[发明专利]高性能蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及工业炉蓄热式燃烧器上的陶瓷蓄热体，具体地指一种蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺。 

背景技术

蓄热式燃烧技术是目前广泛应用于钢铁冶金、机械、石化、建材、有色冶金等行业工业炉上的节能环保燃烧技术。陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧器完成烟气余热回收利用的中间载体，通过陶瓷蓄热体周期性的蓄热与释热，将高温烟气的热量传递给常温助燃空气或煤气，实现烟气余热的回收和助燃空气或煤气的高温预热，达到节能环保的目的。由此可见，陶瓷蓄热体是蓄热式燃烧器中的关键部件。 

目前，国内外广泛使用正方形格孔的蜂窝蓄热体，其直通气流通道结构大幅度降低了流动阻力，其薄孔壁和正方形格孔的结构特征有效提高了蓄热体的单位体积换热面积及蓄热与释热的换热效率，缩小了蓄热室的安装布置空间。但是，正方形格孔的直角部位存在孔壁结构的突变，导致蓄热体制作过程中的机械应力和使用过程中的热应力集中，容易引起蓄热体的坯体内裂和高温使用条件下的裂纹破损，并促进了高温使用条件下蓄热体格孔角部的粘渣。 

针对上述问题，中国专利号为ZL02238548.7的实用新型专利说明书提供了一种正多边形或圆形格孔的蜂窝陶瓷格子砖，例如正六边形格孔结构，通过扩大格孔边的夹角，达到降低蓄热体应力集中、提高力学强度、延缓孔壁裂纹破损的目的。但根据2004年vol3(3)《热科学与技术》中发表的“高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传热特性分析研究”一文的计算，该格孔结构不利于蓄热体换热比壁面积的提高，降低了蓄热体的换热性能。 

中国专利号为ZL200720084351.0的实用新型专利说明书提供了一 种圆角过渡的正方形格孔蜂窝陶瓷蓄热体，它通过圆滑的过渡结构避免了格孔边角的应力集中，达到了提高蓄热体制作成品率、延缓破损进程、减轻格孔边角挂渣和延长使用寿命的目的。但与其他的蜂窝陶瓷蓄热体一样，由于挤压成型过程中垂直进出料方向的挤压流变性较差，其孔壁基体组织结构较疏松、强度低、导热性差，在高温使用条件下熔渣渗透与侵蚀严重，进而加剧了蓄热体的破损，影响了蓄热体的换热性能。 

发明内容

本发明的目的就是要提供一种孔壁基体组织结构致密、导热系数高、综合力学强度大、格孔应力均匀，从而可降低熔渣渗透、提高换热效率、延长使用寿命的蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺。 

为实现上述目的，本发明所设计的蜂窝陶瓷蓄热体，包括陶瓷基体，所述陶瓷基体上密集分布有蜂窝状格孔，所述蜂窝状格孔的壁面上覆盖有孔壁渗透层；所述孔壁渗透层是将陶瓷基体浸泡在无机化学结合剂水溶液或溶胶结合剂水溶液中，使无机化学结合剂或溶胶结合剂向蜂窝状格孔的壁面内渗透，填充蜂窝状格孔壁面内的细孔，然后取出吹扫、阴干，再经过烘烤形成的。 

进一步地，所述无机化学结合剂水溶液为磷酸水溶液、磷酸二氢铝水溶液中的一种；所述溶胶结合剂水溶液为硅溶胶水溶液、铝溶胶水溶液、硅铝复合溶胶水溶液中的一种。 

更进一步地，所述蜂窝状格孔为正方形、正六边形或圆角过渡的正方形格孔中的一种。 

本发明所设计的蜂窝陶瓷蓄热体的制备工艺，依次包括配料、困料、碾泥、挤压成型、微波烘烤、烘炉烘烤、坯体整形和高温烧成的步骤，该工艺还包括陶瓷基体浸泡步骤，所述陶瓷基体浸泡步骤是在上述微波烘烤与烘炉烘烤步骤之间或在上述高温烧成步骤之后将陶瓷基体浸泡在无机化学结合剂水溶液或溶胶结合剂水溶液中，使无机化学结合剂或溶胶结合剂向陶瓷基体的壁面内渗透，填充陶瓷基体壁面内的细孔，然后将陶瓷基体取出吹扫、阴干，再经过烘烤的步骤。 

进一步地，所述陶瓷基体浸泡步骤中，所采用的无机化学结合剂水溶液为磷酸水溶液、磷酸二氢铝水溶液中的一种；所采用的溶胶结合剂水溶液为硅溶胶水溶液、铝溶胶水溶液、硅铝复合溶胶水溶液中的一种。 

更进一步地，所述陶瓷基体浸泡步骤中，所采用的磷酸水溶液的浓度为30～60(wt)％，所采用的磷酸二氢铝水溶液的浓度为25～40(wt)％；所采用的硅溶胶水溶液、铝溶胶水溶液、硅铝复合溶胶水溶液的浓度均为15～25(wt)％。 

再进一步地，所述陶瓷基体浸泡步骤中，陶瓷基体的浸泡时间为1～24h，最好为4～8h。