CN111911924B - 一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法 - Google Patents

一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，包括：制备铁铬铝纤维，再以铁铬铝纤维为原料制备铁铬铝纤维织物；对铁铬铝纤维织物进行退火处理后裁成所需尺寸；将裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定；采用压液机将附有织物的冲孔板放入模具中进行翻边压弧，按由上至下依次为外框、铁铬铝纤维织物和冲孔板的顺序，在外框面进行点焊即得。本发明方法通过对铁铬铝纤维织物进行退火处理，减小了纤维织物内部应力，降低了纤维织物弹性，使得纤维织物更为紧致地附着在燃烧头表面，提高了织物表面燃烧强度的承载能力，使得负荷调节范围增大，燃烧器在红焰燃烧模式和蓝焰燃烧模式切换时，燃烧头表面织物不会出现蓬松，提高了燃烧头使用寿命。

Description

一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法
技术领域
本发明属于燃气燃烧器技术领域，具体地说，涉及一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法。
背景技术
气体燃料相对于燃煤、燃油而言是一种更优质、高效、清洁的燃料，为改善能源结构、促进节能减排，国家大力发展清洁能源，以天然气为代表的气体燃料在一次能源消耗中的占比，已从2000年不到2％上升到2019年的9％。但气体燃料在燃烧过程中会排放CO和NOx，为提高燃烧效率，降低环境污染，政府部门对燃气排放的各项技术监管规程提出了更为严格的要求。
现有的燃气燃烧头，以天然气作为燃料气体时，烟气指数通常都会满足排放标准，而以液化气、人工煤气等成分较为复杂气体作为燃料气体时，一般不能满足烟气排放标准。
纤维织物在燃烧头表面的附着情况对燃烧性能及使用寿命有着重要影响，由于纤维织物附着不够紧致，燃烧器在红焰、蓝焰燃烧模式之间切换时，表面织物容易出现蓬松，烟气指数也将出现超标。
发明内容
本发明的目的是提供一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，该方法制备的燃烧头表面织物附着紧致，以成分复杂气体作为燃料气体时，满足烟气排放标准。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤1，制备铁铬铝纤维，再以铁铬铝纤维为原料制备铁铬铝纤维织物；
步骤2，对步骤1制备的铁铬铝纤维织物进行退火处理，然后裁成所需尺寸；
步骤3，将步骤2裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊；
步骤4，采用压液机，将附有织物的冲孔板放入模具中进行翻边压弧；
步骤5，按由上至下依次为外框、铁铬铝纤维织物和冲孔板的顺序，在外框面进行点焊，得到铁铬铝纤维燃烧头。
进一步地，步骤1中铁铬铝纤维的制备：以丝径为0.2～0.7mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔法制备50～200芯、丝径为12-70μm的铁铬铝纤维。
进一步地，步骤1中铁铬铝纤维织物的制备：对芯数为50～200芯铁铬铝纤维包纱后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，然后采用平织法进行织造，最后用热水浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到所需的铁铬铝纤维织物。
进一步地，所述的隔离材料文质量分数30％～70％的聚氧化乙烯，可提高纤维的韧性，降低纤维束之间的摩擦力，减少对针织设备的磨损。
进一步地，步骤2退火处理具体为：采用真空烧结炉对步骤1得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，退火温度为1000～1200℃，退火时间1～2h。
进一步地，步骤3中冲孔板上均匀设有若干气孔。
进一步地，步骤3具体为：采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取10～20mm，压力0.2～0.3Mpa，热量档位8～10。
进一步地，步骤5具体为：采用中频焊机，按由上至下依次为外框、铁铬铝纤维织物和冲孔板的顺序，在外框面采用对角交错的方式进行点焊，焊接电流70～90A，压力0.2～0.3Mpa，频率15～20Hz。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1)本发明公开的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，通过对铁铬铝纤维织物进行退火处理，减小了铁铬铝纤维织物内部应力，降低了铁铬铝纤维织物弹性，使得铁铬铝纤维织物可以更为紧致地附着在燃烧头表面，还提高了织物表面燃烧强度的承载能力，使得负荷调节范围增大，燃烧器在红焰燃烧模式和蓝焰燃烧模式切换时，燃烧头表面织物不会出现蓬松，提高了燃烧头使用寿命。
2)本发明公开的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，对退火处理后的铁铬铝纤维织物预先裁成所需尺寸，同以往制备工艺相比，提高了铁铬铝纤维织物的利用率，降低了燃烧头的生产成本。
3)本发明制备方法制备得到的平板式铁铬铝纤维燃烧头，在燃烧过程中，燃烧充分，排烟损失小，进而降低了CO的排放；由于冲孔板上均匀设置若干气孔，能够使预混气流通过冲孔板时更加均匀、分散，使得预混气流在燃烧头表面燃烧时更加均匀，避免出现局部高温，从而有效降低了NOx的排放。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明公开的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法制备的铁铬铝纤维燃烧头的结构示意图；
图2是按本发明方法制备的铁铬铝纤维燃烧头的侧视结构示意图；
图3是冲孔板结构示意图；
图4是外框结构示意图。
具体实施方式
以下将配合实施例来详细说明本发明的实施方式，藉此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
本发明公开了一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，制备得到的燃烧头如图1或图2所示，具体按照以下步骤实施；
步骤1，以丝径为0.2～0.7mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔的方法，制备出50～200芯、丝径为12～70μm的铁铬铝纤维；
步骤2，首先对步骤1制备的芯数为50～200芯铁铬铝纤维包纱，然后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，隔离材料为质量分数30％～70％的聚氧化乙烯，以提高纤维的韧性，降低纤维束之间的摩擦力，减小对针织设备的磨损，采用平织法对处理过的纤维纱线进行织造，得到平纹组织的织物；最后用热水对得到平纹组织的织物进行浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到铁铬铝纤维织物；
步骤3，使用真空烧结炉，对步骤2得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，其中，退火温度为1000～1200℃，退火时间1～2h；
步骤4，将退火处理后的铁铬铝纤维织物裁剪成所需尺寸，裁剪纤维织物时，须沿着织物表面纹路裁成对应尺寸；
步骤5，将步骤4裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊，采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取10～20mm，压力0.2～0.3Mpa，热量档位8～10，点焊后冲孔板+织物透气950～1150(@200pa)L/min.dm2；如图3所示，冲孔板2上均匀设有若干气孔4；
步骤6，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构，影响织物透气性能；
步骤7，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物3和冲孔板2的顺序，外框的结构如图4所示，在外框面进行点焊，为降低焊接应力，减少外框变形，采用对角交错的方式进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，电流70～90A，压力0.2～0.3Mpa，频率15～20Hz，得到铁铬铝纤维燃烧头。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
按照本发明方法制备的铁铬铝纤维燃烧头，不仅适用于天然气的燃烧，还适用于液化气、人工煤气等成分较为复杂的气体燃料。
按照本发明方法制备的燃烧头，在燃烧过程中，燃烧充分，排烟损失小，进而降低了CO的排放；纤维织物内衬的冲孔板上均匀设置若干气孔，能够使预混气流通过冲孔板时更加均匀、分散，使得预混气流在燃烧头表面燃烧时更加均匀，避免出现局部高温，从而有效降低了NOx的排放。
按本发明方法制备的铁铬铝纤维燃烧头，因表面织物做过退火处理，使得织物内应力较小，弹性较低，在红焰燃烧模式切换蓝焰燃烧模式时，可避免纤维织物出现蓬松、烟气排放出现超标，提高了燃烧头的使用寿命。
实施例1
步骤1，以丝径为0.6mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔的方法，制备出80芯、丝径为40μm的铁铬铝纤维；
步骤2，首先对步骤1制备的芯数为80芯铁铬铝纤维包纱，然后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，隔离材料为质量分数45％的聚氧化乙烯，以提高纱线的韧性、减小纱线间的摩擦，采用平织法对处理过的纤维纱线进行织造，得到平纹组织的织物；最后用热水对得到平纹组织的织物进行浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到铁铬铝纤维织物；使用FX3300透气性测试仪测得织物透气为4500±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤3，使用真空烧结炉，对步骤2得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，其中，退火温度为1000℃，退火时间2h；退火后测得织物透气为4200±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤4，将退火处理后的铁铬铝纤维织物裁剪成所需尺寸，裁剪纤维织物时，须沿着织物表面纹路裁成对应尺寸；
步骤5，将步骤4裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊，采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取10mm，压力0.3Mpa，热量档位9，点焊后冲孔板+织物透气1060±50(@200pa)L/min.dm2；冲孔板2上均匀设有若干气孔4；
步骤6，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构，影响织物透气性能；
步骤7，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物3和冲孔板2的顺序，外框结构如图4所示，在外框面进行点焊，为降低焊接应力，减少外框变形，采用对角交错的方式进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，电流70A，压力0.3Mpa，频率18Hz，得到铁铬铝纤维燃烧头。
实施例2
步骤1，以丝径为0.4mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔的方法，制备出160芯、丝径为20μm的铁铬铝纤维；
步骤2，首先对步骤1制备的芯数为160芯、丝径为20μm铁铬铝纤维包纱，然后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，隔离材料为质量分数60％的聚氧化乙烯，以提高纱线的韧性、减小纱线间的摩擦，采用平织法对处理过的纤维纱线进行织造，得到平纹组织的织物；最后用热水对得到平纹组织的织物进行浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到铁铬铝纤维织物；使用FX3300透气性测试仪测得织物透气为3500±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤3，使用真空烧结炉，对步骤2得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，其中，退火温度为1080℃，退火时间1.5h；退火后测得织物透气为3200±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤4，将退火处理后的铁铬铝纤维织物裁剪成所需尺寸，裁剪纤维织物时，须沿着织物表面纹路裁成对应尺寸；
步骤5，将步骤4裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊，采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取18mm，压力0.25Mpa，热量档位10，点焊后冲孔板+织物透气1020±50(@200pa)L/min.dm2；冲孔板2上均匀设有若干气孔4；
步骤6，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构，影响织物透气性能；
步骤7，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物3和冲孔板2的顺序，外框的结构如图4所示，在外框面进行点焊，为降低焊接应力，减少外框变形，采用对角交错的方式进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，电流80A，压力0.2Mpa，频率20Hz，得到铁铬铝纤维燃烧头。
实施例3
步骤1，以丝径为0.2mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔的方法，制备出200芯、丝径为12μm的铁铬铝纤维；
步骤2，首先对步骤1制备的芯数为200芯、丝径为12μm铁铬铝纤维包纱，然后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，隔离材料为质量分数70％的聚氧化乙烯，以提高纱线的韧性、减小纱线间的摩擦，采用平织法对处理过的纤维纱线进行织造，得到平纹组织的织物；最后用热水对得到平纹组织的织物进行浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到铁铬铝纤维织物；使用FX3300透气性测试仪测得织物透气为2500±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤3，使用真空烧结炉，对步骤2得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，其中，退火温度为1100℃，退火时间1.5h；退火后测得织物透气为2300±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤4，将退火处理后的铁铬铝纤维织物裁剪成所需尺寸，裁剪纤维织物时，须沿着织物表面纹路裁成对应尺寸；
步骤5，将步骤4裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊，采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取20mm，压力0.2Mpa，热量档位8，点焊后冲孔板+织物透气950±50(@200pa)L/min.dm2；冲孔板2上均匀设有若干气孔4；
步骤6，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构，影响织物透气性能；
步骤7，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物和冲孔板2的顺序，外框的结构如图4所示，在外框面进行点焊，为降低焊接应力，减少外框变形，采用对角交错的方式进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，电流90A，压力0.25Mpa，频率15Hz，得到铁铬铝纤维燃烧头。
实施例4
步骤1，以丝径为0.7mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔的方法，制备出50芯、丝径为70μm的铁铬铝纤维；
步骤2，首先对步骤1制备的芯数为90芯、丝径为70μm铁铬铝纤维包纱，然后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，隔离材料为质量分数30％的聚氧化乙烯，以提高纱线的韧性、减小纱线间的摩擦，采用平织法对处理过的纤维纱线进行织造，得到平纹组织的织物；最后用热水对得到平纹组织的织物进行浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到铁铬铝纤维织物；使用FX3300透气性测试仪测得织物透气为6500±200(@200pa)L/min.dm2；
步骤3，使用真空烧结炉，对步骤2得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，其中，退火温度为1200℃，退火时间1h；退火后测得织物透气为6100±200(@200pa)L/min.dm2；
步骤4，将退火处理后的铁铬铝纤维织物裁剪成所需尺寸，裁剪纤维织物时，须沿着织物表面纹路裁成对应尺寸；
步骤5，将步骤4裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊，采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取14mm，压力0.22Mpa，热量档位10，点焊后冲孔板+织物透气1100±50(@200pa)L/min.dm2；冲孔板2上均匀设有若干气孔4；
步骤6，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构，影响织物透气性能；
步骤7，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物3和冲孔板2的顺序，外框的结构如图4所示，在外框面进行点焊，为降低焊接应力，减少外框变形，采用对角交错的方式进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，电流70A，压力0.3Mpa，频率15Hz，得到铁铬铝纤维燃烧头。
对比例1
本对比例为平板式铁铬铝纤维燃烧头的传统制作方法，具体按以下步骤进行；
步骤1，使用80芯、40um纤维做的织物，不做退火处理，直接裁成相应尺寸，织物透气4500±100(@200pa)L/min.dm2；
步骤2，将步骤1裁好的铁铬铝织物和冲孔板绷紧后点焊固定，织物面点焊，然后将多余的织物裁掉，点焊后冲孔板+织物透气1060±50(@200pa)L/min.dm2；
步骤3，采用液压机，将附有织物的冲孔板放入模具进行翻边压弧，压弧时间不宜太久，以免破坏织物结构；
步骤4，采用中频焊机，按由上至下依次为外框1、铁铬铝纤维织物3和冲孔板2的顺序，在外框面进行点焊，长度方向10个点，宽度方向5个点，得到铁铬铝纤维燃烧头。
表1为是实施例1-4及对比例1制备的燃烧头分别以天然气和液化气作为燃料进行试验时所测得的烟气指数，根据行业标准，烟气指数要求低于200。
表1以天然气和液化气为燃料的烟气指数
烟气指数(天然气) 烟气指数(液化气)
实施例1 143 159
实施例2 130 141
实施例3 128 136
实施例4 146 168
对比实施例1 173 216
由表1可知，使用同样的气体燃料进行燃烧实验，按本发明方法制备的燃烧头与现有燃烧头相比，燃烧更为充分，烟气指数更低，在红焰-蓝焰燃烧模式之间相互切换时，表面织物附着更为紧致，不会出现蓬松；以复杂气体如液化气作为燃料气体时，按本发明方法制备的燃烧头烟气指数相对较低，满足排放要求。
上述说明示出并描述了发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离发明的精神和范围，则都应在发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
步骤1，制备铁铬铝纤维，再以铁铬铝纤维为原料制备铁铬铝纤维织物；
步骤2，对步骤1制备的铁铬铝纤维织物进行退火处理，然后裁成所需尺寸；
步骤3，将步骤2裁好的铁铬铝纤维织物和冲孔板点焊固定，织物面点焊；
步骤4，采用压液机，将附有织物的冲孔板放入模具中进行翻边压弧；
步骤5，按由上至下依次为外框、铁铬铝纤维织物及冲孔板的顺序，在外框面进行点焊，得到铁铬铝纤维燃烧头；
其中，步骤2退火处理具体为：采用真空烧结炉对步骤1得到的铁铬铝纤维织物进行退火处理，退火温度为1000～1200℃，退火时间1～2h。
2.根据权利要求1所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，步骤1中铁铬铝纤维的制备：以丝径为0.2～0.7mm的铁铬铝丝为原料，采用集束拉拔法制备50～200芯、丝径为12-70μm的铁铬铝纤维。
3.根据权利要求2所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，步骤1中铁铬铝纤维织物的制备：对芯数为50～200芯铁铬铝纤维包纱后在铁铬铝纤维表面涂覆隔离材料，然后采用平织法进行织造，最后用热水浸泡，以去除织物上的隔离材料，得到所需的铁铬铝纤维织物。
4.根据权利要求3所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，所述隔离材料为质量分数30％～70％的聚氧化乙烯。
5.根据权利要求1所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，步骤3中冲孔板上均匀设有若干气孔。
6.根据权利要求1或5所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，步骤3具体为：采用工频焊机，先沿短边点焊，再沿长边点焊，点焊间距取10～20mm，压力0.2～0.3Mpa，热量档位8～10。
7.根据权利要求1或5所述的平板式铁铬铝纤维燃烧头的制备方法，其特征在于，步骤5具体为：采用中频焊机，按由上至下依次为外框、铁铬铝纤维织物和冲孔板的顺序，在外框面采用对角交错的方式进行点焊，焊接电流70～90A，压力0.2～0.3Mpa，频率15～20Hz。
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