吸热涂料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种吸热涂料，它由等份的粉状组分A、粉状组分B和组分C组成，该涂料涂刷于锅炉等炉体的受热面上后，能提高辐射室炉管的吸热、传热效率，提高有效热能利用效率，同时能明显加快锅炉升温速度，具有节能环保的优点；本发明还提供一种上述吸热涂料的制备方法，经过依次进行的组分A预处理、球磨、喷雾干燥、研磨、筛分、粉体混合等步骤制成，该步骤简单，易于控制。本发明适用于吸热涂料的制备，该涂料进一步涂刷于锅炉、焚烧炉等受热设备的受热面上。

权利要求

1.一种吸热涂料，其特征在于它由等份的粉状组分A、粉状组分B和组分C组成，其中，①组分A按照重量份数计，每份组分A包括氧化铬绿 6-9份，氧化钴4-5份，氧化锰4-5份，铁红粉

10-12份；

②组分B

按照重量份数计，每份组分B包括氧化铝12-15份，氧化锌8-10份，铝矾土粉5-6份，碳化硅32-40份，膨润土4-5份；

③组分C

按照重量份数计，每份组分C包括钾水玻璃95份，磷酸硅4-5份；

它的制备按照如下的步骤顺序进行：（1）组分A预处理

取组分A，搅拌混匀后置于马弗炉中烧结，得a;（2）球磨

a粉碎，与组分B共同置于球磨罐中，进行湿法球磨，得b，b的含水率为10-15%;（3）喷雾干燥

将b取出后置于旋转闪蒸干燥机中，进行喷雾干燥，得c，c的含水率为0.5% ；

（4）筛分

将c筛分后，得漏过筛孔的粉料d；

（5）粉体混合

将d与组分C混合，搅拌均匀后得吸热涂料。

2.根据权利要求1所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中，烧结包括升温阶段和降温阶段，（11）升温阶段为三段升温：

（111）第一阶段由室温升至300℃，升温速率为4-5℃/min,保温0.5h；

（112）第二阶段由300℃升至800℃，升温速率为3-4℃/min,保温1.5h；

（113）第三阶段由800℃升至1500℃，升温速率为2-3℃/min,保温2.5h；

（12）降温阶段为一段降温：自然冷却降至常温。

3.根据权利要求1所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中，球磨的溶剂为水，球料比为3：1，转速为60-70r/min,球磨时间≥24h。

4.根据权利要求1所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（2）中，a粉碎后的粒径为50-60目。

5.根据权利要求1所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中，旋转闪蒸干燥机的热风温度为600-700℃，排风温度为120-130℃。

6.根据权利要求3所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述球磨过程为正转-间歇-反转-间歇循环进行，其中，正转和反转的时间均为1h，间歇时间为5-10min。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的吸热涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（4）中，筛子的目数为325目。

说明书

吸热涂料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于涂料领域，具体地说是一种吸热涂料及其制备方法。

背景技术

[0002] 红外线辐射加热是上世纪80年代发展起来的一项加热新技术。它具有能量直接辐射，传热效率高，辐射与吸收曲线“匹配”的特点，红外线辐射加热有较高的吸收率，辐射的方向性强，能量集中，在热传导过程中有较高的节能效果。

[0003] 在锅炉加热的过程中，很大一部分热量会损失，导致能源浪费，不节能、不环保。锅炉的工作包括三个同时进行的过程：一是燃料的燃烧放热过程，二是火焰、烟气向受热面的传热过程，三是介质的吸热过程。多年来，为了提高锅炉热效率，广大科技人员和司炉操作人员做出了大量的工作，但是在第二个过程（传热过程）因受技术限制往往不被人重视，主要是受热面（燃煤锅炉炉膛水冷壁受热面）在运行期间极容易形成不同厚度的灰垢，大大降低了传热效果。众所周知，炉膛水冷壁辐射热在锅炉总换热量中占有相当大的比例，很显然，加强炉膛辐射传热，势必会挖掘出较大的节能潜力。

[0004] 目前，对锅炉等受热设备的所进行的受热面涂刷涂料而形成的涂层，虽具有美观、耐热和防腐的作用，但对锅炉的热传导，减少热量损失并无实质性的影响。因此，研究一种能提高锅炉热传导，实现节能的涂料具有现实的意义。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题，是提供一种吸热涂料，它由粉状的组分A、组分B和组分C组成，该涂料涂刷于受热面上能提高辐射室炉管的吸热、传热效率，提高有效热能利用效率，同时，能明显加快锅炉升温速度；

[0006] 本发明另外一个目的，是提供一种上述吸热涂料的制备方法，经过依次进行的组分A预处理、球磨、喷雾干燥、研磨、筛分、粉体混合等步骤制成，该步骤简单，易于控制。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

[0008] 一种吸热涂料，它由等份的粉状组分A、粉状组分B和组分C组成，其中，[0009] ①组分A

[0010] 按照重量份数计，每份组分A包括氧化铬绿 6-9份，氧化钴4-5份，氧化锰4-5份，铁红粉10-12份；

[0011] ②组分B

[0012] 按照重量份数计，每份组分B包括氧化铝12-15份，氧化锌8-10份，铝矾土粉5-6份，碳化硅32-40份，膨润土4-5份；

[0013] ③组分C

[0014] 按照重量份数计，每份组分C包括钾水玻璃95份，磷酸硅4-5份。

[0015] 本发明还提供了上述吸热涂料的一种制备方法，其特征在于它按照如下的步骤顺序进行：

[0016] （1）组分A预处理

[0017] 取组分A，搅拌混匀后置于马弗炉中烧结，得a;

[0018] （2）球磨

[0019] a粉碎，与组分B共同置于球磨罐中，进行湿法球磨，得b，b的含水率为10-15%;

[0020] （3）喷雾干燥

[0021] 将b取出后置于旋转闪蒸干燥机中，进行喷雾干燥，得c，c的含水率为0.5% ；

[0022] （4）筛分

[0023] 将c筛分后，得漏过筛孔的粉料d；

[0024] （5）粉体混合

[0025] 将d与组分C混合，搅拌均匀后得吸热涂料。

[0026] 作为本发明制备方法的限定：

[0027] ①所述步骤（1）中，烧结包括升温阶段和降温阶段，

[0028] （11）升温阶段为三段升温：

[0029] （111）第一阶段由室温升至300℃，升温速率为4-5℃/min,保温0.5h；

[0030] （112）第二阶段由300℃升至800℃，升温速率为3-4℃/min,保温1.5h；

[0031] （113）第三阶段由800℃升至1500℃，升温速率为2-3℃/min,保温2.5h；

[0032] （12）降温阶段为一段降温：由1500℃自然冷却降至常温；

[0033] ②所述步骤（2）中，球磨的溶剂为水，球料比为3：1，转速为60-70r/min,球磨时间≥24h；

[0034] ③所述步骤（2）中，a粉碎后的粒径为50-60目；

[0035] ④所述步骤（3）中，旋转闪蒸干燥机的热风温度为600-700℃，排风温度为120-130℃。

[0036] 作为本发明制备方法的进一步限定，所述球磨过程为正转-间歇-反转-间歇循环进行，其中，正转和反转的时间均为1h，间歇时间为5-10min。

[0037] 本发明的制备方法还有一种限定，所述步骤（4）中，筛子的目数为325目。

[0038] 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

[0039] 本发明提供了吸热涂料，具有如下优点：

[0040] ①提高辐射室炉管的吸热、传热效率，提高有效热能利用效率，同时，加快锅炉的升温速率；

[0041] ②吸热涂料的涂层发射的红外线在传递热量时，热吸收率为90％以上，其余的热量以红外线波的形式反射回来，而反射回来的红外线波又使游离碳振动加剧，充分燃烧，从而不易附着在炉管外壁上，因此使烟垢厚度降低，同时改善了燃烧效果，提高燃烧效率，减少化学不完全燃烧热损失，降低灰渣含炭量，有利于降低烟气黑度；

[0042] ③降低锅炉的排烟温度，减少排烟热损失，锅炉热效率提高≥3%，能源耗用降低≥5%；

[0043] ④涂料涂刷会的涂层耐磨，可以有效保护锅炉水冷壁管，延长炉体维修周期和适应寿命，提高锅炉设备使用效率。

[0044] 本发明还提供了上述吸热涂料的制备方法，该方法简单、易于控制。

[0045] 本发明适用于吸热涂料的制备，该涂料进一步涂刷于锅炉、焚烧炉等受热设备的受热面上。

[0046] 本发明下面将结合具体实施例作进一步详细说明。

具体实施方式

[0047] 下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0048] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业渠道得到。

[0049] 实施例1  一种吸热涂料及其制备方法

[0050] 该吸热涂料由等份的粉状组分A1、粉状组分B1及组分C1制成，其中组分A１包括氧化铬绿、氧化钴、氧化锰及铁红粉；组分B1包括氧化铝、氧化锌、铝矾土粉、碳化硅及膨润土；组分C1包括钾水玻璃及磷酸硅。上述组分A1和组分B1中的各种物料及磷酸硅均为市售的粉状物料。

[0051] 本实施例的吸热涂料的制备方法按照如下的步骤顺序进行：

[0052] （11）预处理

[0053] 称取氧化铬绿6kg、氧化钴4.5kg、氧化锰4.5kg和铁红粉11kg配成一份的组分A1，搅拌混匀后置于马弗炉中烧结，得a1;

[0054] 其中，烧结包括三段升温阶段和一段降温阶段，

[0055] 升温阶段包括三个阶段，即：

[0056] 第一阶段由室温升至300℃，升温速率为5℃/min,保温0.5h；

[0057] 第二阶段由300℃升至800℃，升温速率为3℃/min,保温1.5h；

[0058] 第三阶段由800℃升至1500℃，升温速率为2℃/min,保温2.5h；

[0059] 降温阶段就是由1500℃自然冷却降至常温;

[0060] （12）球磨

[0061] a1粉碎至粒径为55目，将其与一份组分B1（由氧化铝15kg、氧化锌9kg、铝矾土粉6kg、碳化硅35kg和膨润土4.5kg组成）共同置于球磨罐中，以水作为溶剂进行湿法球磨，在球料比为3：1、转速为60r/min下球磨24h,球磨按照以正转1h-间歇7min-反转1h-间歇7min为一个周期进行循环的模式进行，得含水率为10%的b1;

[0062] （13）喷雾干燥

[0063] 将b1取出后置于旋转闪蒸干燥机中，热风温度为600℃，排风温度为130℃，得c1，含水率为0.5%；

[0064] （14）筛分

[0065] 将c1过325目筛，得粒度不大于325目的d1；

[0066] （15）粉体混合

[0067] 将d1与一份组分C1（由钾水玻璃95kg及粒度细于300目的磷酸硅5kg组成）混合，搅拌均匀，得吸热涂料。

[0068] 上述步骤所制备的涂料刷在锅炉的辐射受热面（水冷壁管的外壁）上。

[0069] 涂刷时，首先采用机械除垢和化学清洗剂（中性）除垢的方法清除需涂刷部位表面的附灰、锈、烟垢和油垢，然后实施例1所制涂料均匀地涂刷在要涂刷部位的传热面上，涂层厚度为0.5-0.6mm，待自然干燥24h后，可随炉正常升温使用。

[0070] 涂刷后的锅炉涂层能降低锅炉的排烟温度，减少排烟热损失；提高辐射室炉管的吸热、传热效率，提高有效热能利用效率加快锅炉升温速率；改善了燃烧效果。热吸收率为90%以上，剩余反射回来的红外线波，能使游离碳分子，振动加剧，燃烧更充分，提高燃烧效率，减少化学不完全燃烧热损失，降低灰渣含炭量，降低烟气黑度；节约能源，保护环境。

[0071] 实施例2-6  吸热涂料及其制备方法

[0072] 本实施例分别为一种吸热涂料及其制备方法，制备步骤与实施例1相似，用到的钾水玻璃重量均为95kg，cx(x=2-6)筛分时所用的筛孔均为325目，升温阶段的保温时间相同，降温阶段的手段也相同，球磨时球料比均为3:1，不同之处仅在于配料及制备过程中的其它控制参数不同，具体见表1和表2。

[0073] 表1  涂料的配料（钾水玻璃除外）表

[0074]

[0075] 表2  涂料制备过程中的技术参数表（部分）

[0076]

[0077] 实施例2-6中所制备的涂料刷在锅炉的辐射受热面（水冷壁管的外壁）上。

[0078] 涂刷时，首先采用机械除垢和化学清洗剂（中性）除垢的方法清除需涂刷部位表面的附灰、锈、烟垢和油垢，然后实施例1所制涂料均匀地涂刷在要涂刷部位的传热面上，涂层厚度为0.5-0.6mm，待自然干燥24h后，可随炉正常升温使用。

[0079] 涂刷后的锅炉涂层能降低锅炉的排烟温度，减少排烟热损失；提高辐射室炉管的吸热、传热效率，提高有效热能利用效率加快锅炉升温速率；改善了燃烧效果；热吸收率为90％以上，其余的热量以红外线波的形式反射回来，这能使游离碳分子振动加剧，燃烧更充分，提高燃烧效率，减少化学不完全燃烧热损失，降低灰渣含炭量，降低烟气黑度；节约能源，保护环境。

[0080] 实施例7  节能吸热涂料主要技术指标

[0081] 本实施例对实施例1-6中所制备的吸热涂料进行了检测，其中，PH值和密度的检测均为对成品涂料直接利用相应的仪器检测，其余的技术指标均为利用实施例1-6中所制涂料涂料刷在锅炉的辐射受热面（水冷壁管的外壁）上（具体的涂刷过程与实施例1-6中相同）所做的测试，具体的技术指标见下表。

[0082] 表3  技术指标表