[发明专利]一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴及其制备方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种能够提高抗冲蚀性能的水煤浆喷嘴及其制备方法方法，具体涉及一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴及其制备方法。

背景技术

水煤浆喷嘴是水煤浆气化炉的核心部件，在工作过程中中心喷管(图1中所示3)中的氧气与内环道(图1中所示2)的水煤浆混合后，再与外环道(图1中所示1)的主氧混合从喷嘴喷出。在出口所在的炉内形成一股具有一定长度黑区的稳定火焰，从而为气化创造条件。水煤浆一般是由60-70％左右的煤粉和30-40％左右的水以及少量的化学添加剂通过物理方法制成。水煤浆具有浓度高、粘度大、雾化困难等问题。同时煤粉中的黄铁矿、石英等许多高硬度杂质的存在，使其在较高的线速度下通过水煤浆喷嘴时，在喷嘴内壁产生严重冲蚀作用。一般可见，喷嘴内部磨损表面处存在大量犁沟、沟槽和凹坑(丁泽良等，摩擦学学报，2003)，从而严重影响喷嘴的雾化效果，降低煤浆的燃烧率。同时煤气中的一氧化碳含量和煤气压力不能达到要求，需要停炉进行更换和修复。严重影响了生产的连续、高效运行，产生巨大的经济损失。

目前国内外制作水煤浆喷嘴主要采用金属、硬质合金和陶瓷。由于金属材料具有良好的加工工艺性，可用于制作结构复杂的喷嘴。但由于金属材料的硬度低，在低角冲蚀条件下冲蚀率较高，因而用其制作的喷嘴通常冲蚀磨损严重，使用寿命短。硬质合金具有高硬度、高弹性模量及耐酸、耐碱和抗氧化性好等特性，且在水煤浆的低角度冲蚀下，硬质合金的冲蚀率比金属材料小得多。但是硬质合金属于脆性材料，韧性和抗冲击性能低于金属材料，而且其加工工艺性能差，不适合制作结构复杂的喷嘴。陶瓷材料也具备金属材料所不具备的优点，包括高熔点、耐磨损、耐腐蚀等特点。但是它难加工、韧性差、脆性大，依然不能满足加工工艺的要求。可见，单一的喷嘴材料不能满足喷嘴的实际使用需求。

发明内容

针对现有水煤浆喷嘴在工作中存在冲蚀磨损严重的问题，本发明的目的在于提供一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴及其制备方法，旨在提高水煤浆喷嘴的抗冲蚀性能，延长喷嘴使用寿命。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴，所述的水煤浆喷嘴具有水煤浆通道1、主氧外环通道2和主氧中心喷管3，其特征在于，水煤浆通道1的内壁带有一层镍-碳化钨涂层4，镍-碳化钨涂层4的高度为从水煤浆通道1出口到距离水煤浆通道1出口L+(0.1～0.2)L处，其中，L为水煤浆通道1的通道拐角处5到水煤浆通道1出口的距离；所述的镍-碳化钨涂层组分的质量百分比为：碳化钨15～25％，镍75～85％。

镍-碳化钨涂层4的厚度为200～300微米。

本发明还提供一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

1、将喷嘴水煤浆通道处的冲蚀磨损严重部位，即从水煤浆通道1出口到距离水煤浆通道1出口处L+(0.1～0.2)L的内孔周向范围的内壁，喷砂粗化处理后经丙酮清洗；

2、采用激光熔覆法，在步骤1所述的冲蚀磨损严重部位制备镍-碳化钨涂层，涂层组成为15-25％WC和75-85％Ni，从而制成带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴。

有益效果

在相同的冲蚀速度、不同的冲蚀角度下，本发明的水煤浆喷嘴的冲蚀率小于没有涂层的单一材料喷嘴，其抗冲蚀性能比哈氏合金喷嘴提高1.7倍以上，本发明的喷嘴降低了水煤浆喷嘴的冲蚀磨损率，延长了水煤浆喷嘴的使用寿命。且工艺简单，实施性强。

附图说明

图1是本发明结构的剖面图。

其中：1-水煤浆通道，2-主氧外环通道，3-主氧中心喷管，4-镍-碳化钨涂层，5-水煤浆通道拐角处，L-水煤浆通道1的通道拐角处5到水煤浆通道1出口的距离。

图2是不同材料的冲蚀率示意图

具体实施方式

本发明提供了一种带有镍-碳化钨涂层的水煤浆喷嘴，应用涂层以提高喷嘴的抗冲蚀磨损能力，延长喷嘴的使用寿命。下面以结合附图来说明具体的实施方式。

1.对冲蚀磨损严重对应喷嘴部位(图1中所示4)，即从水煤浆通道1出口到距离水煤浆通道1出口处L+(0.1～0.2)L的内孔周向范围的内壁，进行喷砂粗化处理后，再经过丙酮超声清洗。

2.镍粉为商用粉末，公称粒径为44-74微米。碳化钨粉粒径在100-150微米之间。将重量百分比15-25％碳化钨粉末和75-85％镍粉经过物理方法混合成镍-碳化钨粉末。

3.采用二氧化碳激光器制备镍-碳化钨涂层，涂层厚度为300微米左右。

实施例