1、電廠概況

在火力發(fā)電廠的煤粉管道中,煤粉以25米～35米/秒速度沖刷煤粉管道彎頭、節(jié)流元件,磨煤機(jī)內(nèi)襯和煤粉燃燒器噴嘴體,因受嚴(yán)重的磨損問(wèn)題,因此在這些設(shè)備中安裝硬度僅次于金剛石的氧化鋁陶瓷耐磨材料是防止磨損,提高系統(tǒng)可靠性的有力措施。

2、耐磨陶瓷材料(AL2O3)

氧化鋁陶瓷采用高純、超細(xì)、粒徑單一狹窄并經(jīng)過(guò)噴霧干燥造粒處理的好品質(zhì)氧化鋁粉末為起始原料,以粉末干壓法壓制成型,采用特殊模具使其素坯體具有高素坯密度高、密度分布均勻、塊體尺寸公差小精度高等優(yōu)點(diǎn)?？茖W(xué)的配方設(shè)計(jì)和優(yōu)化的燒結(jié)工藝使氧化鋁陶瓷在1520℃的燒結(jié)溫度條件下充分致密,保證了細(xì)晶結(jié)構(gòu)的氧化鋁陶瓷具有良好的力學(xué)性能和耐磨損性能。

采用美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)ASTMG76-95標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧化鋁陶瓷進(jìn)行耐磨損性能評(píng)價(jià)并與目前常用的幾種典型耐磨材料如鑄石、耐磨鑄鐵和耐磨鑄鋼進(jìn)行試驗(yàn)比較,從試驗(yàn)結(jié)果得到:氧化鋁陶瓷的耐磨損能力一般為鑄石的6倍～8倍,耐磨鑄鐵/鋼的4倍～6倍以上。根據(jù)選用的陶瓷厚度(12.7～50mm),這些煤粉部件的使用壽命將達(dá)到6年～30年運(yùn)行時(shí)間。

3、拱形設(shè)計(jì)原理

耐磨陶瓷為“蝦米腰”結(jié)構(gòu)。首先利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)出合理的陶瓷內(nèi)襯尺寸。每塊瓷磚兩側(cè)都有梯形角度,使瓷塊與瓷塊之間緊密相貼,沒(méi)有間隙。當(dāng)每一圈的尾端一塊緊配嵌入以后,瓷塊與瓷塊之間形成360°機(jī)械自鎖力,尤如千百年來(lái)一直廣泛應(yīng)用的拱橋技術(shù),確保瓷塊不會(huì)脫落。在每圈都采用的鋼錠透過(guò)陶瓷片焊接在鋼管內(nèi)壁,以起到固定陶瓷片的作用。順著介質(zhì)流動(dòng)方向瓷塊同樣被設(shè)計(jì),切割成與彎管形狀一致,使瓷塊每一圈之間緊密相貼,沒(méi)有間隙。形成一個(gè)完整可靠的陶瓷拱形結(jié)構(gòu)。陶瓷裝配時(shí),瓷塊與瓷塊之間,瓷塊與鋼管內(nèi)側(cè)之間涂有耐1100℃高溫耐火膠泥其作用是增強(qiáng)瓷塊間接合強(qiáng)度和承受沖擊力。

4、耐磨陶瓷彎頭技術(shù)性能(見(jiàn)表1)

耐磨陶瓷彎頭技術(shù)性能

5、國(guó)內(nèi)主要部分電廠應(yīng)用狀況(見(jiàn)表2)

國(guó)內(nèi)主要部分電廠應(yīng)用狀況

6、耐磨陶瓷彎頭優(yōu)點(diǎn)

6.1優(yōu)良品質(zhì)的氧化鋁陶瓷、高厚度的陶瓷耐磨層、合理的拱型結(jié)構(gòu)、使用壽命長(zhǎng)。

選用的氧化鋁陶瓷采用優(yōu)良質(zhì)氧化鋁具有良好的力學(xué)性能和耐磨損性能。

結(jié)構(gòu)利用拱形原理,使內(nèi)襯的陶瓷塊形成360度的機(jī)械自鎖結(jié)構(gòu),側(cè)邊帶有角度的陶瓷塊互鎖鑲嵌于鋼管內(nèi)壁,保證了瓷塊不會(huì)脫落。內(nèi)襯陶瓷彎頭的拱型裝配工藝形成的機(jī)械自鎖力,保證了陶瓷內(nèi)襯能承受較大的物料沖擊,并能在較高溫度條件下長(zhǎng)期使用。這種特性是普通彎頭所不可能具備。

由于采納大厚度優(yōu)良品質(zhì)的氧化鋁陶瓷為彎頭內(nèi)襯的耐磨材料,與普通彎頭相比,內(nèi)襯陶瓷彎頭具有超長(zhǎng)的使用壽命。內(nèi)襯陶瓷為AL203,硬度HV1300,耐磨性與鎢鈷硬質(zhì)合金相當(dāng),比鋼高十幾倍,使用壽命長(zhǎng)。內(nèi)襯陶瓷鋼管的阻力系數(shù)比普通鋼管小,可以降低管線運(yùn)行阻力,減少運(yùn)行費(fèi)用。內(nèi)襯陶瓷鋼管能在-50℃～600℃范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用。

6.2體積小、重量輕、便于安裝

內(nèi)襯陶瓷彎頭較同壁厚的鋼管和耐磨合金鑄管或鑄鐵管重量輕約20%;較相同內(nèi)徑的鑄石復(fù)合管重量輕約40%～50%左右,可以減少支架費(fèi)用,減輕運(yùn)輸、安裝、檢修時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和費(fèi)用,大量節(jié)省鋼材。內(nèi)襯陶瓷彎頭可采用焊接、法蘭連接、柔性快速接頭等連接方式,因重量輕、抗沖擊、不怕磕碰等優(yōu)點(diǎn),運(yùn)輸和施工安裝十分方便。

內(nèi)襯陶瓷彎頭具有重量輕、體積小和端口連接形式靈活多樣,因此現(xiàn)場(chǎng)施工運(yùn)輸、吊裝方便,可焊接性好。

6.3不受形狀限制

不論是圓形、方形、還是料斗形均可以應(yīng)用氧化鋁陶瓷防磨設(shè)計(jì)。

6.4成本低內(nèi)襯陶瓷鋼管價(jià)格與耐磨合金鑄鋼管相比,由于鑲嵌式拱形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),所以其重量輕,單位長(zhǎng)度重量?jī)r(jià)格比低于耐磨合金鑄鋼20%～30%工程總造價(jià)與鑄石相當(dāng),比耐磨合金鑄管低。拱形設(shè)計(jì),不但保證了良好的產(chǎn)品性能,而且降低了加工制造與安裝成本。6.5優(yōu)勢(shì)對(duì)比通過(guò)AL2O3的耐磨技術(shù)表可以看出,AL2O3含量達(dá)到90%的耐磨陶瓷彎頭的耐磨性能要比鑄鋼或雙金屬?gòu)濐^的耐磨性能要高很多。而龜甲網(wǎng)彎頭內(nèi)部耐磨層是沒(méi)有燒結(jié)的泥質(zhì)結(jié)構(gòu)耐磨性能是很差的,質(zhì)量無(wú)法保障。

現(xiàn)階段鋼材的價(jià)格居高不下,鑄鋼或雙金屬?gòu)濐^的生產(chǎn)成本高,致使它們的成品價(jià)格要比耐磨陶瓷彎頭價(jià)格高很多。

鋼的重量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非金屬AL2O3陶瓷的重量,因此鑄鋼或雙金屬?gòu)濐^重量高,安裝成本也比耐磨陶瓷彎頭的安裝成本高很多。

綜上分析,耐磨陶瓷彎頭耐磨性能較好,便于安裝并且價(jià)格適中。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,耐磨陶瓷彎頭耐磨效果好、體積小、重量輕、安裝靈活的優(yōu)點(diǎn),可節(jié)約投資等優(yōu)點(diǎn)。這種耐磨陶瓷彎頭是一種可靠的防磨方法,并得到了很多電廠的實(shí)際應(yīng)用,取得了顯著的效果,因此值得各相關(guān)電廠推廣利用和借鑒。