針對(duì)燃煤鍋爐受熱面普遍存在的結(jié)渣問題,采用有機(jī)聚硅氮烷作為先驅(qū)體,通過提拉涂膜法在TP347基材上制備陶瓷涂層。本文在對(duì)前期有機(jī)聚硅氮烷先驅(qū)體陶瓷涂層技術(shù)研究基礎(chǔ)上,分別添加六方氮化硼（h-BN）、氧化鋯（ZrO₂）、氧化鋁（Al₂O₃）等惰性填料制備三種不同的陶瓷涂層。并對(duì)熔融灰在涂層表面的鋪展及凝固特性進(jìn)行試驗(yàn)及數(shù)值模擬,探究了涂層的防結(jié)渣機(jī)理及性能,主要結(jié)論如下:靜態(tài)粘附特性試驗(yàn)表明,在680⁸60℃下,熔融灰在三種涂層表面的接觸角均大于鋼片表面,說明熔融灰在涂層表面的潤濕性較差,其中h-BN涂層表現(xiàn)出最優(yōu)的疏液性,h-BN涂層具有優(yōu)異的防結(jié)渣性能;在760⁸60℃下,采用經(jīng)驗(yàn)冪率公式分析熔融灰鋪展?jié)櫇駲C(jī)制,得出熔融灰在鋼片和h-BN涂層試樣表面鋪展動(dòng)力學(xué)機(jī)制為反應(yīng)、溶解和擴(kuò)散的混合控制模型;微觀形貌和能譜分析結(jié)果顯示h-BN涂層能夠有效阻止熔融灰的滲透,不易與熔融灰發(fā)生反應(yīng),具有良好的防結(jié)渣效果。鋪展凝固實(shí)驗(yàn)表明,熔融灰在涂層表面的接觸角均大于鋼片表面,鋪展系數(shù)均小于鋼... 

【文章來源】：中國計(jì)量大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

灰渣輸運(yùn)機(jī)理

中國計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文3（2）一次沉積層的形成是由于初始沉積層具有絕熱性能，管壁溫度升高，初始沉積層粘性增大，粒徑大于10μm的飛灰顆粒撞擊初始沉積層并被吸附。粒徑較大飛灰顆粒的粘附導(dǎo)致渣層增厚，管壁溫度繼而進(jìn)一步升高，沉積物與原沉積層的粘結(jié)強(qiáng)度增加。當(dāng)熔融或半熔融顆粒在沉積層表面不再發(fā)生凝固后，沉積層表面形成易捕捉灰粒的粘性流體層。（3）二次沉積層的形成是由于粘性流體層形成后，大部分接觸到沉積層的顆粒均會(huì)被捕捉，沉積層厚度迅速增加。由于壁面溫度較高，顆粒在流體層表面溶解、凝固后又形成新的捕捉流體層。在灰層到達(dá)一定厚度后，在重力的作用下會(huì)沿受熱管壁向下流動(dòng)。圖1.2結(jié)渣機(jī)理鍋爐受熱面結(jié)渣主要與煤質(zhì)特性、爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒器布置、爐內(nèi)空氣動(dòng)力嘗溫度水平和熱負(fù)荷及運(yùn)行工況等相關(guān)[10]。煤粉在爐內(nèi)燃燒時(shí)，灰中易燃物質(zhì)首先熔融液化，在表面張力作用下，收縮成球狀，呈球形的熔融灰�？諝庾枇π《戎剌^大，易從煙氣中分離出來撞擊粘附在受熱面上[11]。當(dāng)熔融或半熔融狀態(tài)的灰渣在到達(dá)受熱面前未能冷卻到凝固狀態(tài)，仍有較高的粘結(jié)力，就容易粘附在受熱面上，并在壁面上被冷卻凝固引起結(jié)渣。因此研究單顆粒熔融灰的鋪展凝固特性對(duì)研究結(jié)渣機(jī)理是至關(guān)重要的。1.3熔滴鋪展凝固特性研究現(xiàn)狀對(duì)熔滴鋪展凝固過程的研究方法主要有解析法、實(shí)驗(yàn)法、數(shù)值模擬法，本文采用實(shí)驗(yàn)法和數(shù)值模擬法對(duì)熔融灰的鋪展凝固過程進(jìn)行分析。

中國計(jì)量大學(xué)碩士學(xué)位論文102涂層制備及防結(jié)渣性能測試實(shí)驗(yàn)方法2.1涂層制備2.1.1涂料制備涂料采用先驅(qū)體法制備，先驅(qū)體法制備陶瓷涂層充分利用了有機(jī)高分子的良好成形性，進(jìn)行交聯(lián)固化并裂解轉(zhuǎn)化為陶瓷材料。PDCs涂層在熱解過程中，由于體積收縮和密度增加，涂層容易隨著厚度的增大而產(chǎn)生裂紋，通過添加惰性（BN，ZrO2，Al2O3，SiC，TiC等）或活性填料（Ti，Cr，F(xiàn)e，Al，B，Zr等），可以顯著減少聚合物相陶瓷轉(zhuǎn)化的體積變化。惰性填料降低了聚合物的比例，從而減小了體積收縮，而活性填料則與先驅(qū)體的分解產(chǎn)物或熱解氣氛反應(yīng)，通過膨脹補(bǔ)償聚合物的收縮。為增強(qiáng)涂層的防結(jié)渣性能，防止灰渣中的成分與涂層中的成分發(fā)生反應(yīng)，選擇在涂料中添加化學(xué)性質(zhì)不活潑的惰性填料減小聚合物熱解過程中的體積變化�，F(xiàn)以有機(jī)聚硅氮烷為先驅(qū)體，采用六方氮化硼（h-BN）、氧化鋯（ZrO2）、氧化鋁（Al2O3）作為惰性填料，研究不同涂層的防結(jié)渣性能。有機(jī)聚硅氮烷是以Si-N鍵為主鏈的一類有機(jī)高分子，無色透明，可與眾多溶劑相溶，包括烷烴、芳香烴、醚、酮、酯，基本結(jié)構(gòu)單元如圖2.1所示。有機(jī)硅氮烷涂層的表面能低，疏水性好，附著力較大，可以用于制備疏水性涂層。圖2.1有機(jī)聚硅氮烷結(jié)構(gòu)式六方氮化硼（h-BN）具有耐高溫、密度低、耐酸、耐熔化、耐熱循環(huán)、抗氧化性好、摩擦系數(shù)低等特點(diǎn)，幾乎對(duì)所有有機(jī)溶劑、熔融金屬及腐蝕性化學(xué)物質(zhì)都是穩(wěn)定的。


本文編號(hào)：3456809