1、现有水煤浆喷嘴存在的问题
目前，国内小型蒸汽锅炉，热水锅炉和化工，建材等行业热风炉上的小容量水煤浆喷嘴基本上采用。由于该结构为整体式，又比较复杂，只适合采用金属材料制作。但是，金属材料的硬度较低，很难抵抗水煤浆中高硬度粒子的高速冲击，而且喷嘴的内孔磨损严重后，整个喷嘴都得报废，从而增加了不少成本。实验中金属水煤浆喷嘴的使用寿命一般不到100h。
另外，目前国内用于电站和化工等行业的大容量水煤浆喷嘴（撞击式多级雾化喷嘴），尽管在喷嘴磨损严重的部位镶上了硬质合金，但它们的实际使用寿命也只有1000h左右，远远不能满足实际的需要。因为，喷嘴的频频更换，不仅影响生产的正常进行，而且增加了操作人员的劳动强度和生产成本，不利于水煤浆的进一步推广应用。可以说，喷嘴不耐磨的这一实际难题亟须得到解决。
工程陶瓷材料具有高榕点。高硬度、耐磨损、耐高温、耐腐蚀和化学稳定性好等优点，具有比金属和硬质合金更好的耐磨和耐热性能，是理想的水煤浆喷嘴材料。但是，工程陶瓷材料制备工艺复杂，而且可加工性级差，不能直接制备出结构和形状复杂的零部件。喷嘴结构均无法采用陶瓷材料一次整体制作，一般需要先制备出结构和形状简单的陶瓷件，然后进行机械加工，而机械加工的成本往往可占到整个陶瓷关键1/3。因此，导致结构和形状复杂陶瓷关键的成本非常高。
为充分利用陶瓷耐磨损，耐高温和化学稳定性等优点来解决现有水煤浆喷嘴不耐磨，使用寿命短的问题，作者在分析现有水煤浆喷嘴结构的基础上，提出了采用组合方式来设计陶瓷水煤浆喷嘴的新思路，其具体构思如下：
1）首先将整体结构和形状复杂的水煤浆喷嘴分解成结构和形状相对简单的几部分。可将其为外喷头1，进风环2和内喷头3三部分。
2）需要耐磨和耐热，且冲蚀磨损严重的外喷头和内喷头采用陶瓷材料来制作。为了便于制造，对于以上三部分的结构进行进一步简化。由于内外喷头的结构非常简单，用陶瓷材料制备可以一次成型，几乎不需要任何加工就可直接使用。因而，及解决了水煤浆喷嘴不耐磨的问题，延长了喷嘴任何加工就可直接使用。因而，即解决了水煤浆喷嘴不耐磨的问题，延长了喷嘴的使用寿命，又解决了陶瓷喷嘴难以加工的难题，可大大降低喷嘴成本。
3）结构和形状相对复杂，且对耐磨，耐腐蚀，耐热要求不高的进风环采用金属材料制作。另外，为便于内外喷头与进风环之间的链接和定位，增设了外套和定位螺钉。外套和定位螺钉均采用金属材料制作。
4）最后采用组合的方式将陶瓷喷嘴管件和金属件装配成型组合式陶瓷螺旋喷嘴水煤浆喷嘴，其装配结构。组合式陶瓷水煤浆在雾化形式仍采用的半内壁混型结构，因为实践证明这种Y形半内混型结构的雾化效果较好，而且在冷风条件下也能稳定燃烧，燃烧效率可达百分子九十五以上，而且它的负荷调节范围较大，提高雾化气压力与浆压的比值可提高煤浆的雾化效果。结合所研制的组合式陶瓷水煤浆喷嘴，设计了相应的水煤浆喷枪。该水煤浆喷枪具有防堵功能，在不增加任何动力的情况下，直接利用水煤浆的高压雾化气体作为动力源，清除滞留在喷嘴和喷枪中煤浆，从而解决了水煤浆喷枪和喷嘴的堵塞问题。另外，在现有喷枪的基础分别增加一根压力气管和进油管，通过控制不同的阀门就可实现烧油，烧浆和防堵多项功能。
1）结构简单，制作容易，维护方便。组合式陶瓷水煤浆喷嘴的几个组成部分的结构简单，容易加工，尤其是其中受冲蚀磨损严重的外喷嘴2和内喷嘴4结构非常简单，用陶瓷材料制备可以一次成型不需要任何加工就可直接使用，而且磨损后更换非常方便。
2）使用寿命长，成本低。陶瓷内喷嘴4除内孔小于陶瓷外喷嘴2外，其余尺寸完全一样。由于采用了组合式结构，当陶瓷外喷嘴2磨损严重时，可以将稍有磨损陶瓷内喷嘴4更换喷嘴2使用，再换上一个新的陶瓷内喷嘴4，这样做的目的是进一步延长喷嘴的使用寿命降低使用成本。与整体式金属水煤浆喷嘴相比，组合式陶瓷水煤浆喷嘴成本大幅度降低。使用寿命也大大延长。
3） 雾化效果好，易于实现多级雾化。该喷嘴采用对冲式，内混型雾化结构，煤浆受到多股雾化气冲击，雾化效果好。增加喷头和进风环的数量以及外套上面的雾化气孔数量，就可形成多级雾化结构，从而实现喷嘴的多级雾化功能。组合式陶瓷水煤浆喷嘴具有结构新颖，使用寿命长，成本低等特点。 |
