高温陶瓷换热器,是以碳化硅(SiC)为主要材质的列管式高温热能回收装置。高温陶瓷换热器的核心应用价值是,将工业窑炉排放的850~1400℃高温烟气余热转化为300-750℃热风作为助燃风,目的是提升窑炉节能效率。
碳化硅陶瓷硬度高、耐磨性优、高温强度保持性好,能够长期工作在高温条件下;碳化硅陶瓷具有耐高温、耐腐蚀、抗氧化、抗热震等优点,能够工作在强酸性腐蚀环境中;碳化硅单晶理论热导率高,工业级碳化硅陶瓷实际热导率通常介于30-270W/mK之间,通过调节晶相、优化添加剂配方,可以提升碳化硅陶瓷热导率。
高温陶瓷换热器在冶金行业,可用于加热炉、均热炉和热处理炉的烟气余热回收;在化工领域,适用于裂解炉、转化炉等化工加热装置,特别是在高浓度腐蚀性介质工况下,能够替代传统金属换热器,可以大幅延长使用寿命;在建材行业,适配隧道窑、回转窑等多种工业炉型。
在材料性能提升方面,中国科学院宁波材料所团队以β-SiC为原料,结合Y2O3-MgO复合添加剂,利用放电等离子烧结技术,实现了SiC陶瓷β-α相变调控与微观结构优化,将SiC陶瓷热导率提升至204W/mK,然后进一步以Yb2O3-MgO为添加剂,使SiC陶瓷热导率达到229W/mK。该研究成果为高性能高温陶瓷换热器研制提供了关键技术支撑。
在专利方面,佛山市南海区德佰尼卫浴有限公司申请了“一种耐高温陶瓷换热器”,山东祥桓环境科技有限公司申请了“一种快装式碳化硅换热器”,山东百川智能科技有限公司申请了“一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管及其加工方法”。
新思界
行业分析人士表示,在产品研制方面,山东宏达科技集团有限公司生产的碳化硅高温陶瓷换热器,其换热元件从1000℃风冷至室温反复50次以上不出现裂纹,燃料节约率可达30%~55%。我国其他高温陶瓷换热器布局企业还有山东圣川陶瓷材料有限公司、潍坊百德机械设备有限公司等。潍坊百德机械设备有限公司专业生产反应烧结碳化硅陶瓷,产品涵盖碳化硅脱硫喷嘴、碳化硅喷火嘴套管、碳化硅换热器等。
关键字: