[发明专利]一种堇青石莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机非金属技术领域中的一种蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法，尤其是含有莫来石、堇青石作为陶瓷组分的一种堇青石莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体及其制备方法。

背景技术

从19世纪中期开始，规模大且温度高的炉子如高炉、热风炉、焦炉等就开始采用蓄热燃烧技术回收高温烟气余热，使用蓄热室回收烟气余热后炉子的热效率明显提高。但刚开始的蓄热室内采用格子砖为蓄热体，其传热效率低，蓄热室体积庞大，换向时间长，使用很不灵活，限制了蓄热燃烧技术在其它工业炉上的推广与普及。

上世纪90年代以来，随着能源的紧张，环境污染的严重，节能与环保越来越引起人们的重视，控制系统与蓄热材料的更新使蓄热式燃烧技术得到了重大发展。英国HotWork Development公司与British Gas研究院于1982年合作开发了一座使用陶瓷小球作为蓄热体的新型蓄热式加热炉，其节能效果显著。它可以将助燃空气加热到燃气的燃点以上，使平均燃烧温度和热利用效率提高，但由于温度高导致氮氧化物排放浓度增加。采用陶瓷小球或蜂窝陶瓷体代替格子砖用于工业炉的余热回收是蓄热方式的一个飞跃，不仅提高了蓄热效率，也使高温空气燃烧技术的推广成为可能。

蓄热燃烧技术是高温燃烧领域一种古老而年轻的节能环保技术，蓄热燃烧系统温度效益及热效益的高低，直接取决于蓄热体的性能。20世纪80年代，蓄热体开发取得突破，出现了小直径球状及点焊状(卵石状)陶瓷体，使蓄热结构紧凑，与烧咀成一体，但使用中产生的压降大，热面积也有限。

上世纪90年代初，日本科学家首先发明了高温空气燃烧技术(HTAC)，该技术通过换向装置使两个蓄热室交替吸热放热，最大限度地回收烟气的热量，再把炉内的助燃空气和煤气加热到1000℃以上，即使低热值的劣质燃料也能实现稳定着火和高效燃烧。该热燃烧技术的蜂窝陶瓷蓄热体长期使用温度达1500℃，抗压强度高(在蓄热室不倒塌12个月)。比表面积是球的5倍以上，传热能力大4-5倍，气流阻力只有球的1/3。该技术通过换向装置使两个蓄热室交替吸热放热，最大程度的回收烟气。再把炉内的助燃空气和煤气加热到1000℃以上，即使低热值的劣质燃料也能实现稳定着火和高效燃烧，节约燃料可达40-70％，产量提高15％以上，钢坯氧化烧损下降40％以上，NOx排放小于100ppm，排放的烟气温度低于150℃，大大降低了地球大气的温室效应。目前HTAC技术被广泛用于钢铁、机械、建材、石化、有色金属冶炼等行业的各种加热炉、热风炉、热处理炉、裂解炉、烘烤器、熔化炉、均热炉、油气锅炉等窑炉中。如果全国大多数工业窑炉都采用HTAC技术，其经济效益和社会效益不可估量，将极大在缓解能源紧缺的状况，并改善人类的生存环境。而应用实践表明，HTAC技术的关键是能否研制出高性能的蜂窝陶瓷蓄热体。高性能的蜂窝陶瓷蓄热体必须具有耐高温、抗腐蚀、热震稳定性好、强度高、蓄热量大、导热性能好等优点。

蜂窝陶瓷蓄热体采用严格的配料配方，对粉体进行球磨，添加粘结剂，助烧结剂等进行搅拌捏合，经过时效处理、练泥处理、挤压成型、定型、切坯高温焙烧而成。

目前，现有的蜂窝陶瓷蓄热体存在以下问题：有的是使用温度达不到预期要求的温度；有的是使用周期短，最短的不达一月，最长时间也就半年左右。

发明内容

针对上述现有蜂窝陶瓷蓄热体所存在的问题，本发明的目的是提供一种高温强度好、蓄热能力高、换热速度快、热震稳定性好，使用温度超过1400℃的蜂窝陶瓷蓄热体。

提供一种上述蜂窝陶瓷蓄热体的制备方法，使制得的蓄热体具有良好的烧结和综合物理性能，是本发明的另一发明目的。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案。

一种堇青石莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体，将由陶瓷粉末和辅料混合后制备得的塑性泥料，经过粗炼、陈腐、真空炼泥、挤压成型、干燥烧结后获得；其特征在于：所述陶瓷粉末是由以下述重量百分数的原料组成：

所述辅料包括胶水、甘油、水和纤维素，且所述塑性泥料由陶瓷粉末和辅料按以下重量百分数组成：

更进一步地，所述蜂窝陶瓷蓄热体呈直孔中通结构。

一种用于制备上述堇青石莫来石质蜂窝陶瓷蓄热体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)陶瓷粉末制备步骤

按照以下重量百分数混合各种原料得到陶瓷粉末：

b)塑性泥料制备步骤

将所述陶瓷粉末和包括胶水、甘油、水、纤维素的辅料按照以下重量百分数混合得到塑性泥料：