[發明專利]一種高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面及其制備方法和裝置

有效

• 申請號: 201910907464.3
• 申請日: 2019-09-24
• 公開（公告）號: CN110681549B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 趙欽新;樂明;梁志遠;王云剛;邵懷爽
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B05D5/00
• 分類號: B05D5/00;B05D7/24;B05D3/00;B05D3/02;B05B11/06;C09D183/04;C09D7/61
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明一種高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面制備方法，在料漿制備過程，通過改進Hummer法與肼制備還原氧化石墨烯溶液，并將之與四氫呋喃均勻混合，將硅藻土粉碎為顆粒狀，并加入到混合溶液中，攪拌均勻后加入一定量的氧化鋁粉末，并在超聲環境下進行混合，最終加入聚二甲基硅氧烷得到所需料漿；基體表面清洗過程：采用砂紙打磨基體表面，再利用超聲波進行清洗，最終進行干燥；表面涂覆過程：采用一定方式將料漿均勻涂覆在基體表面；烘干過程：在一定溫度下對樣品進行烘干，使得料漿中的有機溶劑完全揮發，最終得到高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面；在保證基體表面超疏水性能的同時提高了涂層的熱導率。

技術領域

本發明涉及表面處理技術及噴涂設備領域，具體為一種高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面及其制備方法和裝置。

背景技術

通過煙氣冷凝技術可以有效回收工業燃燒過程的煙氣余熱、降低工業燃燒過程的煙氣排放溫度，提高能源利用效率，同時降低煙羽消白的再熱能耗。工業燃燒過程排放的煙氣冷凝后溫度低于水露點和各種酸的露點時，煙氣中的酸蒸汽會在換熱器上凝結，產生SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-等復合酸根離子溶液，對冷凝換熱器表面造成直接的電化學腐蝕。

要抵抗復合酸根離子腐蝕，需要用到含有高Cr、Ni、Mo合金元素的奧氏體、鐵素體或雙相不銹鋼和鎳基合金，這些材料含有貴重金屬元素，單純使用這些材料價格比較昂貴，而采用表面工程技術可以降低換熱器的材料成本；同時，實踐證明，冷凝液會對換熱器造成嚴重的腐蝕問題，換熱器所用金屬材料耐蝕性均始終存在不足，不僅會降低其傳熱性能，也可能會造成換熱器的開裂失效，帶來經濟損失，通過表面制備技術可以提高換熱器表面抗腐蝕能力；此外，由于金屬材料表面具有較高的自由能與良好的浸潤性，所以酸蒸汽主要以膜狀冷凝為主，換熱器的傳熱傳質阻力較大。因此，亟需開發一種高效、便捷、經濟的高超導疏水表面，改善煙氣冷凝換熱器所面臨的冷凝水腐蝕與高效傳熱傳質問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面及其制備方法和裝置，高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面對基體形狀、大小、材質無具體限制，在保證基體表面超疏水性能的同時提高了涂層的熱導率。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面制備方法，包括以下步驟：

步驟1，料漿制備；

a.將硅藻土礦石進行粉碎處理到2000目以下；

b.將還原氧化石墨烯溶液加入到四氫呋喃中獲得均一穩定的懸濁液；配置懸濁液時，每100mg還原氧化石墨烯對應加入10g～25g的四氫呋喃；

c.向懸濁液中加入硅藻土粉與氧化鋁，并在充分混合后，加入聚二甲基硅氧烷，獲得混合均勻且粘度合適的料漿；每100mg還原氧化石墨烯對應加入1.5～3.5g的硅藻土粉與0.5～2.5g的氧化鋁，加入的聚二甲基硅氧烷與懸濁液的體積比為10:1；

步驟2，基體表面清洗；

步驟3，料漿涂覆，將料漿涂覆于清洗后的基體表面；

步驟4，對涂覆料漿的基體進行烘干，使得料漿中的有機溶劑完全揮發，最終在基體表面形成高導熱超疏水涂層，得到高導熱超疏水煙氣冷凝換熱表面。

優選的，步驟b中，采用改進Hummer法制備氧化石墨烯，具體步驟如下：