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碳化硅陶瓷在喷嘴上的应用

碳化硅陶瓷在喷嘴上的应用

编辑:转自:材料科学与工程技术 发布时间:2023-12-29

陶瓷喷嘴自上个世纪90年代引入中国以来,不断的改善更新。外形从最早的螺旋型、大体积、2匝喷雾,逐步发展为螺旋型、涡流型、小体积。原材料从氧化物陶瓷逐步发展到氮化物陶瓷和碳化物陶瓷。

碳化硅陶瓷作为一种高性能结构陶瓷材料,由于其晶体结构和Si-C键的高度共价特性(~88%),碳化硅陶瓷具有金属等结构材料无法比拟的优异综合性能:
1、高温强度高、高温蠕变小,适应各种高温环境;
2、低热膨胀系数、高热传导率,具有优良抗热冲击性;
3、化学稳定性高,耐腐蚀性能优异;
4、高硬度,较低的摩擦系数,优异的耐磨性;
5、低密度、高弹性模量;
6、电性能可通过掺杂来实现其绝缘、半导体到导体的转变;

7、具有优良的化学稳定性和高温相稳定性,耐腐蚀。

由于其优良的特性,近几年,碳化硅陶瓷成为了陶瓷喷嘴的重要原材料之一。碳化硅陶瓷喷嘴具有热传导性能好、耐急冷急热、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化性好、寿命长等特点,用以满足不同的火焰形状、功率、烟气出口速度和工艺温度的要求,是隧道窑、梭式窑、辊道窑等理想的喷火窑具,不仅广泛用在燃气、燃油等工业窑炉上,也用于间接燃烧炉、自身预热燃烧炉、名火燃烧炉、回火炉、退火炉、淬火炉、焚烧炉等预处理或热处理设备中。

碳化硅陶瓷喷嘴的制作工艺是:在碳化硅颗粒混合物中,加入15%-25%的细硅粉,在高温炉中通入高纯氮气,以一定的温度和压力曲线控制氮化反应烧结,硅和渗入的氮把坚硬的碳化硅结合起来,形成致密的网络结构。喷嘴采用的碳化硅陶瓷制备方法主要有反应烧结碳化硅陶瓷和重结晶碳化硅。

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碳化硅陶瓷喷嘴分类

碳化硅喷嘴可分为碳化硅大流量喷嘴、碳化硅螺旋喷嘴、碳化硅涡流喷嘴、切向空心锥形喷嘴等几种。

1)碳化硅大流量喷嘴在业界又被称为真空反应烧结碳化硅脱硫喷嘴,也是使用比较普遍的一种碳化硅喷嘴,喷流方式为空心锥形,喷涂区域成环形,有两种喷雾角系列,标准角度为70°-90°。喷嘴整体为氮化硅结合碳化硅材料制成。

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2)碳化硅螺旋喷嘴是一种很有特色的碳化硅喷嘴,主要表现在形状上,整个喷嘴成螺旋状态,浆液随着不断变小的螺旋体,经螺旋线相切和碰撞后受到方向改变,会成片状喷射成同心轴状锥体,液体在从进入喷嘴腔体到出口的通道内均没有受到任何阻碍,且在很低的操作压力下仍具有很高的吸收效率,已经获得了脱硫系统的普遍认可。

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3)碳化硅涡流喷嘴主要应用于废气洗涤、烟气脱硫系统和气体冷却方面,最大的优点就是能够使用及其恶劣的工作环境,喷嘴能在大范围的流率和压力下产生分布均匀、液滴大小为中等到偏大的喷雾,确保无阻塞现象发生。

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4)切向空心锥形喷嘴连接尺寸从1英寸到4英寸不等,连接方式也是多种多样,主要有缠绕粘结,螺纹连接或者法兰连接。喷雾形状为空心圆锥状,喷射区域呈环形,喷射角度90°或120°,液滴颗粒大小中等。方便安装、雾化好、不容易堵塞,喷嘴的使用寿命长。

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