專利名稱：重結晶碳化硅鍋爐燃燒器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鍋爐燃燒器，具體涉及一種重結晶碳化硅鍋爐燃燒器。
背景技術：
目前國內20萬千瓦以上發電鍋爐燃燒器，均采用煤粉局部濃縮技術，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，局部濃縮可強化煤粉氣流著火及燃燒過程，提高鍋爐的燃燒性和燃燒效率；但同時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用和工作量，而且還易破壞爐內燃燒工況，使水冷壁易結焦和高溫腐蝕，煤粉燃燒不徹底，增加燃油助燃次數，磨損嚴重時甚至造成突然停火，影響電網的安全運行。
發明內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構致密、耐熱蝕性能好、使用壽命長、運營維護費用低的重結晶碳化硅鍋爐燃燒器。為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是:以重結晶碳化硅陶瓷件作為鍋爐燃燒器的耐熱蝕件，且設置有與各耐熱蝕件相對應的支撐件，其由一定耐熱強度的金屬材料制成。上述重結晶碳化硅陶瓷件可由下述原料經制漿、澆注成型、2450 2550°C下燒結而成的重結晶碳化硅陶瓷件: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%。調整碳化娃微粉顆粒的形狀，可進一步提聞抵抗聞低角沖蝕的能力，使其達到聞風速、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彎頭、陶瓷護管、陶瓷濃縮部件、耐磨護套；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側形成復合彎頭，該復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，且所述陶瓷護管與陶瓷耐磨內彎頭匹配地搭接；所述耐磨護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應地安裝于所述金屬支撐件內側的方圓頭陶瓷內襯體、陶瓷內襯體、陶瓷耐磨噴口、及安裝在所述陶瓷內襯體中的陶瓷百葉。當所述耐熱蝕件的寬度或外徑超過燒結爐腔內徑或/和其長度超過燒結爐腔高度時，則由分解成幾塊或幾部分制成的分件依次拼接而成對應的耐熱蝕件。[0012]上述重結晶碳化硅鍋爐燃燒器可由下述方法制成:(I)按照設計的尺寸規格制備出金屬支撐件，分解設計各耐熱蝕部件，制作出各分解部件的樣模；根據重結晶碳化硅材料的制造工藝要求，對原設計燃燒器進行分解制造，然后再組裝，可保證燃燒器原設計形狀不變、燃燒性能不變，而高風速、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以重結晶碳化硅部件覆蓋保護，部件分解的標準一般以部件外徑不超過燒結爐芯內徑為準，可整體制作，否則應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)根據各個分解部件的樣模制作出對應的石膏模；(3)按照上述配比選取制作重結晶碳陶瓷件的原料，混料后，加水至料漿粘度為500 600泊，再真空混料20 30小時；料漿混好后，在澆鑄平臺上用石膏模進行澆注，將澆鑄好的生坯放置2 3小時后脫模；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行燒結，在真空狀態下以3 50C /分鐘的升溫速率升溫，當溫度升至1100°C時，充入惰性氣體使爐內壓力達到1.5
2.5MPa，繼續以2V /分鐘的升溫速率升溫至2450 2550°C，然后保溫1.5 2.5小時，再自然冷卻，當溫度降至150°C以下時出爐即得重結晶碳化硅陶瓷件；(4)將制成的重結晶碳化硅陶瓷件與所述金屬支撐件進行對接組裝，在金屬支撐件與重結晶碳化硅陶瓷件結合的部位以耐高溫纖維墊塞嚴實或/和高溫膠粘劑粘接。采用該種軟結合的方法，解決了重結晶碳化硅陶瓷部件與鋼鐵支撐件遇熱膨脹系數不一致而造成的難以結合的技術難題。重結晶碳化硅陶瓷件與支撐件之間的填充間隙可根據該零部件所處部位工作溫度、各部件的熱膨脹系數以常規方法計算得出。在所述步驟(3)中，真空混料和真空升溫時的真空度均為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、有機硅膠粘劑、聚酰亞胺膠粘劑中的至少一種。本實用新型具有積極有益的效果:1.本實用新型重結晶碳化硅燃燒器(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計的最理想狀態，大大提高了燃燒效率，對延長鍋爐使用壽命，節能降耗、減排具有重要意義。下表I為60萬千瓦合金鋼燃燒器與重結晶碳化硅燃燒器使用壽命的對比:表I本實用新型燃燒器與常規燃燒器的性價比
名稱I價格(萬元)I使用壽命―
瓦實用新型產品(個) i5年以上
合金鋼產品(個)|8Il年(2)使用本實用新型產品每臺可節約數十萬元維修費用，以全國400多家電廠，最少2萬多臺燃燒器計，若都采用本實用新型產品，可節約費用數十億元。(3)本實用新型產品部件大部分可采用套接和螺絲固定，比較原產品的焊割工藝，具有方便拆裝便于維修的優點。(4)本實用新型產品提高了電站鍋爐的安全性和經濟性，維護了電網的安全運行。[0028](5)本實用新型產品可有效減少工作現場粉塵泄漏，改善工作環境，提高操作者健康水平。(6)本實用新型產品生產工藝成熟，產品性能優良，填補了國內外空白，具有良好的經濟和社會效益。
圖1為一種重結晶碳化硅鍋爐燃燒器的結構示意圖；圖2為另一種重結晶碳化硅鍋爐燃燒器的結構示意圖。圖中，I為方圓頭，2為陶瓷內襯體,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為方圓頭陶瓷內襯體，8為彎頭，9為陶瓷耐磨內彎頭，IOUl為陶瓷護管，12為耐熱鋼管，13為陶瓷濃縮部件,14為安裝支件,15為耐磨護套。
具體實施方式
下述實施例中所用的原材料及器具等，如無特別說明，均為市售；所用方法如無特別說明，均為常規方法。實施例1 一種重結晶碳化硅電站鍋爐燃燒器，參見圖1，包括各部位的耐熱蝕件及對應的金屬支撐件，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應地安裝于所述金屬支撐件內側的方圓頭陶瓷內襯體7、陶瓷內襯體2、陶瓷耐磨噴口 5、及安裝在所述陶瓷內襯體中按一定方式排列的一定數量的陶瓷百葉6。上述燃燒器的制作方法如下(I)根據同種型號燃燒器原產品圖紙按重結晶碳化硅生產工藝分解設計燃燒器零部件圖，即分別設計出各部位的耐熱蝕件及對應的金屬支撐件的零部件尺寸圖。(2)根據上步所設計的零部件尺寸圖制備出各部位對應的金屬支撐件。( 3)根據步驟(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料，每種料的粒度和形狀要分布均勻，不允許有過高或過低現象。(II)原料檢驗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)原料檢驗合格后，在試驗室進行小量配料、混合、澆注，同時要求料漿粘度達至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；原料投放結束后，用真空泵抽出混料機的空氣，在真空度為2Pa狀態下，混料20小時，最后加水調至料漿粘度為500泊。[0045](V)澆注料漿混好后，在澆注平臺上，用石膏模澆注，吸漿時間根據壁厚確定，厚壁時間長，薄壁時間短，再將澆注好的半成品生坯放置2小時后脫模。放漿后多出的料漿返回混料機繼續混料，根據料漿粘度適量加水，達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，然后對其進行整修，達到圖紙尺寸要求后，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進行，坯體用石墨架支撐，在真空狀態下升溫，升溫速度為3°C /分鐘，真空度為5Pa，溫度達到1100°C時，充入惰性氣體氬氣，充入量使爐內壓力為1. 5MPa，再繼續升溫到2450°C，升溫速度為2V /分鐘，保溫2小時后停電自然冷卻，當溫度降至150°C時出爐。產品出爐后，在抗折試驗機上試壓，抗壓強度達到IOOMPa以上視為合格。(珊)將燒制好的重結晶碳化硅部件安裝在制作好的鐵制支撐件上，鐵制支撐件與重結晶碳化硅陶瓷件之間用耐高溫纖維塞實，其間隙以各段工作溫度高低設定，要保證工件牢固又不受熱脹破為準。實施例2 :重結晶碳化硅電站鍋爐燃燒器參見圖2，包括各部位的耐熱蝕件及對應的金屬支撐件，其耐熱蝕件包括陶瓷耐磨內彎頭9、陶瓷護管10、11、陶瓷濃縮部件13、耐磨護套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內側形成復合彎頭，該復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，且陶瓷護管10與陶瓷耐磨彎頭9匹配地搭接；耐磨護套15匹配地套裝在安裝支件14上。上述鍋爐燃燒器的重結晶部件和金屬支撐體的制備法基本與實施例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)，故采用重結晶碳化硅襯管(分解后的重結晶碳化硅陶瓷件)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，其余護管、錐體以及前端合金鋼支撐架與重結晶碳化硅部件(重結晶碳化硅陶瓷件)結合部均用耐高溫纖維(高鋁纖維)塞實，同時以耐高溫螺絲固定。上述重結晶碳化硅鍋爐燃燒器已于2004年應用于河北省邯鄲電廠4臺發電鍋爐，至今歷時8年，經檢驗只有輕微磨損，預計可使用10年以上；另外，按上述方法制備出本實用新型產品還用于南陽鴨河電廠，平頂山姚孟電廠、大唐洛陽電廠、大唐禹州電廠等多家電廠，歷時都超過2年，目前檢驗結果證明基本為零磨損，使用壽命大大延長，并大幅減少維修頻率和費用，使用效果非常顯著。雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本實用新型作了詳盡的描述，但在本實用新型基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本實用新型精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬于本實用新型要求保護的范圍。
權利要求1.一種重結晶碳化硅鍋爐燃燒器，包括耐熱蝕件及對應的金屬支撐件，其特征在于，所述耐熱蝕件為重結晶碳化硅陶瓷件，所述耐熱蝕件包括陶瓷耐磨內彎頭、陶瓷護管、陶瓷濃縮部件、耐磨護套；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側形成復合彎頭，該復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，且所述陶瓷護管與陶瓷耐磨內彎頭匹配地搭接；所述耐磨護套匹配地套裝在所述安裝支件上。
2.根據權利要求1所述的重結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應地安裝于所述金屬支撐件內側的方圓頭陶瓷內襯體、陶瓷內襯體、陶瓷耐磨噴口、及安裝在所述陶瓷內襯體中的陶 瓷百葉。
專利摘要本實用新型涉及一種重結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、稀土釔助劑等經制漿、澆注成型、2450～2550℃下燒結而成的重結晶碳化硅陶瓷件。本實用新型重結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計的最理想狀態，大大提高了燃燒效率，適應各種惡劣工況條件下的防熱蝕作業，并延長鍋爐使用壽命，對提高企業生產效率、節約能源、保障生產安全、改善工作環境，大幅降低修理費用具有重要意義。
文檔編號C04B35/66GK202915354SQ20122040262
公開日2013年5月1日 申請日期2012年8月15日 優先權日2012年8月15日
發明者蘇建林, 王燦光, 王振海 申請人:鄭州華泰節能陶瓷有限公司