【摘 要】
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工业生产中,Ca O和Fe2O3两种氧化物常作为改善高熔点煤煤灰熔融特性的添加剂。而煤灰熔融特性的改善增强了对气化炉内衬玷污和侵蚀作用,加速了内衬材料的损毁,这是导致气化炉存在不能长期稳定运行的主要问题之一。为了考查添加Ca O和Fe2O3改性SW煤煤灰在耐材上的润湿和侵蚀行为,探究Ca O和Fe2O3在两种行为中的交互作用,为实际生产提供理论指导。本课题考查了改性煤灰在刚玉基板的原位润湿过程和接
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工业生产中,Ca O和Fe2O3两种氧化物常作为改善高熔点煤煤灰熔融特性的添加剂。而煤灰熔融特性的改善增强了对气化炉内衬玷污和侵蚀作用,加速了内衬材料的损毁,这是导致气化炉存在不能长期稳定运行的主要问题之一。为了考查添加Ca O和Fe2O3改性SW煤煤灰在耐材上的润湿和侵蚀行为,探究Ca O和Fe2O3在两种行为中的交互作用,为实际生产提供理论指导。本课题考查了改性煤灰在刚玉基板的原位润湿过程和接触角变化趋势;分析了冷却后样品的润湿面和侵蚀界面的微观形貌和元素组成分布,对比了润湿面和侵蚀界面的结晶形态差异;使用热力学计算软件（Factsage 8.1）分析了改性煤灰晶体组成转化趋势并与X-射线衍射仪（XRD）测定的实际晶体组成的进行对比,结合扫描电镜-能谱仪（SEM-EDX）分析数据揭示了熔渣铺展规律和各元素的渗透扩散机制;最终根据实验结果构建了Ca O和Fe2O3含量-温度-接触角方程的和Ca O和Fe2O3含量-扩散参数的方程。结果表明:（1）改性的SW煤煤灰Ca O含量增至30%以上,钙铝黄长石和透辉石等耐熔矿物出现,晶体尺寸变大且结构致密,终温接触角增加;SW煤Fe2O3含量增加至50%,润湿的初始温度和终温接触角的增大;由于改性的SW煤煤灰中Ca O对润湿角的调控作用大于Fe2O3,当Ca O和Fe2O3总量为50%且Ca O/Fe2O3为4.0时出现分层润湿现象。（2）改性的SW煤煤灰Ca O含量增至40%以上可导致渣板界面形成CAx阻碍侵蚀行为进行;而Fe2O3含量增强了煤灰的渗透作用,Fe沉降在熔渣底部并形成反应层。但当改性的SW煤煤灰Fe2O3含量增加至40%以上,Fe2O3则在熔渣表面形成晶体,沉降和渗透作用减小。降低改性的SW煤煤灰Fe2O3和Ca O总量后渣板界面形成双层反应层,基板侧能否形成连续的边界决定侵蚀的主导行为。（3）应用Boltzman和最优曲面联立构建的接触角方程与实际数据有较高的相关性,但是由于Boltzman基础方程的限制,部分参数方程曲面完全失真。而直接使用最优曲面构建的扩散常数方程因为不考虑渗透行为和尖晶石抗渣层的作用,扩散常数作比实际值大。同时调控SW煤煤灰中Ca O和Fe2O3含量对侵蚀行为的作用比较复杂,也导致扩散常数偏差。图[60]表[13]参[108]
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