PFBC-CC燃煤燃气轮机叶片用高温防护涂层的研究.pdfVIP

PFBC—Ce燃煤燃气轮机叶片用高温防护涂层研究 ． 叶锐曾1，孙套贵1，昊和列，闵小兵2 1．北京科技大学，=l艺京100083：2．湖南省冶金材料研究所，湖南长沙410014 ． 前 言 增歪流纯寒燃烧联合循环(PFBC-CC)发电技术以其离效、低污染豹优彝性能在七十年代就吸 弓l了英美等国注意，经过二十年基础及孛试研究，目翦已经建成三座囊渡示范电站，且美灏将予1995 年和1996年分别建成350MWe大型商业示范电站。我黧自1981年起开始该项研究，至今有二 十年历史，已从实验室阶段走向半工业化研究(中间试验)阶段。1991年，国家把PFBC．CC技术研究 列为／k五》重点科技攻关项目，总项目由南京东南大学牵头，组织全国有关高等学校、工业企业、研 机组在石油化工系统中已成功地应用于催化裂化装置能量回收系统并得到了发展。分析认为，将燃煤 燃视用予PFBC．CC蟊前至少有两个技术关键必须解决，其中之一就是携带有一定浓度灰尘和腐蚀性碱 金属蒸汽懿燃气对于膨胀透平时片的密损、腐{盘闻题【刎。我们的任务是楚诧台燃气轮枫涡轮动静时 片提供有效的骑护涂层。 一、PFBC-CC燃煤燃气轮机叶片环境分析 图l是PFBC-CC典型示意图，其大致流程如下： 石灰(脱硫) l 块煤一破碎一粉煤一PFBc_cC一净化(三旋分离器)一净化燃气一燃气(或烟气)轮机一发动机发电 { 余热锅炉一高篷蒸汽一蒸汽轮撬发电 PFBC-CC技术优点是：(1)热效率嵩，达40％或以上；(2)嚣境污染令，髓S效果达90 --95％，NOX排放量大大减少：(3)燃气温度较低，一般900C。 燃煤燃机与一般燃油燃机在P02、Ps上差别很大(见表1)，它有较高的硫分压，较低的氧分压 。燃煤燃机所用原材料(如煤、石灰石等)中有大量有害元素(或组成)，引起腐蚀与冲蚀，表2给 出煤、灰分、石灰石中一些有害成分典型值，不同来源的原材料会有很大波动。 表1 不同燃烧环境中P02及Ps 148 环 境 P02，arm Ps，arm 燃气轮机 l 6。7×10—11 流化床燃烧(燃煤燃机) 4×10—2 lO一5 煤气化 10“‘15 10一6 表2 原材料有关组成分析(wt％) 名称 S Cl Si02 Na20CaOS03 K20 灰分 A1203Fe203 煤 1．5～2．00。lO～0．5 16 灰分 50 30 lO 3．5 2 l 石灰磊 ◇奄9 0．e4～1．340．e3～0。96 会形成Na2S04、K2S04、CaS04、HCl等， 这些反应生成物与其它氧化物、硫化物等可以生成。系列低熔点化合物或共晶物。 导致腐蚀加速。燃气流中未被分离掉的灰分、C粒等会引起冲蚀。这样，PFBC．CC燃机叶片遇到下列几 个主要问题：沉积、腐蚀、冲蚀及腐蚀／冲蚀交互作用。 1．沉积(D) 在PFBC．CC场合，涡轮叶片上沉积物主要由CaS04、K2S04组成，即 CaO+S03一CaS