合。