本文選題：鉻鋁鋯磚 + 結(jié)合劑�。� 參考：《武漢科技大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：水煤漿氣化技術(shù)是高效潔凈使用煤的重要途徑,氣化爐則是其中關(guān)鍵的高溫反應(yīng)容器。為了保證氣化爐的安全高效運(yùn)行,耐火材料的長(zhǎng)壽與穩(wěn)定是必要前提。由于氧化鉻在氣化爐渣中極低的溶解度,氧化鉻含量超過(guò)75wt%的磷酸鹽結(jié)合鉻鋁鋯材料是目前氣化爐內(nèi)襯的主流材質(zhì)。然而,有研究報(bào)道了磷酸鹽在高溫還原氣氛下可能分解,磷酸鹽結(jié)合鉻鋁鋯磚在還原氣氛下的損毀機(jī)理有待進(jìn)一步研究。另一方面,氧化鉻原料成本高,并且其在高溫下可能轉(zhuǎn)化成六價(jià)鉻而產(chǎn)生環(huán)境污染的問(wèn)題。因此,提高鉻鋁鋯材料的壽命,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足氣化爐使用要求的無(wú)鉻化內(nèi)襯材料勢(shì)在必行。針對(duì)鉻鋁鋯材料長(zhǎng)壽化問(wèn)題,本文首先研究了燒成和模擬使用氣氛對(duì)磷酸鹽結(jié)合鉻鋁鋯磚結(jié)構(gòu)與性能的影響。進(jìn)而設(shè)計(jì)了水泥結(jié)合和有機(jī)聚合物結(jié)合的鉻鋁鋯澆注料,并研究了該材料在不同氣氛下的抗氣化爐渣侵蝕性能。為實(shí)現(xiàn)氣化爐內(nèi)襯材料的無(wú)鉻化,首先從熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)兩方面研究了典型耐火組元與氣化爐渣在高溫下的反應(yīng),闡述了渣與耐火組元的相互作用機(jī)理,為無(wú)鉻化材質(zhì)體系選擇提供理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上提出了燒成Al_2O_3-C、 Al_2O_3-TiO2-C和Al_2O_3-MgAl_2O_4-C三種無(wú)鉻化材料體系,系統(tǒng)研究了這三種材料的燒結(jié)性能、顯微結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)和抗渣侵蝕性能,評(píng)估了其作為新型水煤漿氣化爐用無(wú)鉻化內(nèi)襯材料的可能性。研究結(jié)果表明：埋碳條件下燒成時(shí),磷酸鹽結(jié)合鉻鋁鋯磚出現(xiàn)較多孔洞,降低了材料的抗侵蝕性能。水泥結(jié)合和有機(jī)聚合物(Isobam)結(jié)合的鉻鋁鋯澆注料在還原氣氛下都表現(xiàn)出了比空氣中更好的燒結(jié)性能和抗渣侵蝕性。剛玉、尖晶石與非氧化物復(fù)合,制成氧化物-非氧化物復(fù)合材料是一種可能的新型無(wú)鉻化內(nèi)襯材料體系。低碳Al_2O_3-C材料,無(wú)論是空氣中還是埋碳條件下,其抗氣化爐渣滲透性能都明顯優(yōu)于鉻鋁鋯材料。向A12O3-C材料引入2wt%的Ti02,可以促進(jìn)材料在燒成過(guò)程中原位形成Ti(C,N), Ti(C,N)的形成有利于在侵蝕過(guò)程中提高渣的粘度,改善材料的抗渣侵蝕性能。適量尖晶石的引入,有利于提高Al_2O_3-MgAl_2O_4-C材料的抗渣侵蝕性能。
[Abstract]:Coal water slurry gasification technology is an important way to use coal efficiently and cleanly, and gasifier is one of the key high temperature reaction vessels. In order to ensure the safe and efficient operation of gasifier, the longevity and stability of refractories is the necessary prerequisite. Due to the extremely low solubility of chromium oxide in gasifier slag, phosphate-bound chromium-aluminum zirconium material containing more than 75 wt% chromium oxide is the main material for gasifier lining at present. However, it has been reported that phosphate may decompose in the atmosphere of high temperature reduction, and the damage mechanism of phosphate bound chromium-aluminum-zirconium brick in reducing atmosphere needs further study. On the other hand, the cost of chromium oxide is high, and it may be converted into hexavalent chromium at high temperature, resulting in environmental pollution. Therefore, it is imperative to improve the life of chromium-aluminum-zirconium material and further develop the chromium-free lining material to meet the requirements of gasifier. In order to solve the problem of the longevity of Cr-Al-Zr material, the effect of sintering and simulated atmosphere on the structure and properties of phosphate-bound chromium-aluminum-zirconium brick was studied in this paper. Furthermore, the castable of chromium, aluminum and zirconium combined with cement and organic polymer was designed, and the corrosion resistance of the material to gasifier slag in different atmosphere was studied. In order to realize chromium-free gasifier lining material, the reaction of typical refractory components and gasifier slag at high temperature was studied from the aspects of thermodynamics and kinetics, and the interaction mechanism between slag and refractory components was expounded. It provides a theoretical basis for the selection of chromium-free material system. On the basis of this, three kinds of chromium-free material systems have been put forward, such as the sintering, microstructure, pore structure, and slag erosion resistance of the three kinds of materials, namely, Als / AID _ 2O _ 3-TiO _ 2-C and Al _ 2O _ 3-MgAl _ 2O _ 4-C, respectively. The possibility of using it as a new type of chromium-free lining material for coal water slurry gasifier was evaluated. The results show that the phosphate bound chromium-aluminium-zirconium brick has a lot of holes when it is sintered under the condition of buried carbon, which reduces the corrosion resistance of the material. The cementitious and organic polymer (Isobam) bonded castables exhibited better sintering properties and slag erosion resistance than in air in reducing atmosphere. Corundum, spinel and nonoxide composites are a possible new chromium-free lining material system. The permeability resistance of low carbon Al _ 2O _ 3-C material, whether in air or buried carbon, is obviously better than that of chromium-aluminum-zirconium material. The addition of 2wt% Ti02into A12O3-C can promote the formation of Ti (Con N) in situ during the sintering process. The formation of Ti (Con N) is beneficial to increase the viscosity of slag and improve the slag corrosion resistance of the material. The addition of appropriate amount of spinel can improve the slag corrosion resistance of the Al2O3-MgAl2O4-C material.
【學(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ175.1

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本文編號(hào)：2069634