抗热震蓄热球

技术领域

本发明涉及氧化铝耐火材料制品技术领域，尤其涉及抗热震蓄热球。

背景技术

蓄热体是广泛用于热处理炉、高炉的结构，主要用于燃烧通道和炉壁，能够极大的节约能源，且节约升温时间。

蓄热体主要有蓄热球、蓄热块等形式，现有的蓄热球主要为氧化铝蓄热球，应用于燃烧嘴的助燃气体通道，尤其是双通道换向型的燃烧系统。

当蓄热球用于双通道换向型的燃烧系统时，在换向的过程中产生较大的温度差，形成热震，因此，对于蓄热球的抗热震性能有较高的要求，目前市场上蓄热球的抗热震周期为10次左右，如河南明泰铝业股份有限公司的氧化铝型蓄热球，比热容为980J/（kg·K），体积密度为3.3g/cm3，1100℃（风冷）热震稳定性为10次，虽然已经是国内较高水平，但依然需要进行进一步提高，达到抗热震疲劳上限后，容易出现裂纹，甚至破碎，无法继续使用，需要进行更换维护。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种抗热震疲劳上限高的抗热震蓄热球。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种抗热震蓄热球，所述抗热震蓄热球中Al

进一步地，所述抗热震蓄热球由以下原料制成，铝灰、软化水、调质剂。

进一步地，所述调质剂选用αAl

一种基于抗热震蓄热球得到的蓄热器，包括高温蓄热模块和缓冲蓄热模块，所述高温蓄热模块靠近喷嘴，所述缓冲蓄热模块靠近助燃气源，

所述高温蓄热模块包括球状外壳，所述球状外壳中间位置设置有高温蓄热球仓，所述高温蓄热球仓的两侧设置有耐火隔板，所述耐火隔板上设置有通风孔，所述高温蓄热球仓后侧设置有入风混流腔，所述高温蓄热球仓前侧设置有出风混流腔；

所述缓冲蓄热模块包括筒状外壳，所述筒状外壳与球状外壳连通，所述筒状外壳指向球状外壳的一端设置有耐火栅板，所述筒状外壳后端设置有缓冲蓄热球仓，所述筒状外壳前端设置有入风管，

所述高温蓄热球仓和缓冲蓄热球仓内均设置有抗热震蓄热球。

进一步地，所述球状外壳和筒状外壳内壁均设置有耐火内衬层。

进一步地，两块所述耐火隔板之间设置有支撑隔板，所述支撑隔板为孔板。

进一步地，所述入风管与筒状外壳之间形成干涉气流通道，所述干涉气流通道内设置有抗热震蓄热球，所述入风管上设置有干涉气流孔，所述入风管端后端设置有与缓冲蓄热球仓相配合的挡帽，所述挡帽上加工有风孔。

进一步地，所述入风管内设置有热交换管，所述热交换管连通至冷媒系统。

本发明的有益效果在于：抗热震蓄热球，所述抗热震蓄热球中Al

附图说明

图1为蓄热器结构示意图；

图2为蓄热器剖面示意图

其中：1、高温蓄热模块；101、球状外壳；102、入风混流腔；103、耐火隔板；104、支撑隔板；105、出风混流腔；

2、缓冲蓄热模块；201、筒状外壳；202、耐火栅板；203、挡帽；204、热交换管；

3、入风管；4、抗热震蓄热球；5、耐火内衬层。

具体实施方式

下面将结合发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种抗热震蓄热球，抗热震蓄热球中Al

制备方法如下：步骤一，均质，取铝灰，铝灰中镁铝尖晶石含量为43-45wt%，研磨至平均粒径为700目，得到原料粉，原料粉中氧化铝含量为67-71wt%，氧化铁含量为0.83-0.91wt%、氧化硅含量为0.87-0.95wt%，其中，铝灰取自河南明泰铝业有限公司和河南明泰科技发展有限公司都有熔铸车间，不同批次的铝灰，成分有所差别，但整体差别不大，熔铸车间的下脚料含有大量金属Al、AlN、Al

步骤二，沸腾熟化，将原料粉与软化水混合，混合比例为原料粉100Kg、软化水50Kg，加热沸腾12h，晾干至含水率为8%，得到熟化粉，当含水率高于9%时易结块，成球稳定性差；

步骤三，调质，在熟化粉中混入调质剂，熟化粉与调质剂的混合比例为1000kg的熟化粉中加入αAl2O3、白泥、长石粉、滑石粉，αAl2O3、白泥、长石粉、滑石粉组成调质剂，使调质粉中Al2O3含量为74wt%以上，Al2O3与Al2MgO4 的含量总和为83wt%以上，得到调质粉；

步骤四，制球，将调质粉与结合剂混合后制球，调质粉与结合剂之间的重量比为20:1，得到平均粒径为20-40mm的球体，烘干，得到球坯，其中，结合剂选用亚硫酸纸浆废液；

步骤五，烧结，对球坯进行烧结，得到抗热震蓄热球；

步骤六，检测，包装。

经检测，抗热震蓄热球中，Al

研究发现，镁铝尖晶石(MgAl2O4)是MgO-Al2O3二元系中唯一的中间化合物，MgAl2O4晶体呈八面体结构，其中Mg

研究还发现，在使用的过程中，提高抗热震稳定性的方式包括：

1、具有较高的晶相稳定性，本申请中，Al

2、单个蓄热球有较大的体积，本申请中，蓄热球的平均粒径控制在20-40mm，能够更好的分散不同温度层的热应力；

3、受热均匀，当蓄热球的平均达到20-40mm时，间隙较大，进而能够保证与气流的接触面积较大，且为规则球体，过风间隙均匀，受热均匀，进而能够保证相同温度层不同区域的表面温差小；

4、能够分散应力，分散应力的主要方式导热和姿势微调，本申请提供的抗热震蓄热球为规则球体，在发生热变形时能够微转动，进而自动调整受热区，达到分散应力的目的；

5、降低温度差，通过多级热交换，降低温度差，进而提高热震稳定性。

蓄热球用于蓄热器中，使用抗热震蓄热球实际上是为了提高蓄热器的维护周期及使用寿命，相应的，为配合本申请的抗热震蓄热球，研发一种蓄热器。如图1所示，一种蓄热器，包括高温蓄热模块1和缓冲蓄热模块2，高温蓄热模块1靠近喷嘴，缓冲蓄热模块2靠近助燃气源。

具体的，高温蓄热模块1包括球状外壳101，球状外壳101为钢壳，钢壳外包覆保温层，钢壳厚度为5-6mm，球状外壳101中间位置安装有高温蓄热球仓，高温蓄热球仓的两侧均安装有耐火隔板103，耐火隔板103由高铝耐火材料制成，厚度为15-20mm，耐火隔板103上预制有通风孔，通风孔的孔径为4-5mm，通风孔有多个，均匀分布在耐火隔板103上，通风孔的总面积占耐火预制板面积的1/2，保证通风面积同时能够保证耐火隔板103的结构强度，高温蓄热球仓位于球状壳体的中间位置，位于通风面积最大处，因而能够有形成较大体积的蓄热体，两块耐火隔板103之间安装有支撑隔板104，支撑隔板104为孔板，由高铝耐火材料制成，厚度为15-20mm，通过耐火隔板103和和支撑隔板104，将高温蓄热球仓分割成多个区域，单个区域内的抗热震蓄热球4数量较少，单个区域的宽度值为抗热震蓄热球直径的2.5-3倍，使抗热震蓄热球4呈不规则排列，进而产生不规则的气流相互干涉、混合，相应的，位于下端的抗热震蓄热球4受到的压力降低，在发生热变形时能够微转动，进而自动调整受热区，达到分散应力的目的，且单个区域内的过风路径减小，相应的风阻较小，不会出现堵塞区域，进而能够保证相同温度层不同区域的表面温差小。

高温蓄热球仓后侧有入风混流腔102，高温蓄热球仓前侧有出风混流腔105，本实施例提供的蓄热器用于双通道换向型的燃烧系统，在入风阶段，气流经过高温蓄热球仓后进入入风混流腔102，能够达到混流的目的，进而是气流温度均匀，保证燃烧嘴燃烧稳定；在出风阶段，热风经过入风混流腔102后经过后侧的耐火隔板103分配，更均匀的分配至高温蓄热球仓的各个区域，经过高温蓄热球仓后再经过出风混流腔105混合，值得注意的是，气流在向高温蓄热球仓流动的过程中，是一个减速增压的过程，比热容增加，与抗热震蓄热球4的热交换效果提高，且经过混流后温度分布更为均匀。

缓冲蓄热模块2包括筒状外壳201，筒状外壳201为钢壳，筒状外壳201外包覆保温层，筒状外壳201与球状外壳101连通，筒状外壳201指向球状外壳101的一端安装有耐火栅板202，耐火栅板202的厚度为20-25mm，由高铝耐火材料制成，为烧结预制件，筒状外壳201后端有缓冲蓄热球仓，缓冲蓄热球仓内均有抗热震蓄热球4，值得注意的是，在高温蓄热球仓内的抗热震蓄热球4直径为35-40mm，在缓冲蓄热球仓内的抗热震蓄热球4直径为20-30mm，由于蓄热球体积越大抗热震稳定性越高，但制作成本较高，且高温蓄热球仓为主要蓄热体，温度较高，缓冲蓄热仓为辅助蓄热仓，温度相应较低，因此，在高温蓄热球仓内的抗热震蓄热球4直径较大，在缓冲蓄热球仓内的抗热震蓄热球4直径为较小，缓冲蓄热球仓的长度较长，且抗热震蓄热球4直径较小，与热风有更多的热交换，出风温度低，入风温度高。

球状外壳101和筒状外壳201内壁均有耐火内衬层5，耐火内衬层5为耐火浇注料层，厚度为10-12mm。

筒状外壳201前端安装有入风管3，入风管3通过换向阀分别连接至助燃气源和吸收池，助燃气源一般为压缩空气源，为燃烧提供氧气，吸收池一般为碱池，吸收燃烧产生的有害气体，入风管3与筒状外壳201之间形成干涉气流通道，干涉气流通道内有抗热震蓄热球4，抗热震蓄热球4直径为20-30mm，入风管3为钢管，入风管3上加工有干涉气流孔，在使用的过程中发现，在气流流动的过程中会产生较大的震动，该震动会使抗热震蓄热球4之间产生位移、摩擦，且使抗热震蓄热球4之间的间隙增加，在过风的过程中产生碰撞，进而对抗热震蓄热球4产生破坏，还产生较大的噪音，因此，通过干涉气流与经过挡帽203的气流之间的干涉，能够降低震动，入风管3端后端安装有与缓冲蓄热球仓相配合的挡帽203，挡帽203上加工有风孔，本实施例中，挡帽203为耐火预制件，安装挡膜能够避免抗热震蓄热球4进入入风管3内。

另外，本实施例中入风管3内安装有热交换管204，热交换管204连通至冷媒系统，进而能够在出风的过程中产生温度适宜的热媒供其它部位使用，在入风的过程中，还能够通过热媒进行温度补偿，提高入风温度稳定性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。