水煤浆气化装置用耐火材料侵蚀机理研究
发布时间：2020-12-18 07:21
本文使用改进的侵蚀试验方法模拟水煤浆气化炉工况条件,进行酸性和碱性煤渣对高铬耐火材料、镁铝锆耐火材料以及SiC质耐火材料的侵蚀试验,并结合热力学模拟,研究两种不同特性的煤渣与系列耐火材料的相互作用机理。根据典型煤气化炉工艺气体组成分析气化炉内的氧分压,在回转抗渣炉内使用C2H2和O2的混合气体为燃气,进行气氛标定试验,确定模拟煤气化炉气氛所需C2H2和O2的流量比。结果显示,通过高精度流量计将C2H2/O2的流量比控制到45/55时,熔渣中铁的氧化物主要为FeO,此时炉内计算氧分压也在实际气化炉氧分压范围内,从而形成与实际气化炉相一致的气氛环境。通过进一步试验验证,侵蚀后耐火材料与实际水煤浆气化炉用后耐火材料的显微形貌十分相似。因此,改进侵蚀试验方法,能够实现动态以及温度、气氛的精确可控,从而更加准确的模拟气化炉工况条件。采用改进的侵蚀试验方法,研究了酸性和碱性煤渣对高铬耐火材料的侵蚀行为。结果显示,酸性渣侵蚀后高铬试样表面形成连续、致密的尖晶石固溶体层,而碱性渣侵蚀后高铬试样从表面到内部形成的尖晶石固溶体层由离散状逐渐变得致密,且渗透深度较大。结合热力学计算,发现高铬试样被两种不同特...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?７ｊＣ煤浆气化炉示意图??为了适应煤气化技术的发展，水煤浆气化炉用耐火材料须具有以下特点：??
２ＭＰａ？８．５ＭＰａ、强还原气氛和液态排渣，还存在氧化－还原气氛变换、开停??车时温度和压力波动较大等情况［２５＿２７］。水煤浆气化炉结构及内衬耐火材料配??置如图２－１所示。??水煤浆气化炉整体内衬从上到下可分为球形或锥形拱顶、圆形筒体和锥??底三个部分。气化炉内衬由内向外可分为若干层。向火面耐火砖层作为耐高??温、耐侵蚀和耐冲刷的消耗层，一般选用高温性能好、抗蠕变强度大、热震??和高温化学稳定性好的高纯氧化铬材料。背撑层多采用铬刚玉砖。隔热层通??常选用氧化铝空心球砖。??Ｆｕｅｌ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｉ３００ＣＣ＇?Ｉ６００°Ｃ?ｎ??？雷？Ｌ?Ｉ?■??，ａｙｅｒ?Ｉ?敝航＂??９?■?ｎ＾ｉ??Ｐｍ??Ｑｕｅｎｃｈ?Ｉ?ｊｌｉ?＾Ｓｙｎｇａｓ??ｗａｔｅｒ，?一皮??？??＜ｎＺ??Ｓｌａｇ?ａｎｄ?ｑｕｅｎｃｈ??ｗａｔｅｒ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??图２－１?７ｊＣ煤浆气化炉示意图??为了适应煤气化技术的发展，水煤浆气化炉用耐火材料须具有以下特点：??－８－??
尹洪基等［４７，４８］研宄了埋炭气氛和空气气氛中对高铬砖烧结性能的影响。??研宄发现，１４５０°Ｃ埋炭气氛中烧成高铬砖的显微结构明显优于１７００°Ｃ空气气??氛中烧成的试样，图２－３所示。埋炭条件下，基质中的铝铬固溶体晶粒发育??比较大，晶粒之间相互连接性好，呈网状结构。而空气气氛中烧成的试样，??基质中的铝铬固溶体晶粒之间关联性较差，气孔相互贯通。埋炭气氛能显著??降低高铬砖的烧成温度和改善高铬砖的显微结构。??晒闕??图２－３两种气氛条件下烧结后试样的显微结构??尹洪基等［４９，５（）】分别在空气（氧分压为２．１ｘｌ０４Ｐａ）、工业氮气（氧分压为??ｌｘｌ〇３Ｐａ）、纯氮气（氧分压为ｌ〇ｐａ）和高纯氮气（氧分压为Ｏ．ｌＰａ）中以及埋炭（氧??分压为２．３ｘ?１０＿ｌ２Ｐａ）条件下，研宄了气氛及Ｔｉ０２添加对氧化铬材料烧结的影??响。在１５００°Ｃ烧结３ｈ后的显微结构如图２－４所示，无论是否添加Ｔｉ０２，随??着氧分压降低，试样逐渐变得致密，但埋碳气氛中添加Ｔｉ０２后的试样更致密。??在埋炭条件下，可实现Ｃｒ２０３材料的致密化烧结。＼１丨出１１１１＞＾止等［５１』的研宄也??发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermodynamic simulation of the effect of slag chemistry on the corrosion behavior of alumina–chromia refractory[J]. Shi-xian Zhao,Bin-li Cai,Hong-gang Sun,Gang Wang,Hong-xia Li,Xiao-yan Song. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(12)
[2]煤灰在不同耐火砖表面的润湿性与侵蚀性研究[J]. 高峰,单晓伟. 燃料化学学报. 2012(07)
[3]Cr2O3-Al2O3-ZrO2高铬制品[J]. 尹洪基,吴爱军,陈人品,朱德先,张涛,胡飘. 耐火材料. 2011(02)
[4]Cr2O3-Al2O3砖中不同组成Cr2O3-Al2O3电熔颗粒料的抗侵蚀研究[J]. 王晗,兰河清,耿可明,吕世坪,方旭. 耐火材料. 2010(06)
[5]气氛对氧化铬材料烧结的影响[J]. 尹洪基,徐延庆,吕世坪,王金相. 耐火材料. 2010(04)
[6]不同气氛中高铬材料的抗煤熔渣性研究[J]. 孙红刚,闫双志,王刚,耿可明,王金相. 耐火材料. 2010(04)
[7]高铬砖与煤渣侵蚀反应的初探[J]. 尹洪基,朱德先,胡飘,张涛,王金相. 耐火材料. 2010(03)
[8]还原气氛对高铬砖性能的影响[J]. 尹洪基,耿可明,石鹏坤,王金相. 耐火材料. 2010(02)
[9]气氛条件下氧化铬材料的烧结性能研究[J]. 徐延庆,孙加林,陈肇友,尹洪基,王金相. 武汉科技大学学报. 2010(02)
[10]埋炭气氛对高铬材料烧结及抗侵蚀性的影响[J]. 方旭,王刚,孙红刚,闫双志. 耐火材料. 2010(01)
博士论文
[1]MgO-MgAl2O4-ZrO2共晶材料的合成及其应用性能研究[D]. 尹国祥.北京科技大学 2016
本文编号：2923607
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１?７ｊＣ煤浆气化炉示意图??为了适应煤气化技术的发展，水煤浆气化炉用耐火材料须具有以下特点：??
２ＭＰａ？８．５ＭＰａ、强还原气氛和液态排渣，还存在氧化－还原气氛变换、开停??车时温度和压力波动较大等情况［２５＿２７］。水煤浆气化炉结构及内衬耐火材料配??置如图２－１所示。??水煤浆气化炉整体内衬从上到下可分为球形或锥形拱顶、圆形筒体和锥??底三个部分。气化炉内衬由内向外可分为若干层。向火面耐火砖层作为耐高??温、耐侵蚀和耐冲刷的消耗层，一般选用高温性能好、抗蠕变强度大、热震??和高温化学稳定性好的高纯氧化铬材料。背撑层多采用铬刚玉砖。隔热层通??常选用氧化铝空心球砖。??Ｆｕｅｌ?Ｏｘｙｇｅｎ??Ｉ３００ＣＣ＇?Ｉ６００°Ｃ?ｎ??？雷？Ｌ?Ｉ?■??，ａｙｅｒ?Ｉ?敝航＂??９?■?ｎ＾ｉ??Ｐｍ??Ｑｕｅｎｃｈ?Ｉ?ｊｌｉ?＾Ｓｙｎｇａｓ??ｗａｔｅｒ，?一皮??？??＜ｎＺ??Ｓｌａｇ?ａｎｄ?ｑｕｅｎｃｈ??ｗａｔｅｒ?ｄｉｓｃｈａｒｇｅ??图２－１?７ｊＣ煤浆气化炉示意图??为了适应煤气化技术的发展，水煤浆气化炉用耐火材料须具有以下特点：??－８－??
尹洪基等［４７，４８］研宄了埋炭气氛和空气气氛中对高铬砖烧结性能的影响。??研宄发现，１４５０°Ｃ埋炭气氛中烧成高铬砖的显微结构明显优于１７００°Ｃ空气气??氛中烧成的试样，图２－３所示。埋炭条件下，基质中的铝铬固溶体晶粒发育??比较大，晶粒之间相互连接性好，呈网状结构。而空气气氛中烧成的试样，??基质中的铝铬固溶体晶粒之间关联性较差，气孔相互贯通。埋炭气氛能显著??降低高铬砖的烧成温度和改善高铬砖的显微结构。??晒闕??图２－３两种气氛条件下烧结后试样的显微结构??尹洪基等［４９，５（）】分别在空气（氧分压为２．１ｘｌ０４Ｐａ）、工业氮气（氧分压为??ｌｘｌ〇３Ｐａ）、纯氮气（氧分压为ｌ〇ｐａ）和高纯氮气（氧分压为Ｏ．ｌＰａ）中以及埋炭（氧??分压为２．３ｘ?１０＿ｌ２Ｐａ）条件下，研宄了气氛及Ｔｉ０２添加对氧化铬材料烧结的影??响。在１５００°Ｃ烧结３ｈ后的显微结构如图２－４所示，无论是否添加Ｔｉ０２，随??着氧分压降低，试样逐渐变得致密，但埋碳气氛中添加Ｔｉ０２后的试样更致密。??在埋炭条件下，可实现Ｃｒ２０３材料的致密化烧结。＼１丨出１１１１＞＾止等［５１』的研宄也??发现
【参考文献】：
期刊论文
[1]Thermodynamic simulation of the effect of slag chemistry on the corrosion behavior of alumina–chromia refractory[J]. Shi-xian Zhao,Bin-li Cai,Hong-gang Sun,Gang Wang,Hong-xia Li,Xiao-yan Song. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(12)
[2]煤灰在不同耐火砖表面的润湿性与侵蚀性研究[J]. 高峰,单晓伟. 燃料化学学报. 2012(07)
[3]Cr2O3-Al2O3-ZrO2高铬制品[J]. 尹洪基,吴爱军,陈人品,朱德先,张涛,胡飘. 耐火材料. 2011(02)
[4]Cr2O3-Al2O3砖中不同组成Cr2O3-Al2O3电熔颗粒料的抗侵蚀研究[J]. 王晗,兰河清,耿可明,吕世坪,方旭. 耐火材料. 2010(06)
[5]气氛对氧化铬材料烧结的影响[J]. 尹洪基,徐延庆,吕世坪,王金相. 耐火材料. 2010(04)
[6]不同气氛中高铬材料的抗煤熔渣性研究[J]. 孙红刚,闫双志,王刚,耿可明,王金相. 耐火材料. 2010(04)
[7]高铬砖与煤渣侵蚀反应的初探[J]. 尹洪基,朱德先,胡飘,张涛,王金相. 耐火材料. 2010(03)
[8]还原气氛对高铬砖性能的影响[J]. 尹洪基,耿可明,石鹏坤,王金相. 耐火材料. 2010(02)
[9]气氛条件下氧化铬材料的烧结性能研究[J]. 徐延庆,孙加林,陈肇友,尹洪基,王金相. 武汉科技大学学报. 2010(02)
[10]埋炭气氛对高铬材料烧结及抗侵蚀性的影响[J]. 方旭,王刚,孙红刚,闫双志. 耐火材料. 2010(01)
博士论文
[1]MgO-MgAl2O4-ZrO2共晶材料的合成及其应用性能研究[D]. 尹国祥.北京科技大学 2016
本文编号：2923607
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2923607.html
