一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体制造技术

本实用新型专利技术一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体，将单一孔径同一材质的通用性蜂窝体，改造为至少由三种结构，多种或一种材质按一定顺序排列形成贯通孔的蜂窝组合体，满足高温烟气和低温预热空气交替通过，解决因炭黑沉积或因低温凝固等原因造成蜂窝体堵塞问题，并实现高效烟气热量回收。蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，其中第一、第三、第五、第七段蜂窝体上设有正方形贯通孔，第二、第四、第六段为连接段，呈中空状。每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。与现有的单一孔径蜂窝体相比，本组合蜂窝体的寿命可提高１０倍以上。可以广泛应用于工业炉窑的高温低氧空气燃烧领域。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及高温低氧空气燃烧的工业炉窑燃烧器蓄热室组合元件，尤其是一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体。
技术介绍
蜂窝体是蓄热燃烧中蓄热室所必需的元件之一，与蓄热球、蓄热圆柱等相比，它具有比表面积大，阻力损失小的突出优点，因此被越来越多地应用于蓄热式工业炉窑中，成为影响高温低氧空气燃烧技术极其关键的部件。但是由于固体或液体燃料燃烧时往往会残留一些重质组分或炭化未燃的颗粒，液体燃料或气体燃料蒸汽在高温缺氧条件下会产生裂解微粒。这些粒子随高温烟气通过蜂窝体时，便出现炭黑之类沉积的现象。由于蓄热体本身处于温度从高温到低温非线性变化的工作条件下，特别在1000℃以上的高温段，温度梯度很大。当蓄热体的耐高温性和耐热冲击性较差时，开裂、熔融与沉积等交织在一起。而低温段一般在150℃左右，有的甚至还要低一些。这时烟气中的一些有机组分会固熔在蜂窝体的孔道上。还有当炉窑内氧化性气氛过浓，导致被加热物氧化烧损严重，一些氧化灰渣会随烟气流卷入到蜂窝体的孔道中。另外像熔铝炉等采用助熔剂，往往带有腐蚀性的尘粒通过蜂窝体。如此或因炭黑沉积或因低温凝固等原因造成蜂窝体堵塞，很难保证蓄热体固有的热效率和相当的寿命。尤其是烧高热值燃气的蓄热式工业炉窑，这类问题带有普遍性。日本在中国申请的专利号为96102935.8的专利技术专利“蓄热体”，将蓄热体沿流动方向分割成多块，各块采用白金或白金铑作为催化剂，主要防止因温差引起的裂纹，净化NOx、CO、HC等有害排气成分，并在高温、腐蚀环境下提高蓄热燃烧的可靠性。效果虽好但成本太高；专利号02235985.0的中国技术专利“一种组合式陶瓷蜂窝蓄热体”，采用一个以小直径圆柱体为中心，若干个不同直径的扇形蓄热体单元，按照顺序同一方向排列。其中每一个单元在加热和冷却时温度都比较均匀，温差小，抗震不易破损。日本专利技术专利特开平11-248378“蜂窝状蓄热体”，提供了一种再燃条件下蜂窝结构不受破损、蓄热的热交换率不降低的蜂窝体。结构上的特征仅仅是偶数层的蜂窝体堆积，在排气的导入侧和被加热气体的导入侧的蜂窝体开孔率比中央部分大。
技术实现思路
本技术将单一孔径同一材质的通用性蜂窝体，改造为至少由三种结构，多种或一种材质按一定顺序排列形成贯通孔的蜂窝组合体，满足高温烟气和低温预热空气交替通过，解决因炭黑沉积或因低温凝固等原因造成蜂窝体堵塞问题，并实现高效烟气热量回收。本技术的具体方案如下减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，其中第一、第三、第五、第七段蜂窝体上设有正方形贯通孔，设第一段蜂窝体贯通孔边长为a1，第三段蜂窝体贯通孔边长为a3，第五段蜂窝体贯通孔边长为a5，第七段蜂窝体贯通孔边长为a7，a3＝a5＝3.5～4mm，a1＝a7＝2a3＝2a5，第二、第四、第六段为连接段，呈中空状。蜂窝组合体的高度由蓄热室的深度来决定，设各段高度为hi(i＝1～7)，第一段的高度h1＝(10～15)a1，第七段的高度h7＝(12～15)a7。连接段的高度h2＝h4＝h6＝10～15mm，中段高度h3和h5为蜂窝组合体的总高度减去h1、h2、h4、h6、h7的高度。每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。高温烟气从第一段蜂窝体进入，低温预热空气从第七段蜂窝体7进入，第三、第五段蜂窝体为中温段。第一段蜂窝体的蜂窝孔较大，壁加厚，采用高性能耐高温、耐热冲击、耐腐蚀的蓄热材料。对于第三、第五段蜂窝体，为了保证蓄热体的传热面积，蜂窝孔较小，蓄热材料的上述性能指标可相应降低。为了抵御低温凝固的侵袭，第七段蜂窝体与第一段蜂窝体的结构相同，第二、四、六段作为各段的连接段，即可起到流量再分配的作用，又能够充当过渡和缓冲的角色。其各自蓄热材料性能分别介于第一、三、五、七段蜂窝体之间。本技术提供的蜂窝组合体结构贯通孔率＞70％，适用于温度从150℃～1300℃的波动范围。该蜂窝组合体与相应的燃烧器配合，可减少碳黑沉积，避免低温凝固，使烟气在蜂窝体内顺畅流通，并实现高效烟气热量回收。与现有的单一孔径同一材质的通用性蜂窝体相比，本组合蜂窝体的寿命可提高10倍以上。可以广泛应用于工业炉窑的高温低氧空气燃烧领域。附图说明图1是蜂窝组合体的整体示意图；图2是蜂窝组合体连接段示意图；图3是蜂窝组合体各段结构示意图。具体实施方式对于一个内部尺寸为315×315×610mm的蓄热室采用下面的蜂窝组合体如图3所示，蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，每段断面上的蜂窝体为9块，每块为100×100mm，其中第一段蜂窝体1上设有正方形贯通孔8、第三段蜂窝体3上设有正方形贯通孔9、第五段蜂窝体5上设有正方形贯通孔10、第七段蜂窝体7上设有正方形贯通孔11，设第一段蜂窝体贯通孔边长为a1，第三段蜂窝体贯通孔边长为a3，第五段蜂窝体贯通孔边长为a5，第七段蜂窝体贯通孔边长为a7，a3＝a5＝3.5mm，a1＝a7＝7mm，第二段为连接段2、第四段为连接段4、第六段为连接段6，如图2所示，均呈中空状。蜂窝组合体的高度由蓄热室的深度来决定，设各段高度为hi(i＝1～7)，第一段的高度h1，第七段的高度h7，h1＝h7＝80mm。连接段的高度h2＝h4＝h6＝12mm，中段高度h3＝h5＝200mm。每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。权利要求1.一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体，其特征在于蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，其中第一、第三、第五、第七段蜂窝体上设有正方形贯通孔，设第一段蜂窝体贯通孔边长为a1，第三段蜂窝体贯通孔边长为a3，第五段蜂窝体贯通孔边长为a5，第七段蜂窝体贯通孔边长为a7，a3＝a5＝3.5～4mm，a1＝a7＝2a3＝2a5，第二、第四、第六段为连接段，呈中空状，蜂窝组合体的高度由蓄热室的深度来决定，设各段高度为hi(i＝1～7)，第一段的高度h1＝(10～15)a1，第七段的高度h7＝(12～15)a7，连接段的高度h2＝h4＝h6＝10～15mm，中间段高度h3和h5为蜂窝组合体的总高度减去h1、h2、h4、h6、h7的高度，每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。专利摘要本技术一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体，将单一孔径同一材质的通用性蜂窝体，改造为至少由三种结构，多种或一种材质按一定顺序排列形成贯通孔的蜂窝组合体，满足高温烟气和低温预热空气交替通过，解决因炭黑沉积或因低温凝固等原因造成蜂窝体堵塞问题，并实现高效烟气热量回收。蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，其中第一、第三、第五、第七段蜂窝体上设有正方形贯通孔，第二、第四、第六段为连接段，呈中空状。每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。与现有的单一孔径蜂窝体相比，本组合蜂窝体的寿命可提高10倍以上。可以广泛应用于工业炉窑的高温低氧空气燃烧领域。文档编号F27D17/00GK2639822SQ03214259公开日2004年9月8日 申请日期2003年7月24日 优先权日2003年7月24日专利技术者邢桂菊, 李文忠, 赵治国 申请人:鞍山科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少炭黑沉积和低温凝固的蜂窝组合体，其特征在于蜂窝组合体的断面为正方形，由七段蜂窝体组合，其中第一、第三、第五、第七段蜂窝体上设有正方形贯通孔，设第一段蜂窝体贯通孔边长为ａ↓［１］，第三段蜂窝体贯通孔边长为ａ↓［３］，第五段蜂窝体贯通孔边长为ａ↓［５］，第七段蜂窝体贯通孔边长为ａ↓［７］，ａ↓［３］＝ａ↓［５］＝３．５～４ｍｍ，ａ↓［１］＝ａ↓［７］＝２ａ↓［３］＝２ａ↓［５］，第二、第四、第六段为连接段，呈中空状，蜂窝组合体的高度由蓄热室的深度来决定，设各段高度为ｈ↓［ｉ］（ｉ＝１～７），第一段的高度ｈ↓［１］＝（１０～１５）ａ↓［１］，第七段的高度ｈ↓［７］＝（１２～１５）ａ↓［７］，连接段的高度ｈ↓［２］＝ｈ↓［４］＝ｈ↓［６］＝１０～１５ｍｍ，中间段高度ｈ↓［３］和ｈ↓［５］为蜂窝组合体的总高度减去ｈ↓［１］、ｈ↓［２］、ｈ↓［４］、ｈ↓［６］、ｈ↓［７］的高度，每段之间紧密接触，用耐高温粘结剂粘接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邢桂菊，李文忠，赵治国，
申请(专利权)人：鞍山科技大学，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]