成果介绍
水煤浆是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式,显示出了巨大的环保节能优势。烧嘴是水煤浆气化技术的核心。喷嘴性能好坏,将直接影响气化反应结果、耐火砖及其喷嘴自身的使用寿命。烧嘴的使用环境是在温度为1400℃左右,压力为***之间。温度高,压力大,而且为有氧冲刷环境,苛刻的使用环境要求限制了烧嘴制备材料的选择。C/SiC陶瓷基复合材料具有耐高温、低密度、高强度、高导热率、高耐磨性等优点,是理想的烧嘴材料。国内烧嘴材料多为陶瓷材料,使用寿命在2个月左右。经测试,碳/碳化硅复合材料水煤浆烧嘴使用3个月后依然保存完好,该产品的投入使用必将大幅度提高水煤浆利用效率,带来行业性的变革。本项目采用先进的陶瓷基复合材料(CMCs)的新方法——先驱体转化法制备水煤浆气化炉用的烧嘴,替代传统硬质合金和陶瓷烧嘴。本项目突破了硬质合金和陶瓷烧嘴在高温、高压和高速情况下的冲刷磨蚀严重、寿命短、产品尺寸受限等不利因素的限制。成套C/SiC陶瓷基复合材料水煤浆烧嘴的价格仅为国外进口陶瓷烧嘴的70%,与国内生产的硬质合金烧嘴的价格相当,但是寿命是国外陶瓷烧嘴的***倍,是国内硬质合金烧嘴的2倍。关键技术和创新点体现在以下四方面:(1)实现从分子水平对先驱体进行设计,制备出成分均匀的陶瓷基体;(2)利用特殊设计合成的液态先驱体,降低了制备工艺对设备的要求,同时降低陶瓷基体的转化温度,减少能耗约20%;(3)经液相先驱体浸渍后的增强体无需加压烧结,能够用于生产大型复杂形状的构件;(4)采用液相先驱体浸渍高温无压烧结工艺制备的水煤浆烧嘴的使用寿命提高了50%。
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