专利名称：重结晶碳化硅锅炉燃烧器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种锅炉燃烧器，具体涉及一种重结晶碳化硅锅炉燃烧器。
背景技术：
目前国内20万千瓦以上发电锅炉燃烧器，均采用煤粉局部浓缩技术，直流式燃烧器多采用百叶窗浓缩装置，旋流式燃烧器多采用锥流体浓缩装置，局部浓缩可强化煤粉气流着火及燃烧过程，提高锅炉的燃烧性和燃烧效率；但同时也加剧了燃烧器部分合金零件的磨损，缩短了燃烧器寿命，不但大大增加了检修费用和工作量，而且还易破坏炉内燃烧工况，使水冷壁易结焦和高温腐蚀，煤粉燃烧不彻底，增加燃油助燃次数，磨损严重时甚至造成突然停火，影响电网的安全运行。
发明内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构致密、耐热蚀性能好、使用寿命长、运营维护费用低的重结晶碳化硅锅炉燃烧器。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:以重结晶碳化硅陶瓷件作为锅炉燃烧器的耐热蚀件，且设置有与各耐热蚀件相对应的支撑件，其由一定耐热强度的金属材料制成。上述重结晶碳化硅陶瓷件可由下述原料经制浆、浇注成型、2450 2550°C下烧结而成的重结晶碳化硅陶瓷件:纯度彡99.5%、粒度为O 150um的碳化硅微粉92 94wt%、稀土乾助剂6 8wt% ；。在所述碳化硅微粉中，粒度为O Ium的占25 35 wt%、粒度为I 5um的占15 25wt%、粒度为10 63um的碳化娃微粉占15 25wt%、粒度为125 150um的碳化娃微粉占25 35wt%。采用微粉粒度和助剂配比，可使大型工件成型率提高到95%以上。所述碳化娃微粉中锐角形颗粒占28 35wt%,钝角形颗粒占65 72wt%。调整碳化娃微粉颗粒的形状，可进一步提闻抵抗闻低角冲蚀的能力，使其达到闻风速、闻温条件下耐磨损、耐烧蚀的要求。所述耐热蚀件包括陶瓷耐磨内弯头、陶瓷护管、陶瓷浓缩部件、耐磨护套；所述金属支撑件包括弯头、耐热钢管、安装支件，所述陶瓷耐磨弯头匹配地安装在所述弯头内侧形成复合弯头，该复合弯头套装在所述耐热钢管一端部，所述安装支件安装在该耐热钢管的一端部，所述陶瓷护管、陶瓷浓缩部件依次套装在所述耐热钢管的中部，且所述陶瓷护管与陶瓷耐磨内弯头匹配地搭接；所述耐磨护套匹配地套装在所述安装支件上。所述金属支撑件包括依次连接的方圆头、耐热钢筒、耐热钢喷口 ；所述耐热蚀件包括依次对应地安装于所述金属支撑件内侧的方圆头陶瓷内衬体、陶瓷内衬体、陶瓷耐磨喷口、及安装在所述陶瓷内衬体中的陶瓷百叶。当所述耐热蚀件的宽度或外径超过烧结炉腔内径或/和其长度超过烧结炉腔高度时，则由分解成几块或几部分制成的分件依次拼接而成对应的耐热蚀件。[0012]上述重结晶碳化硅锅炉燃烧器可由下述方法制成:(I)按照设计的尺寸规格制备出金属支撑件，分解设计各耐热蚀部件，制作出各分解部件的样模；根据重结晶碳化硅材料的制造工艺要求，对原设计燃烧器进行分解制造，然后再组装，可保证燃烧器原设计形状不变、燃烧性能不变，而高风速、高温条件下的耐磨损、耐烧蚀性能大幅提高；燃烧器易受煤粉冲刷的部位均应以重结晶碳化硅部件覆盖保护，部件分解的标准一般以部件外径不超过烧结炉芯内径为准，可整体制作，否则应分解成几块或几部分制作；部件高、低大小以胚体便于装炉烧制为宜。(2)根据各个分解部件的样模制作出对应的石膏模；(3)按照上述配比选取制作重结晶碳陶瓷件的原料，混料后，加水至料浆粘度为500 600泊，再真空混料20 30小时；料浆混好后，在浇铸平台上用石膏模进行浇注，将浇铸好的生坯放置2 3小时后脱模；再将脱模后的生坯烘干，按所述要求的尺寸加工修坯后，再烘干至水分含量2%以下；将生坯置高温真空炉中进行烧结，在真空状态下以3 50C /分钟的升温速率升温，当温度升至1100°C时，充入惰性气体使炉内压力达到1.5
2.5MPa，继续以2V /分钟的升温速率升温至2450 2550°C，然后保温1.5 2.5小时，再自然冷却，当温度降至150°C以下时出炉即得重结晶碳化硅陶瓷件；(4)将制成的重结晶碳化硅陶瓷件与所述金属支撑件进行对接组装，在金属支撑件与重结晶碳化硅陶瓷件结合的部位以耐高温纤维垫塞严实或/和高温胶粘剂粘接。采用该种软结合的方法，解决了重结晶碳化硅陶瓷部件与钢铁支撑件遇热膨胀系数不一致而造成的难以结合的技术难题。重结晶碳化硅陶瓷件与支撑件之间的填充间隙可根据该零部件所处部位工作温度、各部件的热膨胀系数以常规方法计算得出。在所述步骤(3)中，真空混料和真空升温时的真空度均为2 5mPa。所述惰性气体为 氩气、氦气、氖气中的至少一种。所述耐高温纤维为高铝纤维、耐高温陶瓷纤维SiC (Al)、PBI纤维中的至少一种。所述高温胶粘剂为磷酸铝盐胶黏剂、有机硅胶粘剂、聚酰亚胺胶粘剂中的至少一种。本实用新型具有积极有益的效果:1.本实用新型重结晶碳化硅燃烧器(直流式和旋流式电站锅炉燃烧器)耐冲刷磨损性能、耐热性能大幅提高，可使喷出的煤粉气流始终维持在原设计的最理想状态，大大提高了燃烧效率，对延长锅炉使用寿命，节能降耗、减排具有重要意义。下表I为60万千瓦合金钢燃烧器与重结晶碳化硅燃烧器使用寿命的对比:表I本实用新型燃烧器与常规燃烧器的性价比
名称I价格(万元)I使用寿命―
瓦实用新型产品(个) i5年以上
合金钢产品(个)|8Il年(2)使用本实用新型产品每台可节约数十万元维修费用，以全国400多家电厂，最少2万多台燃烧器计，若都采用本实用新型产品，可节约费用数十亿元。(3)本实用新型产品部件大部分可采用套接和螺丝固定，比较原产品的焊割工艺，具有方便拆装便于维修的优点。(4)本实用新型产品提高了电站锅炉的安全性和经济性，维护了电网的安全运行。[0028](5)本实用新型产品可有效减少工作现场粉尘泄漏，改善工作环境，提高操作者健康水平。(6)本实用新型产品生产工艺成熟，产品性能优良，填补了国内外空白，具有良好的经济和社会效益。
图1为一种重结晶碳化硅锅炉燃烧器的结构示意图；图2为另一种重结晶碳化硅锅炉燃烧器的结构示意图。图中，I为方圆头，2为陶瓷内衬体,3为耐热钢筒,4为耐热钢喷口，5为陶瓷耐磨喷口，6陶瓷百叶，7为方圆头陶瓷内衬体，8为弯头，9为陶瓷耐磨内弯头，IOUl为陶瓷护管，12为耐热钢管，13为陶瓷浓缩部件,14为安装支件,15为耐磨护套。
具体实施方式
下述实施例中所用的原材料及器具等，如无特别说明，均为市售；所用方法如无特别说明，均为常规方法。实施例1 一种重结晶碳化硅电站锅炉燃烧器，参见图1，包括各部位的耐热蚀件及对应的金属支撑件，所述金属支撑件包括依次连接的方圆头1、耐热钢筒3、耐热钢喷口4 ;所述耐热蚀件包括依次对应地安装于所述金属支撑件内侧的方圆头陶瓷内衬体7、陶瓷内衬体2、陶瓷耐磨喷口 5、及安装在所述陶瓷内衬体中按一定方式排列的一定数量的陶瓷百叶6。上述燃烧器的制作方法如下(I)根据同种型号燃烧器原产品图纸按重结晶碳化硅生产工艺分解设计燃烧器零部件图，即分别设计出各部位的耐热蚀件及对应的金属支撑件的零部件尺寸图。(2)根据上步所设计的零部件尺寸图制备出各部位对应的金属支撑件。( 3)根据步骤(I)中的各耐热蚀件的零部件尺寸图制作样模，再以样模制成石膏模型。(4)制造各耐热蚀件( I )选料按照配方要求购料，每种料的粒度和形状要分布均匀，不允许有过高或过低现象。(II)原料检验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、筛分粗料150um，90%筛分率。(III)原料检验合格后，在试验室进行小量配料、混合、浇注，同时要求料浆粘度达至500 600Pa，密度2. 60 2. 65g/cm3,要求料浆必须有很好的悬浮性，避免料浆沉淀，生成废品。(IV)混料按配方称量碳化硅微粉粒度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；稀土钇助剂8份。先混合部分碳化硅微粉，边混料边加水，共分5次将微粉投完，再加入稀土助剂；原料投放结束后，用真空泵抽出混料机的空气，在真空度为2Pa状态下，混料20小时，最后加水调至料浆粘度为500泊。[0045](V)浇注料浆混好后，在浇注平台上，用石膏模浇注，吸浆时间根据壁厚确定，厚壁时间长，薄壁时间短，再将浇注好的半成品生坯放置2小时后脱模。放浆后多出的料浆返回混料机继续混料，根据料浆粘度适量加水，达到粘度要求后以备下次浇注。(VI)生坯烘干与整修脱模后的生坯放入100°C的烘干室烘干一天后取出，然后对其进行整修，达到图纸尺寸要求后，再放入烘干室烘干2天，水份控制在2%以下即可。(W)烧制在真空中频电炉内进行，坯体用石墨架支撑，在真空状态下升温，升温速度为3°C /分钟，真空度为5Pa，温度达到1100°C时，充入惰性气体氩气，充入量使炉内压力为1. 5MPa，再继续升温到2450°C，升温速度为2V /分钟，保温2小时后停电自然冷却，当温度降至150°C时出炉。产品出炉后，在抗折试验机上试压，抗压强度达到IOOMPa以上视为合格。(珊)将烧制好的重结晶碳化硅部件安装在制作好的铁制支撑件上，铁制支撑件与重结晶碳化硅陶瓷件之间用耐高温纤维塞实，其间隙以各段工作温度高低设定，要保证工件牢固又不受热胀破为准。实施例2 :重结晶碳化硅电站锅炉燃烧器参见图2，包括各部位的耐热蚀件及对应的金属支撑件，其耐热蚀件包括陶瓷耐磨内弯头9、陶瓷护管10、11、陶瓷浓缩部件13、耐磨护套15 ;所述金属支撑件包括弯头8、耐热钢管12、安装支件14，所述陶瓷耐磨弯头9匹配地安装在弯头8内侧形成复合弯头，该复合弯头套装在所述耐热钢管12 —端部，安装支件14安装在该耐热钢管12的一端部，陶瓷护管10、11、陶瓷浓缩部件13依次套装在耐热钢管12的中部，且陶瓷护管10与陶瓷耐磨弯头9匹配地搭接；耐磨护套15匹配地套装在安装支件14上。上述锅炉燃烧器的重结晶部件和金属支撑体的制备法基本与实施例1基本相同，不同之处在于燃烧器弯管部分，由于直径较大(大于600_)温度不高(小于150°C)，故采用重结晶碳化硅衬管(分解后的重结晶碳化硅陶瓷件)与耐热钢管(支撑件)12之间用高温胶粘接(磷酸铝盐胶黏剂)的办法，其余护管、锥体以及前端合金钢支撑架与重结晶碳化硅部件(重结晶碳化硅陶瓷件)结合部均用耐高温纤维(高铝纤维)塞实，同时以耐高温螺丝固定。上述重结晶碳化硅锅炉燃烧器已于2004年应用于河北省邯郸电厂4台发电锅炉，至今历时8年，经检验只有轻微磨损，预计可使用10年以上；另外，按上述方法制备出本实用新型产品还用于南阳鸭河电厂，平顶山姚孟电厂、大唐洛阳电厂、大唐禹州电厂等多家电厂，历时都超过2年，目前检验结果证明基本为零磨损，使用寿命大大延长，并大幅减少维修频率和费用，使用效果非常显著。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
权利要求1.一种重结晶碳化硅锅炉燃烧器，包括耐热蚀件及对应的金属支撑件，其特征在于，所述耐热蚀件为重结晶碳化硅陶瓷件，所述耐热蚀件包括陶瓷耐磨内弯头、陶瓷护管、陶瓷浓缩部件、耐磨护套；所述金属支撑件包括弯头、耐热钢管、安装支件，所述陶瓷耐磨弯头匹配地安装在所述弯头内侧形成复合弯头，该复合弯头套装在所述耐热钢管一端部，所述安装支件安装在该耐热钢管的一端部，所述陶瓷护管、陶瓷浓缩部件依次套装在所述耐热钢管的中部，且所述陶瓷护管与陶瓷耐磨内弯头匹配地搭接；所述耐磨护套匹配地套装在所述安装支件上。
2.根据权利要求1所述的重结晶碳化硅锅炉燃烧器，其特征在于，所述金属支撑件包括依次连接的方圆头、耐热钢筒、耐热钢喷口 ；所述耐热蚀件包括依次对应地安装于所述金属支撑件内侧的方圆头陶瓷内衬体、陶瓷内衬体、陶瓷耐磨喷口、及安装在所述陶瓷内衬体中的陶 瓷百叶。
专利摘要本实用新型涉及一种重结晶碳化硅锅炉燃烧器。它包括金属支撑件及耐热蚀件，该耐热蚀件是由碳化硅微粉、稀土钇助剂等经制浆、浇注成型、2450～2550℃下烧结而成的重结晶碳化硅陶瓷件。本实用新型重结晶碳化硅燃烧器耐冲刷磨损性能、耐热性能良好，可使喷出的煤粉气流始终维持在原设计的最理想状态，大大提高了燃烧效率，适应各种恶劣工况条件下的防热蚀作业，并延长锅炉使用寿命，对提高企业生产效率、节约能源、保障生产安全、改善工作环境，大幅降低修理费用具有重要意义。
文档编号C04B35/66GK202915354SQ20122040262
公开日2013年5月1日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者苏建林, 王灿光, 王振海 申请人:郑州华泰节能陶瓷有限公司