一种用于锅炉受热面防结渣复合陶瓷浆料的制备方法与流程

本发明属于特殊涂料技术领域，具体涉及一种用于锅炉受热面防结渣复合陶瓷浆料的制备方法。

背景技术：

锅炉结渣是燃煤锅炉在运行过程中遇到的常见问题，会严重影响锅炉运行的稳定性和经济性。结渣会导致热阻增大，使炉膛出口烟温偏高，容易造成水平烟道中的受热面因过热而出现爆管等现象，同时也会增大排烟损失，从而降低锅炉热效率。每年因为结渣而造成的直接和间接的经济损失十分巨大。

目前防止锅炉结渣的技术主要有优化燃烧器布置，增加吹灰和优化运行参数等，然而上述手段并不能从根本上解决锅炉结渣的问题。复合陶瓷涂料是一种新型的纳米陶瓷材料，将其用于锅炉受热面上可以有效防止受热面沾污、腐蚀和磨损。然而，其在防止锅炉结渣方面的能力还有待提高。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种用于锅炉受热面防结渣复合陶瓷浆料的制备方法，使用本发明提供的方法制备的复合陶瓷浆料能在锅炉受热面表面形成一层致密的陶瓷涂层，可以有效防止锅炉受热面的结渣。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种用于锅炉受热面防结渣复合陶瓷浆料的制备方法，其特征在于是将六方氮化硼、氮化硅和粘结剂按一定比例混合后，置于700℃环境中烧结成块，然后将产物置于球磨机中破碎，得到的破碎料与黏结剂按一定比例混合后，再次置于600℃环境中烧结成块，然后再次置于球磨机中破碎，最后将破碎料与粘结剂按比例混合并加入助剂和去离子水，使用球磨机研磨后过滤封装。

作为优选方案，所述六方氮化硼、氮化硅和粘结剂按质量比5:1:3均匀混合，置于700℃马弗炉中灼烧4小时，使其呈块状。随炉冷却至室温后将产物置于球磨机中破碎，得到的破碎料与粘结剂按质量比5:3均匀混合后，再次置于600℃的马弗炉中灼烧4小时成块，随炉冷却至室温后再将产物置于球磨机中破碎，最后将破碎料与粘结剂按质量比5:3均匀混合后加入助剂和去离子水，使用行星式球磨机研磨4小时后过滤封装。

上述制备方法中分三次加入粘结剂并充分混合，使六方氮化硼和氮化硅混合物被粘结剂均匀包裹三次。这能使颗粒在浆料中分布更加均匀，大大提高涂层的结构强度。

上述制备方法中混合物先在700℃下烧结成块，球磨破碎后加入粘结剂再在600℃下烧结成块，再进行球磨破碎，这种循环烧结和破碎的过程能有效增强混合物内部的化学键，使其与金属基体结合更加牢固，同时也使涂层更加致密。

作为优选方案，上述制备方法中使用了六方氮化硼和氮化硅，且其质量比为5:1，六方氮化硼能有效提高抗结渣能力，氮化硅是复合陶瓷浆料的骨料。

作为优选方案,上述制备方法中，六方氮化硼的平均粒径为1μm，氮化硅的平均粒径为500nm。

作为优选方案,上述制备方法中,粘结剂的成分为模数3.0的钠水玻璃,钠水玻璃具有良好的粘结性。

作为优选方案，上述制备方法中，所用的助剂包括分散剂硬脂酰胺、消泡剂正辛醇和流变剂有机膨润土。硬脂酰胺能有效防止颗粒沉降，正辛醇能有效抑制浆料制备过程中泡沫的产生，有机膨润土作为流变剂可以提高浆料的稳定性。

作为优选方案，上述制备方法中，分散剂硬脂酰胺的质量百分含量为0.2%-0.3%，消泡剂正辛醇的质量百分含量为0.15%-0.25%，流变剂有机膨润土的质量百分含量为0.25%-0.4%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明所涉及的制备方法中，分两次对六方氮化硼、氮化硅和粘合剂混合物进行灼烧与破碎，且每次灼烧的温度逐渐降低，这种反复的过程可以使填料颗粒外部均匀地包裹多层粘合剂，用这种方法制成的浆料涂覆于金属表面后能增强涂料颗粒与基体之间的化学键，使其结合更加牢固，不易脱落。陶瓷骨料为超细粉体，具有较大的比表面积，在进行烧结固化后能使涂层的结构更加致密，从而有效防止飞灰对涂层的侵蚀和磨损。六方氮化硼化学性质稳定且对所有熔融金属化学呈惰性，能极大提高复合陶瓷涂料的防结渣能力。

除此之外，本发明提供的防结渣复合陶瓷浆料的制备方法简单易行，成本较低，与市面上价格昂贵且制作方法复杂的陶瓷涂料相比具有更好的经济性和可操作性。在具体施工方面，本发明制备的浆料喷涂简单方便，可利用锅炉燃烧时的热量将涂层烧结固化，大大提高经济性。

附图说明

图1为本发明表征材料表面接触角的示意图。

图2为本发明两个对比实施例的比对图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步详细描述，本发明不受以下实施例限制。

实施例1：

将100g六方氮化硼、20g氮化硅和60g钠水玻璃均匀混合后，置于700℃的马弗炉中烧结成块，随炉自然冷却后在球磨机中球磨破碎1小时。取170g破碎后的粉末，加入102g钠水玻璃，均匀混合后置于600℃的马弗炉中烧结成块，随炉自然冷却后在球磨机中球磨破碎1小时。取260g二次破碎后的粉末，加入156g钠水玻璃，2.1g硬脂酰胺，1.6g正辛醇，2.6g有机膨润土和633.5g去离子水，经行星式球磨机研磨4小时后过滤封装。

将实施例1中制备的防结渣复合陶瓷浆料涂覆于锅炉受热面常用的钢材20g基体表面，并对其防结渣性能进行测试。

涂料涂覆的具体操作过程如下：

首先对20×20×2mm的20g试样钢片进行表面喷砂处理，再将实施例1中制备的复合陶瓷浆料均匀喷涂于试样表面，喷涂厚度约为60~80μm。喷涂完毕后，将试样置于马弗炉中加热固化，具体加热过程如下：以5℃/min的速率从室温升至120℃，恒温保持2小时后，再以5℃/min的速率从120℃升至500℃，恒温保持4小时后随炉冷却至室温。使用这种加热固化方式的目的是为了模拟锅炉在启动时水冷壁的升温过程。

接触角是表征材料表面能的一个重要参数，而表面能则是影响结渣的主要因素。因此，采用接触角测量法来对上述加热固化后的涂层试样进行防结渣性能测试，接触角越大，说明材料防结渣性能越好。

下图即为接触角。

具体试验过程如下：

将2份质量均为1g的玻璃粉分别压制成相同形状的圆柱，将其分别置于涂层试样和大小为20×20×2mm且表面经喷砂处理的20g基体上，将上述试样同时置于马弗炉中加热，观察不同温度下接触角的变化情况。此处以玻璃粉模拟煤灰，因为玻璃粉的成分和煤灰类似。

试验结果如下图2：

可以明显看出，右边涂层试样上熔融液滴的接触角大于左边熔融液滴的接触角，说明使用该方法制备的纳米陶瓷浆料具有优良的防结渣特性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当说明，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。