基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料及其制备方法与流程

本发明涉及燃煤电站锅炉内衬材料的，尤其涉及基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料及其制备方法。

背景技术：

1、循环流化床是一种新型燃煤锅炉，将煤破碎成10mm以下后通入炉膛，通过炉膛底部配风，将煤与炉膛中的惰性高温物料充分混合并形成流化态燃烧，并在之后的工序中安装气固分离装置，将未完全燃烧的煤颗粒收集后继续进行燃烧。循环流化床锅炉的优点在于能够使燃料充分的被利用，相较于煤粉炉，不需要对煤燃料进行高质量的粉碎就可以达到对煤的充分燃烧利用的目的，并且循环流化床锅炉对燃料的品质要求不高，劣质的燃料都能够在锅炉中充分的燃烧。

2、然而，由于炉内高温条件和循环流化颗粒的作用，锅炉内衬材料通常需要具备良好的热传导性能和高强度特性，以确保锅炉的高效运行和可靠性。因此，开发一种具备优异导热性和强度的循环流化床锅炉内衬材料是当前技术需要解决的问题。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、鉴于上述现有循环流化床锅炉内衬材料存在的问题，提出了本发明。

3、因此，本发明解决的技术问题是：解决现有循环流化床锅炉内衬材料热传导性能和强度性能不足的问题。

4、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，包括按照质量份计的以下组分：纳米二氧化硅3～7份、防爆纤维1～5份、短玻璃纤维5～10份、硅烷偶联剂kh5501～5份、改性黏土20～30份、刚玉渣15～25份、分散剂1～3份、石墨粉末10～20份。

5、作为本发明所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的一种优选方案，其中：改性黏土的改性方法为：称取15～25重量份干燥后的黏土研磨过200目筛，加入乙醇和水的混合液，用冰醋酸调节ph＝4～5，超声波处理30min，再加入5重量份改性剂kh570，继续超声波处理30min，在装有回流冷凝管的圆底三口烧瓶中，油浴70℃恒温搅拌反应30min，反应后经清洗、干燥、研磨，得到黏土粉，将黏土粉进行300～350℃焙烧3h，冷却至室温，得到改性黏土。

6、作为本发明所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的一种优选方案，其中：乙醇和水的混合液的浓度不低于为75％。

7、作为本发明所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的一种优选方案，其中：分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种。

8、作为本发明所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的一种优选方案，其中：石墨粉末通过以下步骤进行预处理：(1)将10～20份石墨粉末分散在水中，得到石墨烯分散液；(2)将氧化石墨烯分散液200℃下密闭加热1h以上，得到预处理后的石墨烯；(3)将预处理后的石墨烯分散到水中，得到石墨烯分散液待用。

9、为解决上述技术问题，本发明还提供如下技术方案：基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

10、(1)开启搅拌，常温下混合纳米二氧化硅、防爆纤维、短玻璃纤维、改性黏土、刚玉渣及石墨烯分散液，混合研磨1h以上后备用；(2)高温下融合步骤(1)的混合物；(3)熔融液通过陶瓷漏板高速拉制或金属喷嘴直接喷出而成纤维体；(4)均匀喷洒分散剂及硅烷偶联剂kh550至纤维体表面；(5)建立烘干温度线进行烘干。

11、作为本发明所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的制备方法的一种优选方案，其中：烘干温度线终端温度t及烘干总时长t设定为：

12、

13、

14、其中，t为终端温度，℃；t为烘干总时长，min；n为纤维体表面面积，m2；c为纤维体重量，kg；

15、当纤维体表面面积/纤维体重量的值大于6.44时，烘干温度线选定为：

16、

17、其中，t为获取的烘干温度线终端温度，t为获取的烘干温度线烘干总时长；

18、当纤维体表面面积/纤维体重量的值不大于6.44时时，烘干温度线选定为：

19、

20、

21、

22、其中，t为所述烘干温度线终端温度，t为所述烘干温度线烘干总时长。

23、本发明的有益效果：本发明提供基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料及其制备方法，通过引入石墨烯纳米片段，有效提高了循环流化床锅炉内衬材料的导热性能和强度，增强了锅炉的灵活性和热传导效率，提高了锅炉运行效率，延长了锅炉的寿命，解决了现有循环流化床锅炉内衬材料热传导性能和强度性能不足的问题。

技术特征：

1.基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，其特征在于，包括按照质量份计的以下组分：纳米二氧化硅3～7份、防爆纤维1～5份、短玻璃纤维5～10份、硅烷偶联剂kh5501～5份、改性黏土20～30份、刚玉渣15～25份、分散剂1～3份、石墨粉末10～20份。

2.根据权利要求1所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，其特征在于，改性黏土的改性方法为：

3.根据权利要求2所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，其特征在于：乙醇和水的混合液的浓度不低于为75％。

4.根据权利要求3所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，其特征在于：分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种。

5.根据权利要求4所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料，其特征在于，石墨粉末通过以下步骤进行预处理：

6.如权利要求1～5所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料的制备方法，其特征在于：烘干温度线终端温度t及烘干总时长t设定为：

技术总结
本发明公开了基于石墨烯增强的高导热高强循环流化床锅炉内衬材料及其制备方法，包括按照质量份计的以下组分：纳米二氧化硅3～7份、防爆纤维1～5份、短玻璃纤维5～10份、硅烷偶联剂KH5501～5份、改性黏土20～30份、刚玉渣15～25份、分散剂1～3份、石墨粉末10～20份，通过引入石墨烯纳米片段，有效提高了循环流化床锅炉内衬材料的导热性能和强度，增强了锅炉的灵活性和热传导效率，提高了锅炉运行效率，延长了锅炉的寿命，解决了现有循环流化床锅炉内衬材料热传导性能和强度性能不足的问题。

技术研发人员：林国强,赵鹏,林佳,姚翔
受保护的技术使用者：宜兴市国强炉业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31