溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法
2023-07-07 18:59:56 4
專利名稱：溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法。
背景技術：
在石灰石一石膏溼法煙氣脫硫工藝中，噴淋式吸收塔中噴射石灰石漿液的霧化噴嘴是控制溼法煙氣脫硫(WFGD)系統運行和維護費用的重要因素。霧化噴嘴的功能是將大量的石灰石漿液轉化為能提供足夠接觸面積的霧化小液滴以有效脫除煙氣中的SO2。霧化噴嘴的選擇和設計，應考慮下列幾個因素①存在於石灰石漿和廢氣中導致噴嘴鏽蝕的因素，特別是氯化物和氟化物的含量以及PH值；②導致噴嘴被侵蝕的因素，包括飛灰的百分含量，石灰石顆粒的大小以及石灰石漿液通過噴嘴時的流速；③噴嘴的性能要求在指定操作壓力下必須達到系統給定的霧滴粒徑；④噴嘴對堵塞的敏感度，既能自由暢通直徑(噴嘴允許通過的最大直徑的球形雜質)；⑤用來製造噴嘴的材料必須考慮到噴嘴是否能夠成功地克服因安裝、操作以及維護等造成的機械損傷。在WFGD中，液體的霧化方法一般採用壓力霧化方法。壓力式霧化噴嘴主要由液體切向入口、液體旋轉室、噴嘴孔等組成，利用高壓來使液體獲得很高的壓力(2-20Mpa)，從切向入口進入噴嘴的旋轉室，液體在旋轉室獲得旋轉運動並通過噴嘴孔霧狀噴射。通常用於煙氣脫硫(FGD)溼式洗滌塔和吸收塔的噴嘴有6種①空心錐切線型；②實心錐切線型；③雙空心錐切線型；④實心錐；⑤螺旋型；⑥大通道螺旋型。
對於霧化噴嘴，由於採用石灰石漿液作為吸收劑，從而有很強的磨蝕性。因此，在選擇用於吸收塔的噴嘴時，其製造材料不僅具有優良的防腐防鏽性能、耐磨損能力，而且有較長的使用壽命，宜於製造各種複雜的形狀。目前，適用於製作此噴嘴的材料主要有反應燒結碳化矽、氮化矽結合碳化矽、鈷合金、聚氨酯等。
碳化矽(SiC)作為結構陶瓷中的典型材料，在上世紀70年代由美國科學家S.Prochazka首先成功地採用亞微米級的β-SiC和少量B、C添加劑為原料，通過無壓燒結工藝成功地製得了緻密的碳化矽陶瓷。從此。碳化矽燒結成陶瓷，製作成陶瓷部件，實現工業化才有可能。之後，世界各國迅速地發展碳化矽的生產，形成陶瓷領域的一個新興產業。碳化矽陶瓷不僅具有良好的高溫特性，如高溫抗氧化性、高溫強度高、蠕變性小、熱傳導性好、比重輕等，而且具有高硬度、耐磨損、耐酸鹼腐蝕等一系列優異性能，可以承受金屬材料和有機高分子材料難以承受的苛刻工作環境，常常成為許多新興科學技術得以實現的關鍵。近年來，由於高技術的發展，許多工業領域以及特需對高性能碳化矽的需求增加，加上眾多的引進裝備中高技術陶瓷零部件日益增多，更促使了高技術碳化矽陶瓷的發展。
因此，選用碳化矽材質製造霧化噴嘴，不僅具有優良的防腐防鏽性能，且高硬度、耐磨損、耐高溫，既使在遭受嚴重磨蝕、高溫及腐蝕性極強的化學試劑時，此材質的霧化噴嘴也會保持上述優點。就其使用壽命而言重結晶碳化矽的使用時間為5000小時，氮化矽結合碳化矽質的使用時間為6000-7000小時，而反應燒結碳化矽質的使用時間卻可達10000小時以上。
由於霧化噴嘴的功能要求，因此，它的外形及內腔幾何尺寸複雜，特別是內腔要求結構尺寸精確、嚴格，且內表面光潔、平滑，要有較高的光潔度，再就是整個構件壁厚不均等，厚薄不一。所以，對於反應燒結碳化矽質的霧化噴嘴，依靠傳統的注漿成型工藝，就難以製造出來。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種溼法煙氣脫硫裝置中反應燒結碳化矽霧化噴嘴的製造方法，解決現有技術中製造工藝複雜、成品率低的技術缺陷。
為實現上述目的，所述的製造方法包以下步驟(1)內、外底模製作以根據霧化噴嘴的結構設計的內、外底模的結構尺寸為依據，採用機加工、手工工藝粘接方法完成內、外底模製作；(2)用外底模製作生產外模生產外模採用石膏模，先在外底模上均勻擦上適量的軟皂水，將外底模置於石膏模外型模具內並固定好，按照石膏粉與水3∶2的重量配比配製石膏漿，石膏與水混合後進行真空攪拌1-3分鐘，再過篩除去雜質，接著注入模型內並一次注滿，再加以輕微振動以排除氣泡，並使石膏漿流入各稜角處，石膏漿固化後拆除石膏模外型模具並取出外底模，即得到生產外模；石膏生產外模製成後在40-50℃之間的乾燥室內烘乾4-5天，乾燥均勻適度，即可投入使用；(3)製作型芯用內底模製作生產內模，再由生產內模製作型芯。根據霧化噴嘴的內部結構，製作與霧化噴嘴內部形狀相應的型芯；(4)注漿成型採用實心注漿法，注漿操作時，須根據霧化噴嘴的具體結構在生產模上確定注漿孔的位置、數量及大小，然後，將型芯固定於生產外模中，一定要保持兩者中心線重合，再合模注漿；注漿過程中要合理掌握注漿速度，並不時振動生產模；(5)乾燥成型坯體脫模後，先自然乾燥，並將型芯與坯體脫離，然後送低溫烘乾室，溫度在30-45℃之間，乾燥40-60小時；(6)素坯修整成型坯體乾燥後，對坯體表面上的缺陷進行修整；(7)燒結將修整好的坯體送高溫烘乾室，在80-100℃之間乾燥10-12小時，完成後即可裝爐燒結，升溫過程中抽真空加熱到1400-1700℃，經滲矽、恆溫，充氮氣冷卻至1100-1200℃，充氦氣快速降溫到120-150℃以下出爐。
採用上述技術方案的優點是準確完成了霧化噴嘴複雜的內、外結構形式的製造，工藝簡單，成品率高，製成的霧化噴嘴不僅具有優良的防腐防鏽性能，且高硬度、耐高溫、使用壽命長。
具體實施例方式
霧化噴嘴由於具有複雜的內外部結構，且內外形狀不同，噴嘴壁的厚度厚薄不等，本發明採用實心注漿法成型，就是將料漿倒入生產外模與型芯之間，坯體的外部形狀由生產外模決定，內部形狀由型芯決定。因此，底模設計就分外底模設計和內底模設計。外底模以所用料漿的收縮性來確定其底模尺寸的放尺率，並按照霧化噴嘴的外形結構尺寸進行製品放尺，再按照放尺以後的尺寸要求，製作與製品外形相應的外底模。而內底模的設計，首先考慮型芯的選材，一是根據注漿法成型工藝，型芯在坯體中要有一定的收縮性；二是型芯要有可塑性，易於形成霧化噴嘴複雜的內腔結構；三是型芯要易於與坯體脫離。目前所選用型芯的材料主要有泡沫塑料、石蠟、橡皮泥、軟橡膠等，不同型芯材料，它的成型方式以及與坯體的脫離方式也不同；以普遍採用的泡沫塑料為例，泡沫塑料極易被丙酮溶解。至於收縮性，不同的材料更是各有不同。所以內底模尺寸的放尺率以所選用型芯的材料而定，再按照霧化噴嘴的內腔結構尺寸進行內腔尺寸放尺，並按照放尺後的要求，製作內底模。
底模是成型工藝的基礎，不僅決定著產品的規格尺寸、造型、結構、使用功能等特性，而且對生產工藝適應性起著主要的作用，其設計、製作質量要受生產工藝過程的檢驗，並在生產實踐中不斷改進、不斷完善，最終達到較好的使用效果。
以上是對內、外底模設計的說明，以下詳細說明溼法煙氣脫硫裝置中燒結炭化矽霧化噴嘴的製造方法的基本步驟(1)內、外底模製作以根據霧化噴嘴的結構設計的內、外底模的結構尺寸為依據，採用機加工、手工工藝粘接方法完成內、外底模製作；
所述的外底模材料選用鋁合金、石膏、環氧樹脂、木材中的一種，所述的內底模材料選用鋁合金、石膏中的一種；(2)用外底模製作生產外模生產外模採用石膏模，先在外底模上均勻擦上適量的軟皂水，將外底模置於石膏模外型模具內並固定好，根據石膏模的體積計算出石膏粉的用量，按照石膏粉與水3∶2的重量配比配製石膏漿，石膏與水混合後進行真空攪拌1-3分鐘，使其充分均勻混合，再過篩除去雜質，接著徐徐注入模型內，一次注滿，再加以輕微振動以排除氣泡，並使石膏漿流入各稜角處，約等30分鐘，讓其發熱固化，然後拆除石膏模外型模具，取出外底模，即得到生產外模；石膏生產外模製成後需要乾燥，其烘乾應在40-50℃之間的乾燥室內烘乾4-5天，乾燥均勻適度，即可投入使用；石膏模具是注漿成型工藝中必不可少的，它是根據半水石膏粉與水拌和後形成二水石膏並具有固化的性質而製成的，對製造石膏模具所用的石膏細粉的要求是純淨以及加水後其初凝時間不小於9分鐘，終凝時間不大於30分鐘，以便於制模操作。新進的石膏粉要在穩定2-8天後才能使用。
用外底模製作生產外模時，先根據製品尺寸、石膏模的吃漿厚度及其強度確定生產模的外型尺寸。
起模時整個模具要受力均勻，保持上下垂直，且生產模內表面光滑無垢，不能有氣孔、雜質、磕碰等現象，表面要平整光滑，稜角平整。
(3)製作型芯用內底模製作生產內模，再由生產內模製作型芯。根據霧化噴嘴的內部結構，製作與霧化噴嘴內部形狀相應的型芯；型芯的材料採用石蠟、泡沫塑料、橡皮泥或者軟橡膠中的一種。
(4)注漿成型採用實心注漿法，注漿操作時，須根據霧化噴嘴的具體結構在生產模上確定注漿孔的位置、數量及大小，然後，將型芯固定於生產外模中，一定要保持兩者中心線重合，再合模注漿。模具須配合緊固，放置平穩；注漿過程中要合理掌握注漿速度，並不時振動生產模，以達到最佳注漿效果；在石膏模吸漿過程中，要不斷補充漿料，使漿料保持一定的液位。根據製品尺寸的要求掌握好澆注時間，並隨時觀察乾涸層的厚度。吸漿完成後，倒餘漿時，不宜過快過猛，以防止乾涸層變形或塌落。以注件的大小確定成型後適宜的放置時間，才能脫模。
採用實心注漿法，漿料應具備以下條件①粘度小、流動性好；②較好的穩定性；③在保證流動性的前提下，含水量應儘量少；④觸變性要小；⑤料漿中的水分容易通過已形成的坯體被模壁吸收；⑥形成的坯體容易從模型上脫離，並不與模型反應；⑦儘可能不含氣泡。
(5)乾燥成型坯體脫模後，先自然乾燥，並將型芯與坯體脫離，然後送低溫烘乾室，溫度在30-45℃之間，乾燥40-60小時；(6)素坯修整成型坯體乾燥後，對坯體表面上的缺陷進行修整；(7)燒結將修整好的坯體送高溫烘乾室，在80-100℃之間乾燥10-12小時，同時開循環風，完成後即可裝爐燒結，升溫過程中抽真空加熱到1400-1700℃，經滲矽、恆溫，充氮氣冷卻至1100-1200℃，充氦氣快速降溫到120-150℃以下出爐。
在燒結過程中，伴隨坯體所含溶劑、粘合劑、增塑劑等成分的去除，坯體中氣孔減少，顆粒間結合強度增加，機械強度提高。以此可將燒結過程定義為經過成型的粉末在加熱到一定溫度後開始收縮，在低於物質熔點溫度之下變成緻密、堅硬燒結體的過程稱為燒結。
而反應燒結碳化矽由C或C+SiC構成基體，然後可分別由液矽或矽蒸汽與之反應生成SiC或新生成的SiC將原始機體中SiC粒子結合在一起。
權利要求
1.溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法，其特徵是所述的製造方法包括以下步驟(1)內、外底模製作以根據霧化噴嘴的結構設計的內、外底模的結構尺寸為依據，採用機加工、手工工藝粘接方法完成內、外底模製作；(2)用外底模製作生產外模生產外模採用石膏模，先在外底模上均勻擦上適量的軟皂水，將外底模置於石膏模外型模具內並固定好，按照石膏粉與水3∶2的重量配比配製石膏漿，石膏與水混合後進行真空攪拌1-3分鐘，再過篩除去雜質，接著注入模型內並一次注滿，再加以輕微振動以排除氣泡，並使石膏漿流入各稜角處，石膏漿固化後拆除石膏模外型模具並取出外底模，即得到生產外模；石膏生產外模製成後在40-50℃之間的乾燥室內烘乾4-5天，乾燥均勻適度，即可投入使用；(3)製作型芯用內底模製作生產內模，再由生產內模製作型芯；根據霧化噴嘴的內部結構，製作與霧化噴嘴內部形狀相應的型芯；(4)注漿成型採用實心注漿法，注漿操作時，須根據霧化噴嘴的具體結構在生產模上確定注漿孔的位置、數量及大小，然後，將型芯固定於生產外模中，一定要保持兩者中心線重合，再合模注漿；注漿過程中要合理掌握注漿速度，並不時振動生產模；(5)乾燥成型坯體脫模後，先自然乾燥，並將型芯與坯體脫離，然後送低溫烘乾室，溫度在30-45℃之間，乾燥40-60小時；(6)素坯修整成型坯體乾燥後，對坯體表面上的缺陷進行修整；(7)燒結將修整好的坯體送高溫烘乾室，在80-100℃之間乾燥10-12小時，完成後即可裝爐燒結，升溫過程中抽真空加熱到1400-1700℃，經滲矽、恆溫，充氮氣冷卻至1100-1200℃，充氦氣快速降溫到120-150℃以下出爐。
2.如權利要求1所述的溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法，其特徵是所述的外底模材料選用鋁合金、石膏、環氧樹脂、木材中的一種；所述的內底模材料選用鋁合金、石膏中的一種；型芯的材料採用石蠟、泡沫塑料、橡皮泥或者軟橡膠中的一種。
全文摘要
本發明公開了一種溼法煙氣脫硫裝置中碳化矽霧化噴嘴的製造方法，其基本步驟為(1)內、外底模製作；(2)用外底模製作生產外模；(3)製作型芯；(4)注漿成型；(5)乾燥；(6)素坯修整；(7)燒結；本發明準確完成了霧化噴嘴複雜的內、外結構形式的製造，工藝簡單，成品率高，製成的霧化噴嘴不僅具有優良的防腐防鏽性能，且高硬度、耐高溫、使用壽命長。
文檔編號B05B1/00GK1597281SQ20041003543
公開日2005年3月23日 申請日期2004年7月22日 優先權日2004年7月22日
發明者王明峰, 韓海東, 戴文金 申請人:濰坊華美精細技術陶瓷有限公司