一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法技术

一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，包括将单组份难熔金属或者难熔金属与其它元素（包括其它难熔金属、普通金属元素或者非金属及其稳定氧化物）形成的多组元合金粉末过筛处理的步骤、冷等静压步骤、烧结步骤、校直加工步骤、退火处理步骤、机加工步骤、洁净处理步骤、等离子热喷涂步骤和感应线圈安装步骤，制得煤粉直接点火燃烧器。本发明专利技术采用自身耐温性和高温抗氧化性能更好的钨钼钽铌等难熔金属及其合金结合高温抗氧化涂层的新型结构材料，实现煤粉锅炉无油直接点火和稳燃装置，较等离子点火技术和油枪点火技术而言具有成本低、耗能少和安全、环保等诸多优势。

【技术实现步骤摘要】
一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法
本专利技术属于火力发电和清洁能源
，具体涉及一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法。
技术介绍
现有火电厂煤粉锅炉的点火和稳燃装置，大都是在煤粉燃烧器的二次风口内安装大型油枪，或设置专作点火用的油燃烧器，在点火过程中完全烧油。这种方法虽能满足锅炉运行的要求，但耗油量太大，一台与200MW机组配套的670t/h锅炉每次点火用油高达50吨以上。全国火电厂点火和稳燃用油量相当可观。由于负荷变化,每年助燃油在1000t左右,我国电厂每年点火用油达500000t之多，助燃用油量更大。随着大型火电机组不断增加，这一问题将愈加突出。我国重油供应不足，电厂多以轻柴油作点火燃料，因此问题就更加严重。为了降低发电成本,火力发电厂迫切需要安装能降低燃油消耗、稳定安全运行的无油直接点火与稳燃燃烧器。借助无油直接点火和稳燃系统，不仅在煤粉锅炉冷态或热态启动时可以完全不用重油或天然气来暖炉和点炉，而且在煤粉锅炉低负荷运行时还可用来稳定燃烧，扩大锅炉低负荷运行的范围。据称，煤粉锅炉可带的最低负荷一般为额定负荷的30％，当强迫循环锅炉采用无油直接点火和稳燃技术时，可使最低负荷降到额定负荷的1％或更少。因此，每座发电厂至少应有一台锅炉改用无油直接点火和稳燃系统，以提高发电厂调峰和低负荷运行的能力，若一台600MW的机组采用了这种系统，那么30年内约可节约重油70万吨。但是，煤粉直接点火和稳燃需要可靠的点火器，即其不仅要具备点火和主燃烧器的功能，还需要自身具备良好的耐高温抗氧化性能。据统计，煤粉直接点火和稳燃点火器在工作时内腔瞬时高温达1600℃，而目前市面上通用的高温钢耐受温度为1200℃，这远远达不到点火器使用基本需求。因此，开发出一种耐受温度在1600℃的高温结构材料成为了当前煤粉直接点火和稳燃点火器设计制造成功与否的关键。
技术实现思路
为了克服现有电厂煤粉锅炉点火燃烧器点火和稳燃过程中点火器自身耐温高、易发生高温氧化等一系列问题，本专利技术提供了一种应用于煤粉锅炉点火和稳燃的煤粉直接点火燃烧器的制备方法。本专利技术采用的技术方案是：一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，包括以下步骤：步骤一、选取一种难熔金属粉末或者至少两种难熔金属组成的合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属和/或非金属元素组成的多元合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属或非金属氧化物组成的多元合金粉末，作为煤粉直接点火燃烧器壳体的原料，过筛处理，备用；步骤二、将步骤一选取的粉末原料装入带有挠性钢芯的模具中，冷等静压制成粉质管坯；步骤三、将粉质管坯装入烧结炉，在氢气或真空环境下，烧结温度为1800℃~2600℃，烧结时间为6~72h；步骤四、将烧结管坯加热，加热温度为1000℃~2000℃，然后采用空心锻造加工方式，使用模具进行锻造，制成管坯备用；步骤五、将锻造完成的管坯进行退火处理，退火温度800℃~1500℃，退火保温时间1h~5h，然后冷却备用；步骤六、热处理完成的管坯机加工至目标要求尺寸，然后进行缺陷探伤扫描检测；步骤七、对管坯进行喷砂处理，实现管坯的内外表面为均匀一致的喷砂面，对喷砂处理后的管坯内外表面进行洁净处理，并晾干；步骤八、将喷涂粉末通过等离子喷涂装置，均匀喷涂于管坯的内外表面，所述的喷涂粉末包括Si粉、MoSi2粉、B2O3粉、Al2O3粉、ZrO2粉、Y2O3和La2O3粉；步骤九、将步骤八喷涂后的管坯置于真空炉内进行退火处理；步骤十、待真空处理后，煤粉直接点火燃烧器的壳体制作完毕，对该壳体进行保温棉包覆；步骤十一、对保温棉已经包覆过的壳体进行铜加热管均布排布，确保煤粉直接点火燃烧器内部各处升温同步进行，制备完成。进一步优化，步骤一中，所述的难熔金属粉末，为钨、钼、铌、钽、钒、锆，铼、铪中的任意一种金属粉末，进行筛分处理时，筛网选择160目~500目，筛下粉末备用。进一步优化，作为煤粉直接点火燃烧器壳体的原料为：a、一种难熔金属粉末；b、两种或者两种以上的难熔金属组成的合金粉末，c、一种或多种难熔金属与其它金属和/或非金属元素组成的多元合金粉末，d、一种或多种难熔金属与其它金属或非金属氧化物组成的多元合金粉末。进一步优化，步骤二中，所述的模具为管型柔性模具，冷等静压的压制压力150~280MPa，保压时间10~30min。进一步优化，步骤三中，其中烧结温度为1800℃~2600℃，烧结时间为6~72h，通过烧结获得致密度大于98%的烧结管坯。进一步优化，步骤四中，将烧结管坯放进马弗炉中加热，加热温度为1000℃~2000℃，加热时间为60~80min，选用模具规格为目标尺寸要求，按照设计的锻造模具，通过空心锻造加工，制成所需管坯。进一步优化，步骤六中，使用水浸式超声波C扫描，机加工后的管坯内部无平均直径大于0.3mm的气孔缺陷存在。进一步优化，步骤七中，喷砂用料采用规格尺寸为1mm~2mm的白刚玉或棕刚玉，喷砂后表面喷砂等级为Sa3；对喷砂处理后的管坯内壁进行洁净处理的工艺为：采用水冲洗喷砂处理后的管坯内壁，冲洗干净后，采用去离子水或蒸馏水再次对管坯内壁进行清洗。进一步优化，步骤八中，所述的喷涂粉末为Si粉、MoSi2粉、B2O3粉、Al2O3粉、ZrO2粉、Y2O3和La2O3粉，按照质量百分比，其中，Si：40%-70%，MoSi2：0.5%-10%，B2O3：1%-20%，Al2O3：10%-30%，ZrO2：8%-25%，Y2O3：0.5%-3%，La2O3：0.1%-2%；喷涂粉末的粒度需控制在15-45mm区间内，且保证粉末流动性完好；喷涂涂层厚度控制在0-500um范围内，且每喷涂50um，需停机一次，以便于喷涂件具备充分的冷却时间，并使用干燥后的气体对喷涂件表面进行清灰处理，冷却半小时后，继续喷涂直至涂层厚度达到设计厚度、且壳体内外表面完全覆盖为止。进一步优化，步骤八中，单道次上粉率控制在5um左右，喷涂过程中，送粉器左侧需配置干燥气体喷管，以便于以及清除喷涂残留粉尘和颗粒物，确保下道次涂层与上道次涂层的良好结合。进一步优化，步骤九中，真空度持续保持小于10-2Pa，退火温度在1200℃~1500℃，以便于优化涂层结构，增强涂层与管坯基体金属之间的结合力，并有效消除涂层结构中由于热加工而残存的加工应力。进一步优化，步骤九中，真空炉中通过真空环境下的梯度温区处理工艺为：升温速度为10℃/min，当达到设计温度后，需保温2h，然后自然冷却降温至室温后取出。进一步优化，步骤十一中、感应加热所使用的加热管采用中空的紫铜作为加热材料，加热管在保温棉表面进行均匀排布后，需要对其中频感应加热效果和管坯内腔各处温度进行实际测量，以确保各处同步加热并对完工后的煤粉直接点火燃烧器进行感应加热测试，测试上限温度为800℃-1000℃，测试时间为1h-5h。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用难熔金属制备点火器金属基体与表面抗氧化涂层相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一、选取一种难熔金属粉末或者至少两种难熔金属组成的合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属和/或非金属元素组成的多元合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属或非金属氧化物组成的多元合金粉末，作为煤粉直接点火燃烧器壳体的原料，过筛处理，备用；/n步骤二、将步骤一选取的粉末原料装入带有挠性钢芯的模具中，冷等静压制成粉质管坯；/n步骤三、将粉质管坯装入烧结炉，在氢气或真空环境下，烧结温度为1800℃~2600℃，烧结时间为6~72h；/n步骤四、将烧结管坯加热，加热温度为1000℃~2000℃，然后采用空心锻造加工方式，使用模具进行锻造，制成管坯备用；/n步骤五、将锻造完成的管坯进行退火处理，退火温度800℃~1500℃，退火保温时间1h~5h，然后冷却备用；/n步骤六、热处理完成的管坯机加工至目标要求尺寸，然后进行缺陷探伤扫描检测；/n步骤七、对管坯进行喷砂处理，实现管坯的内外表面为均匀一致的喷砂面，对喷砂处理后的管坯内外表面进行洁净处理，并晾干；/n步骤八、将喷涂粉末通过等离子喷涂装置，均匀喷涂于管坯的内外表面，所述的喷涂粉末包括Si粉、MoSi...

【技术特征摘要】
1.一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、选取一种难熔金属粉末或者至少两种难熔金属组成的合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属和/或非金属元素组成的多元合金粉末或者由一种或多种难熔金属与其它金属或非金属氧化物组成的多元合金粉末，作为煤粉直接点火燃烧器壳体的原料，过筛处理，备用；
步骤二、将步骤一选取的粉末原料装入带有挠性钢芯的模具中，冷等静压制成粉质管坯；
步骤三、将粉质管坯装入烧结炉，在氢气或真空环境下，烧结温度为1800℃~2600℃，烧结时间为6~72h；
步骤四、将烧结管坯加热，加热温度为1000℃~2000℃，然后采用空心锻造加工方式，使用模具进行锻造，制成管坯备用；
步骤五、将锻造完成的管坯进行退火处理，退火温度800℃~1500℃，退火保温时间1h~5h，然后冷却备用；
步骤六、热处理完成的管坯机加工至目标要求尺寸，然后进行缺陷探伤扫描检测；
步骤七、对管坯进行喷砂处理，实现管坯的内外表面为均匀一致的喷砂面，对喷砂处理后的管坯内外表面进行洁净处理，并晾干；
步骤八、将喷涂粉末通过等离子喷涂装置，均匀喷涂于管坯的内外表面，所述的喷涂粉末包括Si粉、MoSi2粉、B2O3粉、Al2O3粉、ZrO2粉、Y2O3和La2O3粉；
步骤九、将步骤八喷涂后的管坯置于真空炉内进行退火处理；
步骤十、待真空处理后，煤粉直接点火燃烧器的壳体制作完毕，对该壳体进行保温棉包覆；
步骤十一、对保温棉已经包覆过的壳体进行铜加热管均布排布，确保煤粉直接点火燃烧器内部各处升温同步进行，制备完成。


2.根据权利要求1所述的一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的难熔金属粉末，为钨、钼、铌、钽、钒、锆，铼、铪中的任意一种金属粉末，进行筛分处理时，筛网选择160目~500目，筛下粉末备用。


3.根据权利要求1所述的一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：作为煤粉直接点火燃烧器壳体的原料为：a、一种难熔金属粉末；b、两种或者两种以上的难熔金属组成的合金粉末，c、一种或多种难熔金属与其它金属和/或非金属元素组成的多元合金粉末，d、一种或多种难熔金属与其它金属或非金属氧化物组成的多元合金粉末。


4.根据权利要求1所述的一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：步骤二中，所述的模具为管型柔性模具，冷等静压的压制压力150~280MPa，保压时间10~30min。


5.根据权利要求1所述的一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：步骤三中，其中烧结温度为1800℃~2600℃，烧结时间为6~72h，通过烧结获得致密度大于98%的烧结管坯。


6.根据权利要求1所述的一种煤粉直接点火燃烧器的制备方法，其特征在于：步骤四中，将烧结管坯放进马...

【专利技术属性】
技术研发人员：张灵杰，
申请(专利权)人：洛阳科威钨钼有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41