一种垃圾焚烧炉用热电偶的耐高温陶瓷涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种垃圾焚烧炉用热电偶的耐高温陶瓷涂层及其制备方法。所述耐高温陶瓷涂层的涂料由以下组分组成：粘结剂30

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾焚烧炉用热电偶的耐高温陶瓷涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于垃圾焚烧炉温度测试
，具体涉及一种新型垃圾焚烧炉用热电偶。

技术介绍

[0002]近年来，我国的垃圾焚烧行业发展迅速。截止2017年，我国已建成投入使用生活垃圾焚烧无害化处理厂286座，虽然数量上还远远无法与生活垃圾卫生填埋无害化处理厂相比，但大有取而代之的势头。然而，由于生活垃圾种类繁多，成分复杂，导致垃圾焚烧系统在实际运行过程中出现了很多问题，而上述问题的重点之一则是如何准确测量垃圾焚烧炉内的温度，以保证垃圾焚烧的更加充分，更加环保。
[0003]众所周知，热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，主要包括热电极，绝缘管，金属保护套管和接线盒，热电极和绝缘管置于金属保护套管中；它能够直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号，通过电气仪表转换成被测介质的温度。目前垃圾焚烧发电厂需要大量使用热电偶对炉膛、烟道的温度进行测量，通常情况下，每台垃圾发电厂焚烧炉的竖直烟道需要安装十到二十只热电偶。由于垃圾焚烧类发电厂的烟气成分不同于常规的火力发电厂，通道中烟气温度高，烟气中含有各类酸性气体，腐蚀性强，夹杂有大量的炉渣、炉灰、粉尘，同时在通道上部往炉内喷射氨水、浓缩液等，均能腐蚀热电偶，导致热电偶的使用寿命缩短。通常情况下，常规热电偶通常只能运行2
‑
3个月即被腐蚀损坏，无法继续使用。为了确保焚烧炉的安全运行，需及时更换损坏的热电偶，但频繁更换热电偶不但增加运营成本，也无法对炉膛、烟道温度实施连续准确测量。
[0004]目前大多数厂家采用陶瓷或合金材质制造热电偶保护套。但不管是采用陶瓷还是合金，都不能完全克服垃圾焚烧电厂炉内复杂工况的影响。陶瓷保护套管虽然耐腐蚀能力强，能克服具有强腐蚀的烟气对热电偶的腐蚀，但陶瓷较脆，无法做到在积灰、挂灰严重的垃圾焚烧电厂炉内使用而不断裂。合金保护套管虽然具有很高的强度，能克服垃圾焚烧电厂炉内积灰、挂灰带来的影响，但耐腐蚀耐磨性不够，受烟气的腐蚀和冲刷，容易被折弯断裂，为此，我们提供一种抗腐蚀耐磨损的垃圾焚烧炉用热电偶装置。

技术实现思路

[0005]为解决以上问题，本专利技术提供了一种垃圾焚烧炉用热电偶的耐高温陶瓷涂层及其制备方法。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种耐高温陶瓷涂料，由以下组分组成：粘结剂30
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40wt％，陶瓷骨料15
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20wt％，氮化硼包裹钛颗粒5
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8wt％，硅溶胶5
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10wt％，二硫化钼2
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4wt％，金属含氧酸盐3
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5wt％，片状铝粉7
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10wt％，纳米烧结助剂0.5
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1wt％，硅烷偶联剂4
‑
6wt％，分散剂2
‑
4wt％，余量为水。
[0007]较佳的，所述粘结剂选自硅酸盐粘结剂和/或磷酸盐粘结剂。
[0008]所述耐高温陶瓷涂料以硅酸盐粘结剂和/或磷酸盐粘结剂为主，通过添加陶瓷骨
料、氮化硼包裹钛颗粒和片状铝粉等成分，充分利用各组分之间的物理、化学作用，形成致密的耐高温涂层。通过添加粘结剂，可以辅助成型并提高强度。通过添加氮化硼包裹钛颗粒，充分利用金属钛颗粒的导热性、催化性能实现陶瓷涂层良好的传热性能和耐高温氧化性能，更加适合热电偶的温度测量。而氮化硼包裹钛颗粒后能够避免钛颗粒的损耗，延长耐高温陶瓷涂层的使用寿命。加入自润滑填料二硫化钼，能够降低涂层的摩擦系数进而提高耐磨损性。加入纳米烧结助剂，可以提高烧结效率。加入分散剂，可以提高分散性。加入硅烷偶联剂能够促进各组分的交联，能够提高涂层的致密度以及与金属套管的结合力。
[0009]较佳的，所述硅酸盐粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠、和硅酸锂中的至少一种，所述磷酸盐粘结剂选自液体磷酸二氢铝、液体磷酸二氢镁中的至少一种。
[0010]较佳的，所述陶瓷骨料为纳米级氧化锆和纳米级碳化钨的混合物。所述混合物中氧化锆的含量是40
‑
50wt％，碳化钨的含量是50
‑
60wt％。
[0011]较佳的，所述陶瓷骨料的粒径为40
‑
200nm。
[0012]较佳的，所述氮化硼包裹钛颗粒的制备方法包括：将硼酸铵和硝酸钛按照摩尔比(1：2)
‑
(1：4)的比例混合，在800
‑
1000℃下进行煅烧2
‑
3h，再经清洗和干燥，得到氮化硼包裹钛颗粒。
[0013]较佳的，所述金属含氧酸盐选自钨酸、钼酸、铝酸、钒酸和硼酸的钠盐或钾盐的中的至少一种。
[0014]较佳的，所述纳米烧结助剂选自氧化镧、氧化钕、氧化铈和氧化镱中的至少一种。
[0015]较佳的，所述纳米烧结助剂的粒径为50
‑
150nm。当粒径过大时，会导致纳米体积效应和小尺寸效应不明显，降低烧结效果；当粒径过小时，会导致颗粒团聚。
[0016]较佳的，所述的耐高温陶瓷涂料的制备方法包括：将陶瓷骨料和片状铝粉在氮气保护下进行球磨5
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8h，然后加入硅溶胶继续球磨2
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4h，得到混合料。向混合料中依次加入粘结剂、氮化硼包裹钛颗粒、二硫化钼、纳米烧结助剂、分散剂和硅烷偶联剂，搅拌均匀制备得到混合物。向混合物中加入金属含氧酸盐和水，以及调整pH值为8
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9，即得到耐高温陶瓷涂料。
[0017]本专利技术将陶瓷骨料、硅溶胶和片状铝粉按照一定顺序进行研磨，通过将陶瓷骨料与片状铝粉进行球磨，使得片状铝粉和陶瓷骨料之间形成金属间化合物，能够促进陶瓷骨料在陶瓷涂料中的分散，增加陶瓷涂料的韧性，使得涂料具有良好的耐磨损性能。调整pH值为8
‑
9，可以使涂料获得较高的稳定性。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种垃圾焚烧炉用热电偶的耐高温陶瓷涂层。所述垃圾焚烧炉用热电偶包括热电偶丝、绝缘管、接线盒、金属套管。所述热电偶丝和绝缘管位于金属套管内部。所述耐高温陶瓷涂层是由上述耐高温陶瓷涂料采用喷涂和/或刷涂的方法，再经过激光熔覆处理得到的。
[0019]较佳的，所述耐高温陶瓷涂层的厚度为20
‑
600微米。
[0020]第三方面，本专利技术提供了上述耐高温陶瓷涂层的制备方法，包括：将金属套管进行除油除锈处理，使之至少达到Sa2.5级；再用喷涂和/或刷涂的方法将耐高温陶瓷涂料涂覆至金属套管表面，室温表干后，升温至100
‑
150℃干燥1
‑
2h；激光熔覆处理后得到耐高温陶瓷涂层。
[0021]较佳的，所述激光熔覆的工艺包括：功率为1.5
‑
2kw，矩形光斑为1.5mm
×
14mm，搭
接率为20
‑
40％，扫描速度为500
‑
600mm/min。
[0022]在本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温陶瓷涂料，其特征在于，由以下组分组成：粘结剂 30
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40wt%，陶瓷骨料 15
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20wt%，氮化硼包裹钛颗粒 5
‑
8wt%，硅溶胶 5
‑
10wt%，二硫化钼 2
‑
4wt%，金属含氧酸盐 3
‑
5wt%，片状铝粉 7
‑
10wt%，纳米烧结助剂 0.5
‑
1wt%，硅烷偶联剂 4
‑
6wt%，分散剂 2
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4wt%，余量为水。2.根据权利要求1所述的耐高温陶瓷涂料，其特征在于：所述粘结剂选自硅酸盐粘结剂和/或磷酸盐粘结剂。3.根据权利要求1或2所述的耐高温陶瓷涂料，其特征在于：所述硅酸盐粘结剂选自硅酸钾、硅酸钠、和硅酸锂中的至少一种，所述磷酸盐粘结剂选自液体磷酸二氢铝、液体磷酸二氢镁中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的耐高温陶瓷涂料，其特征在于：所述陶瓷骨料为纳米级氧化锆和纳米级碳化钨的混合物，优选地，所述陶瓷骨料的粒径为40
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200nm；所述混合物中氧化锆的含量是40
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50wt%，碳化钨的含量是50
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60wt%。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的耐高温陶瓷涂料，其特征在于：所述氮化硼包裹钛颗粒的制备方法包括：将硼酸铵和硝酸钛按照摩尔比（1：2）
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（1：4）的比例混合，在800
‑
1000℃下进行煅烧2
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3h，再经清洗和干燥，得到氮化硼包裹钛颗粒。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的耐高温陶瓷涂料，其特征在于：所述金属含氧酸盐选自钨酸、钼酸、铝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：高彦峰，
申请(专利权)人：深圳优易材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：