CN105300163B - 带孔花形多筋陶瓷填料及其制备方法 - Google Patents

带孔花形多筋陶瓷填料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种带孔花形多筋陶瓷填料及其制备方法，其特征在于：包括陶瓷填料本体，陶瓷填料本体由7个横截面为正六边形的空心柱体相互拼接构成；所述的7个横截面为正六边形的空心柱体分为上、中、下三排，上排和下排分别为两个空心柱体，中排为三个空心柱体；柱体内设置有将空心柱体横截面均分为三等份、且沿着柱体长度方向延伸的分型板。具有使用寿命长、不易老化、稳定性好，耐腐蚀，不易形成二次污染，且导热性能好，比表面积大，易于传质的优点。

Description

带孔花形多筋陶瓷填料及其制备方法
技术领域
本发明涉及化工设备填料领域，尤其涉及一种带孔花形多筋陶瓷填料及其制备方法。
背景技术
自然通风冷却塔是靠塔内外的空气密度差或自然风力形成的空气对流作用进行通风的冷却塔，基本工作原理为热水自主机房通过水泵以一定的压力经过管道、横喉、曲喉、中心喉将循环水压至冷却塔的播水系统内，通过播水管上的小孔将水均匀地播洒在填料上面；干燥的低焓值的空气在风机的作用下由底部入风网进入塔内，热水流经填料表面时形成水膜和空气进行热交换，高湿度高焓值的热风从顶部抽出，冷却水滴入底盆内，经出水管流入主机。一般情况下，进入塔内的空气、是干燥低湿球温度的空气，水和空气之间明显存在着水分子的浓度差和动能压力差，当风机运行时，在塔内静压的作用下，水分子不断地向空气中蒸发，成为水蒸气分子，剩余的水分子的平均动能便会降低，从而使循环水的温度下降。
由上述工作原理可知，其中的填料对于冷却塔的热交换效果起到非常关键的作用；目前，冷却塔使用较多的是塑料S波淋水填料，但是这种填料，以来由于材料的为塑料，容易老化、变质导致使用寿命短、稳定性差，而且耐腐蚀性能低，易形成二次污染，导热性能也比较差；其次，塑料S波淋水填料由于结构为多层成S型的塑料板相互叠加构成的块状，导致其与介质进行热交换的过程阻力大、效率低，而且这种结构的塑料板填料其比表面积比较小，导致交换介质接触面积小，不利于传质。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种使用寿命长、不易老化、稳定性好，耐腐蚀，不易形成二次污染，且导热性能好，比表面积大，易于传质的带孔花形多筋陶瓷填料。
为了解决上述技术问题，本实用采用的技术方案为：一种带孔花形多筋陶瓷填料，包括陶瓷填料本体，陶瓷填料本体由七个横截面为正六边形的空心柱体相互拼接构成；所述的七个横截面为正六边形的空心柱体分为上、中、下三排，上排和下排分别为两个空心柱体，中排为三个空心柱体；七个空心柱体内均设置有将空心柱体横截面均分为三等份、且沿着柱体长度方向延伸的分型板。
采用上述结构，由于柱体采用空心设置，且空心柱体内还设置分型板，可以大大降低填料的阻力，同时也加大了比表面积，提高传质效率。此外，这种结构的填料在使用时彼此棱边进行贴合，结构紧凑，且两端面平整，稳定性高；而陶瓷材料也比传统的塑料S波淋水填料更耐腐蚀，抗老化能力高，不易变质，大大提高了使用寿命和冷却效果，导热性能也得到大幅度提高。
作为优选，所述的陶瓷本体位于外侧的侧壁上沿空心柱体的长度方向设置有凸筋；采用该结构，当多个填料相互拼接放置于冷却塔内时，凸筋的设置可以保证相邻填料之间具有一定的接触缝隙，降低传质阻力、放大湍流效果，同时也可以提高比表面积，从而提高传质与填料之间的接触面积。
作为优选，所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-3:1；采用该结构可以保证填料使用时的稳定性，同时也提高比表面积和传质效率。
作为进一步优选，所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-2.5:1；进一步优选，所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为2-2.5:1。
本发明上述的带孔花形多筋陶瓷填料，该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝5-12份、二氧化硅60-70份、氧化镁10-20份、氧化钠0.01-0.5份、氧化钾0.1-0.5份、氧化钙0.5-2.5份、氧化钛0.1-0.8份、三氧化二铁0.5-2份。
作为进一步优选，该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝8.8份、二氧化硅69份、氧化镁16.9份、氧化钠0.05份、氧化钾0.25份、氧化钙1.83份、氧化钛0.35份、三氧化二铁1.1份。
本发明的上述填料，使用的原料主要采用：高岭土60-80份，煤灰20-40份。
本发明采用上述组分制备的填料，其抗压强度14-20Mpa，体积密度1.5-1.9g/cm3，吸水率13份左右，耐酸度≧99份，耐碱度≧89份，热稳定性在200-20℃试验3次、样品无损坏现象。因此比传统的塑料S波淋水填料具有更加优异的性能。
本发明上述填料的具体制备工艺如下：步骤包括：
(1)首先将原料按照配方比例称取后，与水和球石一起加入球磨机中进行球磨；水的添加量为原料的60-90％，球石的直径为或中的一种，球磨时间8-10小时；
(2)然后将步骤(1)球磨后的浆料，过250目的圆型自动振动筛过筛，然后流向高效永磁除铁器进行除铁；
(3)过筛后的泥浆泵入到榨泥机中进行脱水，脱水到含水量为18％-20％完成脱水，然后将脱水后获得的泥饼密封实效陈腐(将泥料放置在不透日光，不通空气的室内，保持温度10-30℃和湿度10-30％，储存2-20h，以利坯料的氧化和水解反应的进行，从而改善泥料的性能)；
(4)将陈腐好的泥饼经真空练泥机挤压成泥筒，二次真空练泥机模具挤压成填料，挤压好的填料经过3-4小的自然凉干，然后进行烘干，温度50-55℃，烘干时间为4-5小时获得最终填料。
本发明上述方法制备的产品用于各种淋水塔、热电、火电冷却塔，石油、焦化、发电、脱硫、洗苯、脱苯、钢厂精脱硫以及化工、冶金、环保水处理、合成氨等煤化工及精细化工行业。
附图说明
图1本发明的填料结构示意图。
图2本发明的填料主视图结构示意图。
图3本发明的填料局部放大图结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如附图1-3所示：本发明的一种带孔花形多筋陶瓷填料，包括陶瓷填料本体1，陶瓷填料本体1由七个横截面为正六边形的空心柱体2相互拼接构成；所述的七个横截面为正六边形的空心柱体分为上、中、下三排，上排和下排分别为两个空心柱体，中排为三个空心柱体；七个空心柱体内均设置有将空心柱体横截面均分为三等份、且沿着柱体长度方向延伸的分型板3。
采用上述结构，由于柱体采用空心设置，且空心柱体内还设置分型板，可以大大降低填料的阻力，同时也加大了比表面积，提高传质效率。此外，这种结构的填料在使用时彼此棱边进行贴合，结构紧凑，且两端面平整，稳定性高；而陶瓷材料也比传统的塑料S波淋水填料更耐腐蚀，抗老化能力高，不易变质，大大提高了使用寿命和冷却效果，导热性能也得到大幅度提高。
本发明所述的陶瓷本体位于外侧的侧壁上沿空心柱体的长度方向设置有凸筋4；采用该结构，当多个填料相互拼接放置于冷却塔内时，凸筋的设置可以保证相邻填料之间具有一定的接触缝隙，降低传质阻力、放大湍流效果，同时也可以提高比表面积，从而提高传质与填料之间的接触面积。
本发明所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-3:1；采用该结构可以保证填料使用时的稳定性，同时也提高比表面积和传质效率。作为进一步优选，所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-2.5:1；进一步优选，所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为2-2.5:1，本实用优选为2:1。
本发明上述的带孔花形多筋陶瓷填料，具体的制备实施例如下：
实施例1
该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝8.8份、二氧化硅69份、氧化镁16.9份、氧化钠0.05份、氧化钾0.25份、氧化钙1.83份、氧化钛0.35份、三氧化二铁1.1份。
制备步骤为：(1)首先将原料按照配方比例称取后，与水和球石一起加入球磨机中进行球磨；水的添加量为原料的60-90％，球石的直径为的氧化锆珠或不锈钢珠等，球磨时间9小时；(2)然后将步骤(1)球磨后的浆料，过250目的圆型自动振动筛过筛，然后流向高效永磁除铁器进行除铁；(3)过筛后的泥浆泵入到榨泥机中进行脱水，脱水到含水量为20％完成脱水，然后将脱水后获得的泥饼密封实效陈腐(将泥料放置在不透日光，不通空气的室内，保持温度20℃和湿度15％，储存10h，以利坯料的氧化和水解反应的进行，从而改善泥料的性能)；(4)将陈腐好的泥饼经真空练泥机挤压成泥筒，二次真空练泥机模具挤压成填料，挤压好的填料经过3-4小的自然凉干，然后进行烘干，温度53℃，烘干时间为4.5小时获得最终填料。
实施例2
该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝10份、二氧化硅65份、氧化镁15份、氧化钠0.04份、氧化钾0.20份、氧化钙2.0份、氧化钛0.5份、三氧化二铁1.3份。制备步骤同实施例1。
实施例3
该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝8份、二氧化硅63份、氧化镁13份、氧化钠0.03份、氧化钾0.20份、氧化钙1.7份、氧化钛0.40份、三氧化二铁1.5份。制备步骤同实施例1。
本发明制备的填料，与传统的塑料s波相比，其性能如下表1所示：
表1
塑料S波 带孔花形陶瓷
比表面积 120㎡/m3 125㎡/m3
阻力 中 小
冷却效果 良 好
使用寿命 1-3年 50年
稳定程度 不稳定 稳定；热稳定性在200-20℃试验3次、样品无损坏现象
检修 要 否
老化性能 不抗 抗老化
耐腐蚀 易腐蚀 抗腐蚀；耐酸度≧99％，耐碱度≧89％
二次污染 形成 不会
导热性能 差 优
抗压强度 10MPa以下 14-20MPa
体积密度 小于1 1.5-1.9g/cm3
吸水率 无 13
从上表1可以看出，本发明的带孔花形多筋陶瓷填料在技术上的优势：
强度高，使用寿命长，使用年限可达50年。
淋水密度大，冷却效果好，阻力小，导热性能优良，热传递快，散热效果好。
填料通气性好，不结水垢，耐酸碱腐蚀，适用各种水质以及恶劣环境水质的冷却和净化。
装填方便，一次装填，不需维修，终身受益。
陶瓷产品无污染环保效益高。
因此，从技术上带孔花形多筋陶瓷填料有显著的特点。
带孔花形多筋陶瓷填料与塑料S波填料在经济效益方面的比较：
◆在相同比表面积的情况下，两者一次性投资比较：
1、比表面积相同的情况下，带孔花形多筋陶瓷填料比塑料S波填料冷却效果要提高35份，但一次性投入带孔多筋陶瓷填料比塑料S波要高一些。
2、运营成本及维护费用比较，由于带孔花形多筋陶瓷填料难堵塞易清洗，阻力较稳定，故运行成本低，维修费用很少，基本不需维护。
3、带孔花形多筋陶瓷填料使用寿命约是塑料S波15倍以上，因而年摊入生产成本费用低。
4、在相同冷却效果下投资比较如下表2所示：
表2
综上所述，无论从技术上还是从投资效益上来看，带孔花形多筋陶瓷填料都优于塑料S波填料。

Claims (5)

1.一种带孔花形多筋陶瓷填料，其特征在于：包括陶瓷填料本体，陶瓷填料本体由七个横截面为正六边形的空心柱体相互拼接构成；所述的七个横截面为正六边形的空心柱体分为上、中、下三排，上排和下排分别为两个空心柱体，中排为三个空心柱体；七个空心柱体内均设置有将空心柱体横截面均分为三等份、且沿着柱体长度方向延伸的分型板；所述的陶瓷本体位于外侧的侧壁上沿空心柱体的长度方向设置有凸筋；所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-3:1；该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝5-12份 、二氧化硅60-70份、氧化镁10-20份、氧化钠0.01-0.5份、氧化钾0.1-0.5份、氧化钙0.5-2.5份、氧化钛0.1-0.8份、三氧化二铁0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的带孔花形多筋陶瓷填料，其特征在于：所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为1.5-2.5:1。
3.根据权利要求2所述的带孔花形多筋陶瓷填料，其特征在于：所述的空心柱体的高与其正六边形横截面的边长之比为2-2.5:1。
4.根据权利要求1所述的带孔花形多筋陶瓷填料，其特征在于：该填料由以下重量份的各组分组成：三氧化二铝8.8份 、二氧化硅69份、氧化镁16.9份、氧化钠0.05份、氧化钾0.25份、氧化钙1.83份、氧化钛0.35份、三氧化二铁1.1份。
5.根据权利要求4所述的带孔花形多筋陶瓷填料的制备方法，其特征在于：制备步骤包括：
（1）首先将原料按照配方比例称取后，与水和球石一起加入球磨机中进行球磨；水的添加量为原料的60-90%，球石的直径为ø2、ø3、ø4、ø5或ø6中的一种，球磨时间8 -10小时；
（2）然后将步骤（1）球磨后的浆料，过250目的圆型自动振动筛过筛，然后流向高效永磁除铁器进行除铁；
（3）过筛后的泥浆泵入到榨泥机中进行脱水，脱水到含水量为18%-20%完成脱水，然后将脱水后获得的泥饼密封实效陈腐；
（4）将陈腐好的泥饼经真空练泥机挤压成泥筒，二次真空练泥机模具挤压成填料，挤压好的填料经过3-4小的自然凉干，然后进行烘干，温度50-55℃，烘干时间为4-5小时获得最终填料。
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