为了探究垃圾焚烧炉炉衬材料对出口烟气温度的影响,采用有限元分析软件 ANSYS 的流体模块FLUENT对炉排炉两种不同水冷壁内衬材料(SiC挂砖+SiC自流料,SiC浇注料)的热传导进行了数值模拟研究,分析了炉衬材质和结构对炉排炉一通道出口烟气温度的影响,并进行了实际应用.结果表明:1)炉排炉水冷壁炉衬越厚,一通道出口烟温越高;炉衬厚度相同时,使用SiC浇注料炉衬的一通道出口烟温明显高于使用SiC挂砖+SiC自流料炉衬的.2)挂砖厚度不变时,自流料厚度越大,一通道出口烟气温度越高;炉衬总厚度不变时,挂砖越厚,一通道出口烟气温度越低;炉衬各工作层厚度固定时,一通道出口烟气温度随自流料热导率的升高而降低.实际应用效果显示,在相同的运行条件下,使用SiC挂砖+SiC自流料炉衬比使用SiC浇注料炉衬可使一通道出口烟温更低,余热锅炉热效率更高,抗结焦能力更强.
为提高煤气化炉用碳化硅-尖晶石复合材料的力学性能,以SiC 颗粒(≤2.5 mm)、尖晶石细粉(≤90 μm)、α-Al2O3 微粉(d50≈5 μm)和金属Al粉(≤74 μm)为主要原料,在氮气气氛中进行热处理,制备了SiC-MgAl2O4-Al复合材料.分析了200～1 600℃不同热处理温度对复合材料显微结构、物相组成和力学性能的影响.结果表明:1)当热处理温度大于 1 000℃时,复合材料中的Al开始逐渐反应生成Al-O-C-N晶须,可显著提升材料的力学性能.2)常温和热态抗折强度随着复合材料内Al-O-C-N晶须含量的增多和尺寸的增大而提高.通过调整热处理温度可调控材料内Al-O-C-N晶须的物相组成、含量和形貌等,从而实现对复合材料物相组成与显微结构的调控,提升材料的力学性能.
为制备隔热性能更好的高纯氧化锆空心球制品,分别以CaO稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、Y2O3 稳定氧化锆空心球颗粒及细粉、CaO+Y2O3 复合稳定氧化锆空心球颗粒及细粉为主要原料,以工业级Y2O3 微粉为烧结助剂,以水溶性树脂为结合剂,采用振动加压成型,于 1 800℃保温6h烧成制备了含不同稳定剂的高纯氧化锆空心球制品.研究了稳定剂种类对这些制品性能的影响.结果表明:1)烧后各试样的物相主要为立方氧化锆;骨料与基质细粉都很好结合在一起,含CaO稳定剂试样的内部气孔相对狭长,呈相互贯通网络状,力学性能适中,抗热震性最优;含Y2O3 稳定剂试样的内部气孔大小不均、分散孤立,力学性能最差;含CaO+Y2O3 复合稳定剂试样的内部孔径更小、分布更均匀,致密化趋势明显,力学性能最优,但抗热震性最差.2)烧后试样的线膨胀率和热导率随温度升高均逐渐增大;在高温阶段,含CaO稳定剂试样的线膨胀率和热导率都最低.3)综合考虑,含CaO稳定剂试样的性能最佳.
研究了选自 3 个不同厂家对应服役寿命分别为 30、50、80 次的 3 种重结晶碳化硅拱砖在 1 000℃饱和水蒸气中保温 500 h的氧化行为,检测其氧化后的质量变化率和体积变化率,分析氧化前后的物相组成和显微结构,并和现场服役寿命进行关联.结果表明:1)饱和水蒸气氧化条件下,重结晶程度最好的碳化硅氧化后质量变化率和体积变化率均最小,现场服役寿命也最长;2)在满足成型性能的前提下,尽可能多引入合适临界粒径的碳化硅,保证在足够广的范围内形成蒸发-凝聚传质,形成更多的重结晶网络,来获得更好的抗氧化性和更长的服役寿命.
以电熔镁铝尖晶石为主要原料并加入少量烧结刚玉细粉部分替代尖晶石细粉,或以白刚玉为主要原料并加入少量电熔镁铝尖晶石细粉替代白刚玉细粉,制备了两组MA-Al2O3 材料.研究刚玉与镁铝尖晶石之间的固溶反应对材料性能及显微结构的影响.结果表明:1)在两组材料中均发生了固溶反应,使得镁铝尖晶石的富铝程度增大,镁铝尖晶石中的氧化铝含量(w)由约 76％增加到 80％以上,从而加强了试样骨料与基质的结合,减少结构缺陷,改善了材料的高温性能;2)在以镁铝尖晶石为主要原料的 MA-Al2O3材料中,加入烧结刚玉可使其常温耐压强度增大,改善其高温抗蠕变性和抗热震性;3)在以白刚玉为主要原料的MA-Al2O3 材料中,加入镁铝尖晶石细粉,其常温耐压强度、高温抗蠕变性和高温抗折强度均有大幅度提高.
