[发明专利]一种高性能陶瓷蓄热球生产工艺

说明书

技术领域

本发明专利属于耐火材料领域。

背景技术

蓄热式燃烧技术起源于欧、美、日本等发达国家，但在中国得到了广泛的 应用。

蓄热式燃烧装置由三个主要部件组成：蓄热式烧嘴、蓄热体和四通换向阀。 蓄热体起蓄热和放热作用。它由金属壳体安放蓄热元件(材质分金属质和非金 属质两大类)组成。当高温炉气通过蓄热体时，蓄热元件吸收高温烟气的热量， 并把热量蓄积起来。换向后，低温气体通过蓄热体时蓄热元件放热，把热量传 给低温气体，使之预热至高温。

欧美国家大多使用比表面积较高于蓄热室格子砖的陶瓷球。而日本发明了 比表面积远高于而气流阻力又远小于陶瓷球的薄壁陶瓷蜂窝体，虽然陶瓷蜂窝 体具有体积紧凑小巧、温度波动较小，热回收效率很高和换向设备简单等优点， 但是陶瓷蜂窝体有限的寿命限制它的应用。

对蓄热体的性能有较高的要求，即其透热深度要小(壁薄)、比表面积要大、 材料的比热容要大、导热系数要高、耐热震及抗氧化性要高、以及高温耐压强 度要高等等。

为此，国外广泛研究新的蓄热体材料，并且研究蓄热体的成型方法。

美国专利NO.4598054介绍了蜂窝体的陶瓷材料由20～80％重的堇青石粉料 与20～80％重的固溶结晶相(Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂-MgO-TiO₂-Fe₂O₃组成)粉料混合制 成。所制成的蜂窝体材料的重量百分比化学组成为：SiO₂ 15.7～44％、Al₂O₃29.8～41.0％、Fe₂O₃0.9～8.3％、TiO₂7.0～35.9％、MgO4.9～16.1％。

美国专利NO.4722916，介绍了堇青石相中，固溶入2～10％重的P₂O₅，坯料 在烧成中使P₂O₅转化为AlPO₄。最后，通过酸处理已被烧成的物品，使大多数 P₂O₅逐渐放出，成品中只残留0.1％重的P₂O₅。美国专利NO.4595662介绍，在 40～90％堇青石粉料中加入10～60％重的含有锂辉石固溶结晶相的水晶玻璃粉料 (硅酸锂铝)。由此制成的陶瓷蜂窝体材料的重量化学组成是：SiO₂ 51.5～64.4％、 Al₂O₃ 24.8～33.7％、MgO 5.5～12.4％、Li₂O 0.4～2.7％、TiO₂ 0～5.1％、ZrO₂ 0～1.8％。

上海交通大学李茂德等对陶瓷蓄热体的材料进行了研究，研究结论认为其 中BeO的热物理性能最好，但是在实际应用过程中，这种材料的抗热震性和耐热 强度较差，不能单独使用，需要与Al₂O₃、SiO₂或其他一些陶瓷原料组合使用。

广东工业大学材料与能源学院的李爱菊等，对蓄热体的成份也进行了较系 统的研究，认为堇青石基陶瓷蓄热体具有抗热震性好和价格低廉等优点，但是高 温(1250℃)烟气(尤其是含钠等碱金属蒸气的烟气和含SO₂等酸性气体的烟气)对 堇青石质陶瓷蓄热体的腐蚀性特强，使堇青石蓄热体发生熔融、粘结和挥发，从而 阻塞气流，最后使熔融液被吹跑。莫来石的密度和比热容较大，价格较便宜，在换热 器中有一定的应用市场。与其他材料相比，各种SiC材料都具有很高的热导率， 在高温下具有很高的强度和很好的抗侵蚀性及抗氧化性，并具有优异的抗热震性， 所以，SiC质材料是陶瓷换热器蓄热体的首选材料。

山东工业陶瓷研究设计院的沈君权等[4]对蓄热体的成份配比也进行了研 究，认为普通莫来石质陶瓷作蓄热体是合适的。

上述专利和技术的目的是旨在找到一种由堇青石粉料与不同的固溶相粉料 组成的合适原料配方，以生产出热膨胀系数低、耐热冲击性能好、机械强度高、 化学稳定性好、气体透过率低的陶瓷蜂窝体。

发明内容