一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，利用粉煤灰为原料，并调整元素摩尔比O：Si：Al=1：1：1，烧结得到赛隆（sialon）陶瓷粉体；然后加入适量桐油混合，通过冷等静压机得到赛隆陶瓷坯体，烧结成型；根据不同的需要以及尺寸大小组合赛隆陶瓷件，得到赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置。该装置具有导热性强、耐磨耐腐蚀、强度大、低成本、可以大温差跨度进行热交换等特性；适用于油、气为能源的工业窑炉、冶炼炉、发电厂及民用锅炉、空调、内燃机、渔船、燃气热水器等热能设备，以及车辆排放尾气治理，应用范围广。
【专利说明】一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，更具体地说，涉及一种导热性强、耐磨耐腐蚀、强度大、低成本、可以大温差跨度进行热交换等特性的赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法。
【背景技术】
[0002]科学研究分析表明，油气燃烧尾气所排放的污染物和废热是造成雾霾天气的主要成因之一，油气燃烧尾气排放同时，伴随污染物排放也会有热量弃而不用，当油气燃烧排放尾气进入大气后，原有油气燃料中所含氢(H)元素结合助燃空气中的氧(O)元素在燃烧过程中形成的气态干蒸汽(H2O)遇冷形成水汽，和尾气或大气中的颗粒悬浮物结合，形成混合颗粒，再遇到较大的空气相对湿度后，就会很快发生吸湿增长，颗粒的粒径会增长2倍至3倍，消光系数会增加8倍至9倍，随即发生雾霾天气。更为严重的是，油气燃烧产生的碳氢化合物和二氧化氮，在强烈的阳光紫外线照射下，会发生光化学反应，产生一种有刺激性的有机化合物，其产物就是含剧毒的光化学烟雾。
[0003]热能装备尾气处理装置的末端排放烟气温度，现行国家标准GB/T17954-2007《工业锅炉经济运行》和TSGG0002-2010《锅炉节能技术监督管理规程》规定的最低值180°C(其它相关的行业标准或国家标准均高于该值)，有的行业标准数值更高，如:燃油燃气发电机组尾气高达40(TC，尽管有其它技术原因，但尾气排放温度高是事实。
[0004]sialon是S1、Al、0、N四种元素的合成词，中文称为“赛隆”，作为一种陶瓷，它实际上是Si3N4中S1、N原子被Al和O原子置换所形成的一大类固溶体的总称。赛隆陶瓷材料具有热稳定性高、抗氧化能力强以及产品尺寸精确度高等优良性能；由于赛隆陶瓷是键强高的共价化合物，并在空气中能形成氧化物保护膜，所以还具有良好的化学稳定性，1200°C以下不被氧化，1200-1600°C生成保护膜可防止进一步氧化，并且不被铝、铅、锡、银、黄铜、镍等很多种熔融金属或合金所浸润或腐蚀；赛隆陶瓷材料可用于高温工程的部件，冶金工业等方面的高级耐火材料，化工工业中抗腐蚀部件和密封部件，机械加工工业的刀具和刃具等；赛隆陶瓷具有高强度、耐高温的特点，在陶瓷材料中其综合力学性能、耐热震性能、抗氧化性能、耐磨损性能、耐蚀性能好，是热机部件用陶瓷的优选材料之一；在机械工业，赛隆陶瓷用作轴承滚珠、滚柱、滚球座圈、工模具、新型陶瓷刀具、泵柱赛、心轴密封材料等；在化学工业，赛隆陶瓷用作耐磨、耐蚀部件，如球阀、泵体、燃烧汽化器、过滤器等；在治金工业，由于赛隆陶瓷耐高温，摩擦系数小，具有自润滑性，对多数金属、合金溶液稳定，因此，可制作金属材料加工的工模具，如拨管芯棒、挤压、拨丝模具，轧辊、传送辊、发热体夹具、热偶套管、金属热处理支承件、坩埚，铝液导管、铝包内衬等；赛隆陶瓷材料在太阳能光伏、电子、军事和核工业方面也有广泛应用。但是，市场上纯度高的赛隆材料价格很高。
[0005]粉煤灰是一种人工火山灰质混合材料，是我国当前排量较大的工业废渣之一，现阶段我国年排渣量已达3000万吨。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增力口，粉煤灰的处理和利用问题引起人们广泛的注意。由于煤的灰量变化范围很广，而且这一变化不仅发生在来自世界各地或同一地区不同煤层的煤中，甚至也发生在同一煤矿不同的部分的煤中。因此，构成粉煤灰的具体化学成分含量，也就因煤的产地、煤的燃烧方式和程度等不同而有所不同。粉煤灰可以采取一定的工艺技术方法制备到赛隆陶瓷材料。
【发明内容】
[0006]本发明旨在提供一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，制造出的装置具有导热性强、耐磨耐腐蚀、强度大、低成本、可以大温差跨度进行热交换等特性。
[0007]本发明提供的一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，包括以下步骤:
(1)取粉煤灰原料在球磨机内充分混合并研磨至1000目以下的细颗粒A；
所述粉煤灰中0、S1、Al三种元素的质量分数为:0: 42.71%— 53.83%, S1:1L 48%?31.14%, Al: 6.40% ?22.91% ；
(2)取细颗粒A进行成分化验，得到O、S1、Al三种元素的质量分数；
(3)在以上得知质量分数的研磨原料中添加硅粉、铝粉中的一种或两种，使得混合料达到摩尔比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ；
(4)把混合料B放入氮化炉内进行烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结3.5±0.5小时，降温出炉，即得到赛隆(sialon)陶瓷粉体；
(5)称取赛隆(sialon)陶瓷粉体重量，并添加至搅拌机，在搅拌期间逐渐加入桐油，力口入的桐油量为赛隆(sialon)陶瓷粉体重量的5%，得到混合物C ；
(6)把以上搅拌后的混合物C填入装有模具的冷等静压机，升压速度控制在100吨/分钟，直至压力达到1000吨，保压30分钟以上，而后泄压、脱模，得赛隆陶瓷坯体；对坯体进行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯体放入氮化炉内烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结8±0.5小时，降温出炉，得到赛隆陶瓷件；
(8)根据不同的需要以及尺寸大小组合赛隆陶瓷件，得到赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置。组合时，各组件之间缝隙处采用步骤(5)所得的混合物进行填充。
[0008]本发明中的赛隆陶瓷坯体可以为不同的形状，如方形或圆管状，板条状，还可以直接成型为如图1所示的交叉蜂窝状。上述坯体的形状根据不同的模具，可以得到不同形状的坯体。
[0009]本发明的有益效果:
赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置适用于油、气为能源的工业窑炉、冶炼炉、发电厂及民用锅炉、空调、内燃机、渔船、燃气热水器等热能设备，以及车辆排放尾气治理，应用范围广。
[0010]该装置可以直接在高温1800 V，至大气温度+20°C (T=TQ+20°C，Ttl指室外地面温度)范围内不间断的实施热能交换，把尾气温度下降到水露点温度以下，让尾气中的干蒸汽液化形成的凝结水溶凝尾气中的硫化物、氮化物、氟化物等污染物，降低尾气的直接污染物排放量，实现节能环保目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0011 ] 图1为本发明实施例1的剖面图。
[0012]图2为图1的俯视图。
[0013]图3为本发明实施例2的结构示意图。
[0014]图中I为上盖板,2为下盖板,3为侧板,4为赛隆陶瓷管,5为填充物；6为第一面，7为第二面,8为换热通孔一,9为换热通孔二 ；图中A为进气方向。
【具体实施方式】
[0015]下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
[0016]实施例1:
首先提供一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，具体包括以下步骤:
(1)取100kg粉煤灰原料在球磨机内充分混合并研磨至1000目以下的细颗粒A；
所述粉煤灰的元素组成(质量分数)为:O:47.83%，Si:25.21%，Al:18.91% ；
(2)取细颗粒A进行成分化验，得到O、S1、Al三种元素的质量分数，同上；
(3)在以上得知质量分数的研磨原料中添加628kg铝粉，584.9kg硅粉，使得混合料达到摩尔比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ；
计算依据为:硅粉的添加量:1000*47.83%*28/16-1000*25.21% = 584.9kg 铝粉的添加量:1000*47.83%*27/16-1000*18.91% = 618kg
(4)把混合料B放入氮化炉内进行烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结3.5±0.5小时，降温出炉，即得到赛隆(sialon)陶瓷粉体；
(5)称取100kg重量赛隆(sialon)陶瓷粉体，并添加至搅拌机，在搅拌期间逐渐加入桐油，加入的桐油量为赛隆(sialon)陶瓷粉体重量的5%，加入桐油量为50kg重量，得到混合物C;
(6)把以上搅拌后的混合物C填入装有模具的冷等静压机，升压速度控制在100吨/分钟，直至压力达到1000吨，而后泄压、脱模，得赛隆陶瓷坯体；对坯体进行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯体放入氮化炉内烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结8±0.5小时，降温出炉，得到赛隆陶瓷坯体；
(8)根据不同的需要以及尺寸大小组合赛隆陶瓷坯体，得到赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置。组合时，各组件之间缝隙处采用步骤(5)所得的混合物进行填充。
[0017]本实施例选取不同的模具在冷等静压机中制造出塞隆陶瓷管，不同结构的塞隆陶瓷板，然后组合成一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气的装置:
本实施例通过冷等静压机制得赛隆陶瓷管10根，尺寸为:外管径为12mm，壁厚为3mm，长度为650 mm，喇叭口大圆截面直径为20mm，喇叭口高度为8mm ；
根据不同的模具按照上述方法制造出三种赛隆陶瓷板:
第一赛隆陶瓷板2块,尺寸为:500 mm*600 mm*10 mm ;作为侧板；
带孔的第二赛隆陶瓷板2块,尺寸为:500 mm*600 mm*10 mm;中间设有孔，孔径为200mm ;作为通尾气的侧板；
带10孔的第三赛隆陶瓷板2块，尺寸为:500 mm*500 mm*20 mm ;作为上、下盖板； 如图f 2所示，一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气的装置，其特征在于:包括上盖板1，下盖板2,侧板3,装置整体为长方体结构,侧板3共有四块,分别位于上盖板和下盖板的中间，且与上、下盖板垂直设置，上盖板I和下盖板2上均匀分布有若干个孔，孔间距为18mm，孔内设有赛隆陶瓷管4，赛隆陶瓷管4的管径为12mm，赛隆陶瓷管4的上端为喇叭状。其中两块相对的侧板上设有孔，分别为尾气的进口和出口。
[0018]进一步地，所述赛隆陶瓷管4相邻两排之间交错排列。所述赛隆陶瓷管4与盖板之间接触处设有赛隆陶瓷粉体填充物5。
[0019]具体的制作方法为:
1.取按照设计图纸烧结成型产品，赛隆陶瓷侧板4块，赛隆陶瓷盖板2块，赛隆陶瓷管10根。
[0020]2.检验以上产品，要求赛隆陶瓷侧板两两对应，高度误差< 3mm之内，上、下盖板对应孔中心彡Imm之内。
[0021]3.把四块侧板合围，外用铁丝或钢条固定。
[0022]4.把上、下盖板分别固定在合围形成的箱体上、下两面。
[0023]5.把赛隆陶瓷管从上、下盖板对应的孔依次穿过，设有喇叭口的一端卡在上盖板上面。
[0024]6.把赛隆陶瓷粉体使用高温胶混和成泥状，填充在侧板与侧板缝隙，上盖板与侧板缝隙，下盖板与侧板缝隙，以及赛隆陶瓷管与上、下盖板接合处，晾干成型。
[0025]实施例2:
首先提供一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，具体包括以下步骤:
具体包括以下步骤:
(1)取10kg粉煤灰原料在球磨机内充分混合并研磨至1000目以下的细颗粒A；
所述粉煤灰的元素组成(质量分数)为:0:49.58%，Si:15.42%，Al:22.89% ；
(2)取细颗粒A进行成分化验，得到O、S1、Al三种元素的质量分数:
(3)在以上得知质量分数的研磨原料中添加71.3kg硅粉，60.8kg铝粉使得混合料达到元素摩尔比O:Si:A1=1:1:1,得到混合料B ；
(4)把混合料B放入氮化炉内进行烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结3.5±0.5小时，降温出炉，即得到赛隆(sialon)陶瓷粉体；
(5)称取10kg赛隆(sialon)陶瓷粉体，并添加至搅拌机，在搅拌期间逐渐加入桐油，加入的桐油量为赛隆(sialon)陶瓷粉体重量的5%,加入桐油量为5kg重量,得到混合物C ；
(6)把以上搅拌后的混合物C填入装有模具的冷等静压机，升压速度控制在100吨/分钟，直至压力达到1000吨，而后泄压、脱模，得赛隆陶瓷坯体；对坯体进行修整并烘干；
(7)把以上修整烘干后的坯体放入氮化炉内烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结8±0.5小时，降温出炉，得到赛隆陶瓷件；
(8)根据不同的需要以及尺寸大小组合赛隆陶瓷件，得到赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置。组合时，各组件之间缝隙处采用步骤(5)所得的混合物进行填充。
[0026]本实施例通过冷等静压机制得赛隆陶瓷蜂窝块，如图3所示，所述赛隆陶瓷蜂窝块为正方体结构，尺寸为100*100*100mm，蜂窝块上设有换热通孔，换热通孔的截面为中空圆形，第一面6和第三面(第一面的对面，图中未不出)设有换热通孔一 8,第二面7和第四面(第二面的对面，图中未不出)设有换热通孔二 9,换热通孔一 8和换热通孔二 9垂直交叉排列但不相交。
[0027]所述的换热通孔一和换热通孔二的孔径为5mm,横向间距为Imm,纵向间距为1mm。
[0028]本实施例中第一面和第三面过尾气，第二面和第四面过助燃空气，过助燃空气面的孔在陶瓷体的最外侧都有，要求过助燃空气的孔多I列。
[0029]把9块100*100*100mm蜂窝块砌成300*300*100mm，各蜂窝块之间缝隙处采用步骤
(5)所得的混合物进行填充。
【权利要求】
1.一种赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)取粉煤灰原料在球磨机内充分混合并研磨至1000目以下的细颗粒A； (2)取细颗粒A进行成分化验，得到O、S1、Al三种元素的质量分数: (3)在以上得知质量分数的研磨原料中添加硅粉、铝粉中的一种或两种，使得混合料达到摩尔比O:Si:A1=1:1:1的要求,得到混合料B ； (4)把混合料B放入氮化炉内进行烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h，直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结3.5±0.5小时，降温出炉，即得到赛隆陶瓷粉体； (5)称取赛隆陶瓷粉体重量，并添加至搅拌机，在搅拌期间逐渐加入桐油，加入的桐油量为赛隆陶瓷粉体重量的5%，得到混合物C ； (6)把以上搅拌后的混合物C填入装有模具的冷等静压机，升压速度控制在100吨/分钟，直至压力达到1000吨，保压30分钟以上，而后泄压、脱模，得赛隆陶瓷坯体；对坯体进行修整并烘干； (7)把以上修整烘干后的坯体放入氮化炉内烧结，氮化炉升温速度控制在300°C/h,直至1800°C，在1800°C?2200°C的氮气氛围下烧结8±0.5小时，降温出炉，得到赛隆陶瓷件； (8)根据不同的需要以及尺寸大小组合赛隆陶瓷件，得到赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气>j-U ρ?α装直。
2.根据权利要求1所述的赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，其特征在于:所述步骤(6)得到的赛隆陶瓷坯体为方形、圆管状、板条状或交叉蜂窝状。
3.根据权利要求1所述的赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，其特征在于:所述赛隆陶瓷件组合时，各组件之间缝隙处采用步骤(5)所得的混合物进行填充。
4.根据权利要求1所述的赛隆陶瓷治理油气燃烧尾气装置的制造方法，其特征在于:所述粉煤灰中O、S1、Al三种元素的质量分数为:0: 42.71%?53.83%，Si: 11.48%?.31.14%, Al: 6.40% ?22.91%。
【文档编号】C04B35/622GK104402455SQ201410595495
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】阴继翔, 范烨, 高坚珂, 李靖, 高源 , 李锦萍, 王志英, 张代东, 渠建标, 晋瑛, 范瑞林 申请人:高坚珂