專(zhuān)利名稱(chēng)：重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鍋爐燃燒器，具體涉及一種重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)20萬(wàn)千瓦以上發(fā)電鍋爐燃燒器，均采用煤粉局部濃縮技術(shù)，直流式燃燒器多采用百葉窗濃縮裝置，旋流式燃燒器多采用錐流體濃縮裝置，局部濃縮可強(qiáng)化煤粉氣流著火及燃燒過(guò)程，提高鍋爐的燃燒性和燃燒效率；但同時(shí)也加劇了燃燒器部分合金零件的磨損，縮短了燃燒器壽命，不但大大增加了檢修費(fèi)用和工作量，而且還易破壞爐內(nèi)燃燒工況，使水冷壁易結(jié)焦和高溫腐蝕，煤粉燃燒不徹底，增加燃油助燃次數(shù)，磨損嚴(yán)重時(shí)甚至造成突然?；?，影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)致密、耐熱蝕性能好、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用低的重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:以重結(jié)晶碳化硅陶瓷件作為鍋爐燃燒器的耐熱蝕件，且設(shè)置有與各耐熱蝕件相對(duì)應(yīng)的支撐件，其由一定耐熱強(qiáng)度的金屬材料制成。上述重結(jié)晶碳化硅陶瓷件可由下述原料經(jīng)制漿、澆注成型、2450 2550°C下燒結(jié)而成的重結(jié)晶碳化硅陶瓷件:純度彡99.5%、粒度為O 150um的碳化硅微粉92 94wt%、稀土乾助劑6 8wt% ；。在所述碳化硅微粉中，粒度為O Ium的占25 35 wt%、粒度為I 5um的占15 25wt%、粒度為10 63um的碳化娃微粉占15 25wt%、粒度為125 150um的碳化娃微粉占25 35wt%。采用微粉粒度和助劑配比，可使大型工件成型率提高到95%以上。所述碳化娃微粉中銳角形顆粒占28 35wt%,鈍角形顆粒占65 72wt%。調(diào)整碳化娃微粉顆粒的形狀，可進(jìn)一步提聞抵抗聞低角沖蝕的能力，使其達(dá)到聞風(fēng)速、聞溫條件下耐磨損、耐燒蝕的要求。所述耐熱蝕件包括陶瓷耐磨內(nèi)彎頭、陶瓷護(hù)管、陶瓷濃縮部件、耐磨護(hù)套；所述金屬支撐件包括彎頭、耐熱鋼管、安裝支件，所述陶瓷耐磨彎頭匹配地安裝在所述彎頭內(nèi)側(cè)形成復(fù)合彎頭，該復(fù)合彎頭套裝在所述耐熱鋼管一端部，所述安裝支件安裝在該耐熱鋼管的一端部，所述陶瓷護(hù)管、陶瓷濃縮部件依次套裝在所述耐熱鋼管的中部，且所述陶瓷護(hù)管與陶瓷耐磨內(nèi)彎頭匹配地搭接；所述耐磨護(hù)套匹配地套裝在所述安裝支件上。所述金屬支撐件包括依次連接的方圓頭、耐熱鋼筒、耐熱鋼噴口 ；所述耐熱蝕件包括依次對(duì)應(yīng)地安裝于所述金屬支撐件內(nèi)側(cè)的方圓頭陶瓷內(nèi)襯體、陶瓷內(nèi)襯體、陶瓷耐磨噴口、及安裝在所述陶瓷內(nèi)襯體中的陶瓷百葉。當(dāng)所述耐熱蝕件的寬度或外徑超過(guò)燒結(jié)爐腔內(nèi)徑或/和其長(zhǎng)度超過(guò)燒結(jié)爐腔高度時(shí)，則由分解成幾塊或幾部分制成的分件依次拼接而成對(duì)應(yīng)的耐熱蝕件。[0012]上述重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器可由下述方法制成:(I)按照設(shè)計(jì)的尺寸規(guī)格制備出金屬支撐件，分解設(shè)計(jì)各耐熱蝕部件，制作出各分解部件的樣模；根據(jù)重結(jié)晶碳化硅材料的制造工藝要求，對(duì)原設(shè)計(jì)燃燒器進(jìn)行分解制造，然后再組裝，可保證燃燒器原設(shè)計(jì)形狀不變、燃燒性能不變，而高風(fēng)速、高溫條件下的耐磨損、耐燒蝕性能大幅提高；燃燒器易受煤粉沖刷的部位均應(yīng)以重結(jié)晶碳化硅部件覆蓋保護(hù)，部件分解的標(biāo)準(zhǔn)一般以部件外徑不超過(guò)燒結(jié)爐芯內(nèi)徑為準(zhǔn)，可整體制作，否則應(yīng)分解成幾塊或幾部分制作；部件高、低大小以胚體便于裝爐燒制為宜。(2)根據(jù)各個(gè)分解部件的樣模制作出對(duì)應(yīng)的石膏模；(3)按照上述配比選取制作重結(jié)晶碳陶瓷件的原料，混料后，加水至料漿粘度為500 600泊，再真空混料20 30小時(shí)；料漿混好后，在澆鑄平臺(tái)上用石膏模進(jìn)行澆注，將澆鑄好的生坯放置2 3小時(shí)后脫模；再將脫模后的生坯烘干，按所述要求的尺寸加工修坯后，再烘干至水分含量2%以下；將生坯置高溫真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，在真空狀態(tài)下以3 50C /分鐘的升溫速率升溫，當(dāng)溫度升至1100°C時(shí)，充入惰性氣體使?fàn)t內(nèi)壓力達(dá)到1.5
2.5MPa，繼續(xù)以2V /分鐘的升溫速率升溫至2450 2550°C，然后保溫1.5 2.5小時(shí)，再自然冷卻，當(dāng)溫度降至150°C以下時(shí)出爐即得重結(jié)晶碳化硅陶瓷件；(4)將制成的重結(jié)晶碳化硅陶瓷件與所述金屬支撐件進(jìn)行對(duì)接組裝，在金屬支撐件與重結(jié)晶碳化硅陶瓷件結(jié)合的部位以耐高溫纖維墊塞嚴(yán)實(shí)或/和高溫膠粘劑粘接。采用該種軟結(jié)合的方法，解決了重結(jié)晶碳化硅陶瓷部件與鋼鐵支撐件遇熱膨脹系數(shù)不一致而造成的難以結(jié)合的技術(shù)難題。重結(jié)晶碳化硅陶瓷件與支撐件之間的填充間隙可根據(jù)該零部件所處部位工作溫度、各部件的熱膨脹系數(shù)以常規(guī)方法計(jì)算得出。在所述步驟(3)中，真空混料和真空升溫時(shí)的真空度均為2 5mPa。所述惰性氣體為 氬氣、氦氣、氖氣中的至少一種。所述耐高溫纖維為高鋁纖維、耐高溫陶瓷纖維SiC (Al)、PBI纖維中的至少一種。所述高溫膠粘劑為磷酸鋁鹽膠黏劑、有機(jī)硅膠粘劑、聚酰亞胺膠粘劑中的至少一種。本實(shí)用新型具有積極有益的效果:1.本實(shí)用新型重結(jié)晶碳化硅燃燒器(直流式和旋流式電站鍋爐燃燒器)耐沖刷磨損性能、耐熱性能大幅提高，可使噴出的煤粉氣流始終維持在原設(shè)計(jì)的最理想狀態(tài)，大大提高了燃燒效率，對(duì)延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，節(jié)能降耗、減排具有重要意義。下表I為60萬(wàn)千瓦合金鋼燃燒器與重結(jié)晶碳化硅燃燒器使用壽命的對(duì)比:表I本實(shí)用新型燃燒器與常規(guī)燃燒器的性?xún)r(jià)比
名稱(chēng)I價(jià)格(萬(wàn)元)I使用壽命―
瓦實(shí)用新型產(chǎn)品(個(gè)) i5年以上
合金鋼產(chǎn)品(個(gè))|8Il年(2)使用本實(shí)用新型產(chǎn)品每臺(tái)可節(jié)約數(shù)十萬(wàn)元維修費(fèi)用，以全國(guó)400多家電廠，最少2萬(wàn)多臺(tái)燃燒器計(jì)，若都采用本實(shí)用新型產(chǎn)品，可節(jié)約費(fèi)用數(shù)十億元。(3)本實(shí)用新型產(chǎn)品部件大部分可采用套接和螺絲固定，比較原產(chǎn)品的焊割工藝，具有方便拆裝便于維修的優(yōu)點(diǎn)。(4)本實(shí)用新型產(chǎn)品提高了電站鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性，維護(hù)了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。[0028](5)本實(shí)用新型產(chǎn)品可有效減少工作現(xiàn)場(chǎng)粉塵泄漏，改善工作環(huán)境，提高操作者健康水平。(6)本實(shí)用新型產(chǎn)品生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品性能優(yōu)良，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

圖1為一種重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為另一種重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I為方圓頭，2為陶瓷內(nèi)襯體,3為耐熱鋼筒,4為耐熱鋼噴口，5為陶瓷耐磨噴口，6陶瓷百葉，7為方圓頭陶瓷內(nèi)襯體，8為彎頭，9為陶瓷耐磨內(nèi)彎頭，IOUl為陶瓷護(hù)管，12為耐熱鋼管，13為陶瓷濃縮部件,14為安裝支件,15為耐磨護(hù)套。
具體實(shí)施方式
下述實(shí)施例中所用的原材料及器具等，如無(wú)特別說(shuō)明，均為市售；所用方法如無(wú)特別說(shuō)明，均為常規(guī)方法。實(shí)施例1 一種重結(jié)晶碳化硅電站鍋爐燃燒器，參見(jiàn)圖1，包括各部位的耐熱蝕件及對(duì)應(yīng)的金屬支撐件，所述金屬支撐件包括依次連接的方圓頭1、耐熱鋼筒3、耐熱鋼噴口4 ;所述耐熱蝕件包括依次對(duì)應(yīng)地安裝于所述金屬支撐件內(nèi)側(cè)的方圓頭陶瓷內(nèi)襯體7、陶瓷內(nèi)襯體2、陶瓷耐磨噴口 5、及安裝在所述陶瓷內(nèi)襯體中按一定方式排列的一定數(shù)量的陶瓷百葉6。上述燃燒器的制作方法如下(I)根據(jù)同種型號(hào)燃燒器原產(chǎn)品圖紙按重結(jié)晶碳化硅生產(chǎn)工藝分解設(shè)計(jì)燃燒器零部件圖，即分別設(shè)計(jì)出各部位的耐熱蝕件及對(duì)應(yīng)的金屬支撐件的零部件尺寸圖。(2)根據(jù)上步所設(shè)計(jì)的零部件尺寸圖制備出各部位對(duì)應(yīng)的金屬支撐件。( 3)根據(jù)步驟(I)中的各耐熱蝕件的零部件尺寸圖制作樣模，再以樣模制成石膏模型。(4)制造各耐熱蝕件( I )選料按照配方要求購(gòu)料，每種料的粒度和形狀要分布均勻，不允許有過(guò)高或過(guò)低現(xiàn)象。(II)原料檢驗(yàn)碳化硅微粉性能要求SiC :99.9 ;FC :0.01 ；Si02:0 . 03; AL2O3:
O.02。自然堆密1. 55/cm3、篩分粗料150um，90%篩分率。(III)原料檢驗(yàn)合格后，在試驗(yàn)室進(jìn)行小量配料、混合、澆注，同時(shí)要求料漿粘度達(dá)至500 600Pa，密度2. 60 2. 65g/cm3,要求料漿必須有很好的懸浮性，避免料漿沉淀，生成廢品。(IV)混料按配方稱(chēng)量碳化硅微粉粒度O-1um的料30份；粒度l_5um的料20份；粒度10-63um的料20份；粒度125_150um的料30份；稀土釔助劑8份。先混合部分碳化硅微粉，邊混料邊加水，共分5次將微粉投完，再加入稀土助劑；原料投放結(jié)束后，用真空泵抽出混料機(jī)的空氣，在真空度為2Pa狀態(tài)下，混料20小時(shí)，最后加水調(diào)至料漿粘度為500泊。[0045](V)澆注料漿混好后，在澆注平臺(tái)上，用石膏模澆注，吸漿時(shí)間根據(jù)壁厚確定，厚壁時(shí)間長(zhǎng)，薄壁時(shí)間短，再將澆注好的半成品生坯放置2小時(shí)后脫模。放漿后多出的料漿返回混料機(jī)繼續(xù)混料，根據(jù)料漿粘度適量加水，達(dá)到粘度要求后以備下次澆注。(VI)生坯烘干與整修脫模后的生坯放入100°C的烘干室烘干一天后取出，然后對(duì)其進(jìn)行整修，達(dá)到圖紙尺寸要求后，再放入烘干室烘干2天，水份控制在2%以下即可。(W)燒制在真空中頻電爐內(nèi)進(jìn)行，坯體用石墨架支撐，在真空狀態(tài)下升溫，升溫速度為3°C /分鐘，真空度為5Pa，溫度達(dá)到1100°C時(shí)，充入惰性氣體氬氣，充入量使?fàn)t內(nèi)壓力為1. 5MPa，再繼續(xù)升溫到2450°C，升溫速度為2V /分鐘，保溫2小時(shí)后停電自然冷卻，當(dāng)溫度降至150°C時(shí)出爐。產(chǎn)品出爐后，在抗折試驗(yàn)機(jī)上試壓，抗壓強(qiáng)度達(dá)到IOOMPa以上視為合格。(珊)將燒制好的重結(jié)晶碳化硅部件安裝在制作好的鐵制支撐件上，鐵制支撐件與重結(jié)晶碳化硅陶瓷件之間用耐高溫纖維塞實(shí)，其間隙以各段工作溫度高低設(shè)定，要保證工件牢固又不受熱脹破為準(zhǔn)。實(shí)施例2 :重結(jié)晶碳化硅電站鍋爐燃燒器參見(jiàn)圖2，包括各部位的耐熱蝕件及對(duì)應(yīng)的金屬支撐件，其耐熱蝕件包括陶瓷耐磨內(nèi)彎頭9、陶瓷護(hù)管10、11、陶瓷濃縮部件13、耐磨護(hù)套15 ;所述金屬支撐件包括彎頭8、耐熱鋼管12、安裝支件14，所述陶瓷耐磨彎頭9匹配地安裝在彎頭8內(nèi)側(cè)形成復(fù)合彎頭，該復(fù)合彎頭套裝在所述耐熱鋼管12 —端部，安裝支件14安裝在該耐熱鋼管12的一端部，陶瓷護(hù)管10、11、陶瓷濃縮部件13依次套裝在耐熱鋼管12的中部，且陶瓷護(hù)管10與陶瓷耐磨彎頭9匹配地搭接；耐磨護(hù)套15匹配地套裝在安裝支件14上。上述鍋爐燃燒器的重結(jié)晶部件和金屬支撐體的制備法基本與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于燃燒器彎管部分，由于直徑較大(大于600_)溫度不高(小于150°C)，故采用重結(jié)晶碳化硅襯管(分解后的重結(jié)晶碳化硅陶瓷件)與耐熱鋼管(支撐件)12之間用高溫膠粘接(磷酸鋁鹽膠黏劑)的辦法，其余護(hù)管、錐體以及前端合金鋼支撐架與重結(jié)晶碳化硅部件(重結(jié)晶碳化硅陶瓷件)結(jié)合部均用耐高溫纖維(高鋁纖維)塞實(shí)，同時(shí)以耐高溫螺絲固定。上述重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器已于2004年應(yīng)用于河北省邯鄲電廠4臺(tái)發(fā)電鍋爐，至今歷時(shí)8年，經(jīng)檢驗(yàn)只有輕微磨損，預(yù)計(jì)可使用10年以上；另外，按上述方法制備出本實(shí)用新型產(chǎn)品還用于南陽(yáng)鴨河電廠，平頂山姚孟電廠、大唐洛陽(yáng)電廠、大唐禹州電廠等多家電廠，歷時(shí)都超過(guò)2年，目前檢驗(yàn)結(jié)果證明基本為零磨損，使用壽命大大延長(zhǎng)，并大幅減少維修頻率和費(fèi)用，使用效果非常顯著。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說(shuō)明及具體實(shí)施方案對(duì)本實(shí)用新型作了詳盡的描述，但在本實(shí)用新型基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，在不偏離本實(shí)用新型精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本實(shí)用新型要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求1.一種重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器，包括耐熱蝕件及對(duì)應(yīng)的金屬支撐件，其特征在于，所述耐熱蝕件為重結(jié)晶碳化硅陶瓷件，所述耐熱蝕件包括陶瓷耐磨內(nèi)彎頭、陶瓷護(hù)管、陶瓷濃縮部件、耐磨護(hù)套；所述金屬支撐件包括彎頭、耐熱鋼管、安裝支件，所述陶瓷耐磨彎頭匹配地安裝在所述彎頭內(nèi)側(cè)形成復(fù)合彎頭，該復(fù)合彎頭套裝在所述耐熱鋼管一端部，所述安裝支件安裝在該耐熱鋼管的一端部，所述陶瓷護(hù)管、陶瓷濃縮部件依次套裝在所述耐熱鋼管的中部，且所述陶瓷護(hù)管與陶瓷耐磨內(nèi)彎頭匹配地搭接；所述耐磨護(hù)套匹配地套裝在所述安裝支件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器，其特征在于，所述金屬支撐件包括依次連接的方圓頭、耐熱鋼筒、耐熱鋼噴口 ；所述耐熱蝕件包括依次對(duì)應(yīng)地安裝于所述金屬支撐件內(nèi)側(cè)的方圓頭陶瓷內(nèi)襯體、陶瓷內(nèi)襯體、陶瓷耐磨噴口、及安裝在所述陶瓷內(nèi)襯體中的陶 瓷百葉。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種重結(jié)晶碳化硅鍋爐燃燒器。它包括金屬支撐件及耐熱蝕件，該耐熱蝕件是由碳化硅微粉、稀土釔助劑等經(jīng)制漿、澆注成型、2450～2550℃下燒結(jié)而成的重結(jié)晶碳化硅陶瓷件。本實(shí)用新型重結(jié)晶碳化硅燃燒器耐沖刷磨損性能、耐熱性能良好，可使噴出的煤粉氣流始終維持在原設(shè)計(jì)的最理想狀態(tài)，大大提高了燃燒效率，適應(yīng)各種惡劣工況條件下的防熱蝕作業(yè)，并延長(zhǎng)鍋爐使用壽命，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)效率、節(jié)約能源、保障生產(chǎn)安全、改善工作環(huán)境，大幅降低修理費(fèi)用具有重要意義。
文檔編號(hào)C04B35/66GK202915354SQ20122040262
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者蘇建林, 王燦光, 王振海 申請(qǐng)人:鄭州華泰節(jié)能陶瓷有限公司