CN108585804B - 一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法，其技术方案是：按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～25)配料，混合，制得骨料；按ρ‑Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.15)︰(0.05～0.08)︰(0.05～0.10)︰(0.01～0.06)配料，混合，制得基质料；按骨料︰基质料的质量比为1︰(0.35～0.40)配料，混合，制得混合料；按混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)配料，搅拌，成型，室温养护，再于110～120℃养护；在氮气气氛和1500～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。工艺简单，所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件具有高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强的特点。

Description

一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法
技术领域
本发明属于循环流化床锅炉预制件技术领域。具体涉及一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。
背景技术
烧嘴是循环流化床锅炉燃料、空气(氧气)及造渣剂等进入炉膛的重要通道，烧嘴部位温度高、波动大，磨损严重，且烧嘴的尺寸与形状各异，因而循环流化床锅炉烧嘴大多采用耐火预制件。
目前，循环流化床锅炉烧嘴预制件主要以刚玉骨料结合碳化硅细粉、活性氧化铝微粉等，以高纯铝酸钙水泥为结合剂，经过混合、成型后烧成，其强度大和耐磨性强，尤其铝酸钙水泥在烧成过程能够产生一定量的液相，促进材料的烧结，但同时也降低了材料的高温服役性能。
发明内容
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法。用该方法所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～25)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.15)︰(0.05～0.08)︰(0.05～0.10)︰(0.01～0.06)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(35～40)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1500～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
所述碳化硅颗粒的粒度为0.1～5mm；所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt％。
所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；所述板状刚玉颗粒的Al2O3含量≥98.5wt％。
所述ρ-Al2O3微粉的粒度≤80μm；所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt％。
所述碳化硅微粉的粒度≤70μm；所述碳化硅微粉的SiC含量≥97wt％。
所述硅粉的粒度≤60μm；所述硅粉的Si含量≥97wt％。
所述二氧化硅微粉的粒度≤50μm；所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt％。
所述氯化镁细粉的粒度≤80μm；所述氯化镁细粉的MgCl2含量≥99wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为15～20wt％。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本发明通过对原料组分间的分步混合、成型与烧成，即得循环流化床锅炉烧嘴预制件，工艺简单。
2、本发明采用硅溶胶结合，利用纳米胶粒的表面效应促进烧结，同时减少低熔点物相的产生，有利于提高预循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度。
3、本发明利用高温氮化反应原位形成Si3N4晶须结合，提高循环流化床锅炉烧嘴预制件的耐磨性与抗热震性能。
本发明所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.6cm3；体积密度为3.35～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～25MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～95％。
因此，本发明工艺简单，所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件具有高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强的特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的物料统一描述如下，实施例中不再赘述：
所述碳化硅颗粒的粒度为0.1～5mm；所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt％。
所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；所述板状刚玉颗粒的Al2O3含量≥98.5wt％。
所述ρ-Al2O3微粉的粒度≤80μm；所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt％。
所述碳化硅微粉的粒度≤70μm；所述碳化硅微粉的SiC含量≥97wt％。
所述硅粉的粒度≤60μm；所述硅粉的Si含量≥97wt％。
所述二氧化硅微粉的粒度≤50μm；所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt％。
所述氯化镁细粉的粒度≤80μm；所述氯化镁细粉的MgCl2含量≥99wt％。
所述硅溶胶的SiO2含量为15～20wt％。
实施例1
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～22)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.12)︰(0.05～0.07)︰(0.05～0.07)︰(0.01～0.03)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(35～37)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1500～1520℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.3cm3；体积密度为3.35～3.37g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～22MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～94％。
实施例2
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(21～23)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.11～0.13)︰(0.05～0.07)︰(0.06～0.08)︰(0.02～0.04)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(36～38)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1510～1530℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.2～1.4cm3；体积密度为3.36～3.38g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为21～23MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～94％。
实施例3
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(22～24)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.12～0.14)︰(0.06～0.08)︰(0.07～0.09)︰(0.03～0.05)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(37～39)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1520～1540℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.3～1.5cm3；体积密度为3.37～3.39g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为22～24MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为93～95％。
实施例4
一种循环流化床锅炉烧嘴预制件及其制备方法。本实施例所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(23～25)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料。
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.13～0.15)︰(0.06～0.08)︰(0.08～0.10)︰(0.04～0.06)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料。
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(38～40)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料。
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1530～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件。
本实施例所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.4～1.6cm3；体积密度为3.38～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为23～25MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为93～95％。
本具体实施方式与现有技术相比具有以下积极效果：
1、本具体实施方式通过对原料组分间的分步混合、成型与烧成，即得循环流化床锅炉烧嘴预制件，工艺简单。
2、本具体实施方式采用硅溶胶结合，利用纳米胶粒的表面效应促进烧结，同时减少低熔点物相的产生，有利于提高预循环流化床锅炉烧嘴预制件的高温强度。
3、本具体实施方式利用高温氮化反应原位形成Si3N4晶须结合，提高循环流化床锅炉烧嘴预制件的耐磨性与抗热震性能。
本具体实施方式所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件经检测：常温耐磨性试验磨损量为1.1～1.6cm3；体积密度为3.35～3.40g/cm3；高温(1400℃)抗折强度为20～25MPa；1100℃水冷一次热震稳定性实验残余强度保持率为92～95％。
因此，本具体实施方式工艺简单，所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件具有高温强度大、热震稳定性好和耐磨性强的特点。

Claims (10)

1.一种循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述制备方法的具体步骤是：
第一步、按碳化硅颗粒︰板状刚玉颗粒的质量比为1︰(20～25)，将所述板状刚玉颗粒和所述碳化硅颗粒加入搅拌机中，混合4～5分钟，制得骨料；
第二步、按ρ-Al2O3微粉︰碳化硅微粉︰硅粉︰二氧化硅微粉︰氯化镁细粉的质量比为1︰(0.10～0.15)︰(0.05～0.08)︰(0.05～0.10)︰(0.01～0.06)，将所述ρ-Al2O3微粉、所述碳化硅微粉、所述硅粉、所述二氧化硅微粉和所述氯化镁细粉加入搅拌机中，混合5～7分钟，制得基质料；
第三步、按所述颗粒骨料︰所述基质料的质量比为100︰(35～40)，将所述骨料和所述基质料加入搅拌机中，混合6～8分钟，制得混合料；
第四步、按所述混合料︰硅溶胶的质量比为1︰(0.05～0.06)，向所述混合料中加入所述硅溶胶，搅拌3～4分钟，置于模具中振动成型，室温条件下养护4～5小时，再于110～120℃条件下养护6～8小时；然后置于马弗炉中，在氮气气氛和1500～1550℃条件下保温2～4小时，随炉冷却至室温，制得循环流化床锅炉烧嘴预制件；
所述碳化硅颗粒的粒度为0.1～5mm；
所述板状刚玉颗粒的粒度为0.1～5mm；
所述ρ-Al2O3微粉的粒度≤80μm；
所述碳化硅微粉的粒度≤70μm；
所述硅粉的粒度≤60μm；
所述二氧化硅微粉的粒度≤50μm；
所述氯化镁细粉的粒度≤80μm。
2.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述碳化硅颗粒的SiC含量≥97wt％。
3.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述板状刚玉颗粒的Al2O3含量≥98.5wt％。
4.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述ρ-Al2O3微粉的Al2O3含量≥99wt％。
5.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述碳化硅微粉的SiC含量≥97wt％。
6.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述硅粉的Si含量≥97wt％。
7.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述二氧化硅微粉的SiO2含量≥98wt％。
8.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述氯化镁细粉的MgCl2含量≥99wt％。
9.根据权利要求1所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法，其特征在于所述硅溶胶的SiO2含量为15～20wt％。
10.一种循环流化床锅炉烧嘴预制件，其特征在于所述循环流化床锅炉烧嘴预制件是根据权利要求1～9项中任一项所述的循环流化床锅炉烧嘴预制件的制备方法所制备的循环流化床锅炉烧嘴预制件。
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