一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，利用粉煤灰為原料，并調(diào)整元素摩爾比O：Si：Al=1：1：1，燒結(jié)得到賽隆（sialon）陶瓷粉體；然后加入適量桐油混合，通過冷等靜壓機得到賽隆陶瓷坯體，燒結(jié)成型；根據(jù)不同的需要以及尺寸大小組合賽隆陶瓷件，得到賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置。該裝置具有導(dǎo)熱性強、耐磨耐腐蝕、強度大、低成本、可以大溫差跨度進行熱交換等特性；適用于油、氣為能源的工業(yè)窯爐、冶煉爐、發(fā)電廠及民用鍋爐、空調(diào)、內(nèi)燃機、漁船、燃氣熱水器等熱能設(shè)備，以及車輛排放尾氣治理，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，更具體地說，涉及一種導(dǎo)熱性強、耐磨耐腐蝕、強度大、低成本、可以大溫差跨度進行熱交換等特性的賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]科學(xué)研究分析表明，油氣燃燒尾氣所排放的污染物和廢熱是造成霧霾天氣的主要成因之一，油氣燃燒尾氣排放同時，伴隨污染物排放也會有熱量棄而不用，當(dāng)油氣燃燒排放尾氣進入大氣后，原有油氣燃料中所含氫(H)元素結(jié)合助燃空氣中的氧(O)元素在燃燒過程中形成的氣態(tài)干蒸汽(H2O)遇冷形成水汽，和尾氣或大氣中的顆粒懸浮物結(jié)合，形成混合顆粒，再遇到較大的空氣相對濕度后，就會很快發(fā)生吸濕增長，顆粒的粒徑會增長2倍至3倍，消光系數(shù)會增加8倍至9倍，隨即發(fā)生霧霾天氣。更為嚴(yán)重的是，油氣燃燒產(chǎn)生的碳氫化合物和二氧化氮，在強烈的陽光紫外線照射下，會發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種有刺激性的有機化合物，其產(chǎn)物就是含劇毒的光化學(xué)煙霧。
[0003]熱能裝備尾氣處理裝置的末端排放煙氣溫度，現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17954-2007《工業(yè)鍋爐經(jīng)濟運行》和TSGG0002-2010《鍋爐節(jié)能技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)程》規(guī)定的最低值180°C(其它相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)均高于該值)，有的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值更高，如:燃油燃氣發(fā)電機組尾氣高達40(TC，盡管有其它技術(shù)原因，但尾氣排放溫度高是事實。
[0004]sialon是S1、Al、0、N四種元素的合成詞，中文稱為“賽隆”，作為一種陶瓷，它實際上是Si3N4中S1、N原子被Al和O原子置換所形成的一大類固溶體的總稱。賽隆陶瓷材料具有熱穩(wěn)定性高、抗氧化能力強以及產(chǎn)品尺寸精確度高等優(yōu)良性能；由于賽隆陶瓷是鍵強高的共價化合物，并在空氣中能形成氧化物保護膜，所以還具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，1200°C以下不被氧化，1200-1600°C生成保護膜可防止進一步氧化，并且不被鋁、鉛、錫、銀、黃銅、鎳等很多種熔融金屬或合金所浸潤或腐蝕；賽隆陶瓷材料可用于高溫工程的部件，冶金工業(yè)等方面的高級耐火材料，化工工業(yè)中抗腐蝕部件和密封部件，機械加工工業(yè)的刀具和刃具等；賽隆陶瓷具有高強度、耐高溫的特點，在陶瓷材料中其綜合力學(xué)性能、耐熱震性能、抗氧化性能、耐磨損性能、耐蝕性能好，是熱機部件用陶瓷的優(yōu)選材料之一；在機械工業(yè)，賽隆陶瓷用作軸承滾珠、滾柱、滾球座圈、工模具、新型陶瓷刀具、泵柱賽、心軸密封材料等；在化學(xué)工業(yè)，賽隆陶瓷用作耐磨、耐蝕部件，如球閥、泵體、燃燒汽化器、過濾器等；在治金工業(yè)，由于賽隆陶瓷耐高溫，摩擦系數(shù)小，具有自潤滑性，對多數(shù)金屬、合金溶液穩(wěn)定，因此，可制作金屬材料加工的工模具，如撥管芯棒、擠壓、撥絲模具，軋輥、傳送輥、發(fā)熱體夾具、熱偶套管、金屬熱處理支承件、坩堝，鋁液導(dǎo)管、鋁包內(nèi)襯等；賽隆陶瓷材料在太陽能光伏、電子、軍事和核工業(yè)方面也有廣泛應(yīng)用。但是，市場上純度高的賽隆材料價格很高。
[0005]粉煤灰是一種人工火山灰質(zhì)混合材料，是我國當(dāng)前排量較大的工業(yè)廢渣之一，現(xiàn)階段我國年排渣量已達3000萬噸。隨著電力工業(yè)的發(fā)展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增力口，粉煤灰的處理和利用問題引起人們廣泛的注意。由于煤的灰量變化范圍很廣，而且這一變化不僅發(fā)生在來自世界各地或同一地區(qū)不同煤層的煤中，甚至也發(fā)生在同一煤礦不同的部分的煤中。因此，構(gòu)成粉煤灰的具體化學(xué)成分含量，也就因煤的產(chǎn)地、煤的燃燒方式和程度等不同而有所不同。粉煤灰可以采取一定的工藝技術(shù)方法制備到賽隆陶瓷材料。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明旨在提供一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，制造出的裝置具有導(dǎo)熱性強、耐磨耐腐蝕、強度大、低成本、可以大溫差跨度進行熱交換等特性。
[0007]本發(fā)明提供的一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，包括以下步驟:
(1)取粉煤灰原料在球磨機內(nèi)充分混合并研磨至1000目以下的細顆粒A；
所述粉煤灰中0、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:0: 42.71%— 53.83%, S1:1L 48%?31.14%, Al: 6.40% ?22.91% ；
(2)取細顆粒A進行成分化驗，得到O、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
(3)在以上得知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研磨原料中添加硅粉、鋁粉中的一種或兩種，使得混合料達到摩爾比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ；
(4)把混合料B放入氮化爐內(nèi)進行燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)3.5±0.5小時，降溫出爐，即得到賽隆(sialon)陶瓷粉體；
(5)稱取賽隆(sialon)陶瓷粉體重量，并添加至攪拌機，在攪拌期間逐漸加入桐油，力口入的桐油量為賽隆(sialon)陶瓷粉體重量的5%，得到混合物C ；
(6)把以上攪拌后的混合物C填入裝有模具的冷等靜壓機，升壓速度控制在100噸/分鐘，直至壓力達到1000噸，保壓30分鐘以上，而后泄壓、脫模，得賽隆陶瓷坯體；對坯體進行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯體放入氮化爐內(nèi)燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)8±0.5小時，降溫出爐，得到賽隆陶瓷件；
(8)根據(jù)不同的需要以及尺寸大小組合賽隆陶瓷件，得到賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置。組合時，各組件之間縫隙處采用步驟(5)所得的混合物進行填充。
[0008]本發(fā)明中的賽隆陶瓷坯體可以為不同的形狀，如方形或圓管狀，板條狀，還可以直接成型為如圖1所示的交叉蜂窩狀。上述坯體的形狀根據(jù)不同的模具，可以得到不同形狀的坯體。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置適用于油、氣為能源的工業(yè)窯爐、冶煉爐、發(fā)電廠及民用鍋爐、空調(diào)、內(nèi)燃機、漁船、燃氣熱水器等熱能設(shè)備，以及車輛排放尾氣治理，應(yīng)用范圍廣。
[0010]該裝置可以直接在高溫1800 V，至大氣溫度+20°C (T=TQ+20°C，Ttl指室外地面溫度)范圍內(nèi)不間斷的實施熱能交換，把尾氣溫度下降到水露點溫度以下，讓尾氣中的干蒸汽液化形成的凝結(jié)水溶凝尾氣中的硫化物、氮化物、氟化物等污染物，降低尾氣的直接污染物排放量，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011 ] 圖1為本發(fā)明實施例1的剖面圖。
[0012]圖2為圖1的俯視圖。
[0013]圖3為本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中I為上蓋板,2為下蓋板,3為側(cè)板,4為賽隆陶瓷管,5為填充物；6為第一面，7為第二面,8為換熱通孔一,9為換熱通孔二 ；圖中A為進氣方向。

【具體實施方式】
[0015]下面通過實施例來進一步說明本發(fā)明，但不局限于以下實施例。
[0016]實施例1:
首先提供一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，具體包括以下步驟:
(1)取100kg粉煤灰原料在球磨機內(nèi)充分混合并研磨至1000目以下的細顆粒A；
所述粉煤灰的元素組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:O:47.83%，Si:25.21%，Al:18.91% ；
(2)取細顆粒A進行成分化驗，得到O、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，同上；
(3)在以上得知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研磨原料中添加628kg鋁粉，584.9kg硅粉，使得混合料達到摩爾比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ；
計算依據(jù)為:硅粉的添加量:1000*47.83%*28/16-1000*25.21% = 584.9kg 鋁粉的添加量:1000*47.83%*27/16-1000*18.91% = 618kg
(4)把混合料B放入氮化爐內(nèi)進行燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)3.5±0.5小時，降溫出爐，即得到賽隆(sialon)陶瓷粉體；
(5)稱取100kg重量賽隆(sialon)陶瓷粉體，并添加至攪拌機，在攪拌期間逐漸加入桐油，加入的桐油量為賽隆(sialon)陶瓷粉體重量的5%，加入桐油量為50kg重量，得到混合物C;
(6)把以上攪拌后的混合物C填入裝有模具的冷等靜壓機，升壓速度控制在100噸/分鐘，直至壓力達到1000噸，而后泄壓、脫模，得賽隆陶瓷坯體；對坯體進行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯體放入氮化爐內(nèi)燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)8±0.5小時，降溫出爐，得到賽隆陶瓷坯體；
(8)根據(jù)不同的需要以及尺寸大小組合賽隆陶瓷坯體，得到賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置。組合時，各組件之間縫隙處采用步驟(5)所得的混合物進行填充。
[0017]本實施例選取不同的模具在冷等靜壓機中制造出塞隆陶瓷管，不同結(jié)構(gòu)的塞隆陶瓷板，然后組合成一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣的裝置:
本實施例通過冷等靜壓機制得賽隆陶瓷管10根，尺寸為:外管徑為12mm，壁厚為3mm，長度為650 mm，喇叭口大圓截面直徑為20mm，喇叭口高度為8mm ；
根據(jù)不同的模具按照上述方法制造出三種賽隆陶瓷板:
第一賽隆陶瓷板2塊,尺寸為:500 mm*600 mm*10 mm ;作為側(cè)板；
帶孔的第二賽隆陶瓷板2塊,尺寸為:500 mm*600 mm*10 mm;中間設(shè)有孔，孔徑為200mm ;作為通尾氣的側(cè)板；
帶10孔的第三賽隆陶瓷板2塊，尺寸為:500 mm*500 mm*20 mm ;作為上、下蓋板； 如圖f 2所示，一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣的裝置，其特征在于:包括上蓋板1，下蓋板2,側(cè)板3,裝置整體為長方體結(jié)構(gòu),側(cè)板3共有四塊,分別位于上蓋板和下蓋板的中間，且與上、下蓋板垂直設(shè)置，上蓋板I和下蓋板2上均勻分布有若干個孔，孔間距為18mm，孔內(nèi)設(shè)有賽隆陶瓷管4，賽隆陶瓷管4的管徑為12mm，賽隆陶瓷管4的上端為喇叭狀。其中兩塊相對的側(cè)板上設(shè)有孔，分別為尾氣的進口和出口。
[0018]進一步地，所述賽隆陶瓷管4相鄰兩排之間交錯排列。所述賽隆陶瓷管4與蓋板之間接觸處設(shè)有賽隆陶瓷粉體填充物5。
[0019]具體的制作方法為:
1.取按照設(shè)計圖紙燒結(jié)成型產(chǎn)品，賽隆陶瓷側(cè)板4塊，賽隆陶瓷蓋板2塊，賽隆陶瓷管10根。
[0020]2.檢驗以上產(chǎn)品，要求賽隆陶瓷側(cè)板兩兩對應(yīng)，高度誤差< 3mm之內(nèi)，上、下蓋板對應(yīng)孔中心彡Imm之內(nèi)。
[0021]3.把四塊側(cè)板合圍，外用鐵絲或鋼條固定。
[0022]4.把上、下蓋板分別固定在合圍形成的箱體上、下兩面。
[0023]5.把賽隆陶瓷管從上、下蓋板對應(yīng)的孔依次穿過，設(shè)有喇叭口的一端卡在上蓋板上面。
[0024]6.把賽隆陶瓷粉體使用高溫膠混和成泥狀，填充在側(cè)板與側(cè)板縫隙，上蓋板與側(cè)板縫隙，下蓋板與側(cè)板縫隙，以及賽隆陶瓷管與上、下蓋板接合處，晾干成型。
[0025]實施例2:
首先提供一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，具體包括以下步驟:
具體包括以下步驟:
(1)取10kg粉煤灰原料在球磨機內(nèi)充分混合并研磨至1000目以下的細顆粒A；
所述粉煤灰的元素組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為:0:49.58%，Si:15.42%，Al:22.89% ；
(2)取細顆粒A進行成分化驗，得到O、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù):
(3)在以上得知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研磨原料中添加71.3kg硅粉，60.8kg鋁粉使得混合料達到元素摩爾比O:Si:A1=1:1:1,得到混合料B ；
(4)把混合料B放入氮化爐內(nèi)進行燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)3.5±0.5小時，降溫出爐，即得到賽隆(sialon)陶瓷粉體；
(5)稱取10kg賽隆(sialon)陶瓷粉體，并添加至攪拌機，在攪拌期間逐漸加入桐油，加入的桐油量為賽隆(sialon)陶瓷粉體重量的5%,加入桐油量為5kg重量,得到混合物C ；
(6)把以上攪拌后的混合物C填入裝有模具的冷等靜壓機，升壓速度控制在100噸/分鐘，直至壓力達到1000噸，而后泄壓、脫模，得賽隆陶瓷坯體；對坯體進行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯體放入氮化爐內(nèi)燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)8±0.5小時，降溫出爐，得到賽隆陶瓷件；
(8)根據(jù)不同的需要以及尺寸大小組合賽隆陶瓷件，得到賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置。組合時，各組件之間縫隙處采用步驟(5)所得的混合物進行填充。
[0026]本實施例通過冷等靜壓機制得賽隆陶瓷蜂窩塊，如圖3所示，所述賽隆陶瓷蜂窩塊為正方體結(jié)構(gòu)，尺寸為100*100*100mm，蜂窩塊上設(shè)有換熱通孔，換熱通孔的截面為中空圓形，第一面6和第三面(第一面的對面，圖中未不出)設(shè)有換熱通孔一 8,第二面7和第四面(第二面的對面，圖中未不出)設(shè)有換熱通孔二 9,換熱通孔一 8和換熱通孔二 9垂直交叉排列但不相交。
[0027]所述的換熱通孔一和換熱通孔二的孔徑為5mm,橫向間距為Imm,縱向間距為1mm。
[0028]本實施例中第一面和第三面過尾氣，第二面和第四面過助燃空氣，過助燃空氣面的孔在陶瓷體的最外側(cè)都有，要求過助燃空氣的孔多I列。
[0029]把9塊100*100*100mm蜂窩塊砌成300*300*100mm，各蜂窩塊之間縫隙處采用步驟
(5)所得的混合物進行填充。
【權(quán)利要求】
1.一種賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)取粉煤灰原料在球磨機內(nèi)充分混合并研磨至1000目以下的細顆粒A； (2)取細顆粒A進行成分化驗，得到O、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù): (3)在以上得知質(zhì)量分?jǐn)?shù)的研磨原料中添加硅粉、鋁粉中的一種或兩種，使得混合料達到摩爾比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ； (4)把混合料B放入氮化爐內(nèi)進行燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)3.5±0.5小時，降溫出爐，即得到賽隆陶瓷粉體； (5)稱取賽隆陶瓷粉體重量，并添加至攪拌機，在攪拌期間逐漸加入桐油，加入的桐油量為賽隆陶瓷粉體重量的5%，得到混合物C ； (6)把以上攪拌后的混合物C填入裝有模具的冷等靜壓機，升壓速度控制在100噸/分鐘，直至壓力達到1000噸，保壓30分鐘以上，而后泄壓、脫模，得賽隆陶瓷坯體；對坯體進行修整并烘干； (7)把以上修整烘干后的坯體放入氮化爐內(nèi)燒結(jié)，氮化爐升溫速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮氣氛圍下燒結(jié)8±0.5小時，降溫出爐，得到賽隆陶瓷件； (8)根據(jù)不同的需要以及尺寸大小組合賽隆陶瓷件，得到賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣>j-U ρ?α裝直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，其特征在于:所述步驟(6)得到的賽隆陶瓷坯體為方形、圓管狀、板條狀或交叉蜂窩狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，其特征在于:所述賽隆陶瓷件組合時，各組件之間縫隙處采用步驟(5)所得的混合物進行填充。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賽隆陶瓷治理油氣燃燒尾氣裝置的制造方法，其特征在于:所述粉煤灰中O、S1、Al三種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:0: 42.71%?53.83%，Si: 11.48%?.31.14%, Al: 6.40% ?22.91%。
【文檔編號】C04B35/622GK104402455SQ201410595495
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】陰繼翔, 范燁, 高堅珂, 李靖, 高源 , 李錦萍, 王志英, 張代東, 渠建標(biāo), 晉瑛, 范瑞林 申請人:高堅珂