專利名稱：燃燒系統(tǒng)中的組件和防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積的方法
燃燒系統(tǒng)中的組件和防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積的方法
背景技術：
高溫燃燒系統(tǒng)，如燃氣渦輪或用于煤炭氣化、石油焦炭、生物質(zhì)和煉油廠桶底殘留 物等的氣化器，通常涉及在約700°C-約2，500°C的溫度范圍內(nèi)和在高達100個大氣壓的壓 力下的反應。在這些條件下，燃燒系統(tǒng)中的組件暴露于還原環(huán)境、腐蝕性氣體和濃縮的酸 中，且易于受到熔渣、灰燼、燒焦物、熱沖擊等的攻擊，這導致所述組件或燃燒系統(tǒng)本身的破 壞。與高溫燃燒系統(tǒng)相關的一些問題是熔渣、灰燼和燒焦物等在易損組件表面上的攻 擊和/或堆積，即傾向于有前述問題的組件上。例如，熔渣與金屬和陶瓷制品具有高度反 應性。金屬組件，如為高溫氣化過程設計的金屬進料注入器，可遭受熔渣或被氧氣、硫等的 腐蝕性攻擊。陶瓷組件，如陶瓷進料注入器、噴嘴組件、防護裝置或插入物，也易受到類似攻 擊。另外，不同組件間弱的機械連接，特別是陶瓷組件與金屬組件之間，易于導致所述組件 的機械故障，其通常由熱沖擊引起。其中，組件故障導致附帶的組件損壞、不利的工廠停工、 降低使用期內(nèi)的安全性和修理或替換費用加大。熱沖擊的發(fā)生是由操作溫度的快速升高或 降低所引起。易受熱沖擊的組件，如噴嘴，一般要求包含有復雜的機構，如活性水冷卻裝置， 用于減輕由熱沖擊引起的故障。因此，對高溫燃燒系統(tǒng)及其組件存在需求，此類高溫燃燒系統(tǒng)及其組件對于熔渣 化學攻擊、熱沖擊和熱疲勞、酸腐蝕、還原環(huán)境等具有高度抗性。此類系統(tǒng)可在高熱梯度下 操作，而無機械故障的進一步風險。并且，所述系統(tǒng)應對熔渣、灰燼或燒焦物沉積所致的污 垢具有抵抗力。發(fā)明概述以上描述的和其它缺點通過在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件減輕，所述復合材 料包含碳化硅；和難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C, RmSi2及其組合的相；其中 Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。在一個實施方案中，燃燒系統(tǒng)的組件包含復合材料，所述復合材料包含體積約為 50-約85%的碳化硅；體積約為4. 9-約25%的難熔金屬硅化物相，其選自Rm5Si3、Rm5Si3C 及其組合；體積約為0. 1-約20%的難熔金屬硅化物相，其選自RmSi2 ；和體積約為10-約 45%的孔隙；其中體積百分比基于所述復合材料的總體積計；其中Rm是選自鉬、鎢及其組 合的難熔金屬；其中所述復合材料包含鉬的量約為45-約80%重量，及鎢的量約為20-約 55%重量；其中所述復合材料還包含重量約為0-約2%的鐵；其中重量百分比基于鉬和鎢 的總重量計。另一個實施方案是防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積于表面上的方法，其包括將復合 材料第一面置于所述表面上；用由所述復合材料組成的組件更換包含該表面的組件；或 其組合；其中所述復合材料包含碳化硅；和難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C, RmSi2及其組合的相，其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。附圖簡述現(xiàn)在參考附圖，其中在幾個圖中，相似的元件標注類似
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圖1是稱為整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)發(fā)電系統(tǒng)的示例性燃燒系統(tǒng)的示意圖；圖2是置于碳化硅基體的熔化爐渣的潤濕圖示說明；圖3是置于碳化硅基體的熔化爐渣的潤濕圖示說明；和圖4是置于本文公開的復合材料表面上熔化爐渣的成珠(beading)圖示說明。發(fā)明詳述意外的是，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件對熔渣、灰燼、燒焦 物、高溫腐蝕、還原環(huán)境等形成的污垢具有高度抗性，可將其置于基體上，而無機械故障的 風險，并可在高熱梯度下操作，而無由熱沖擊引起的故障風險，所述復合材料包含碳化硅和 難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C、RmSi2及其組合的相，其中Rm是選自鉬、鎢及 其組合的難熔金屬。至于什么類型的碳化硅可用于所述復合材料，并沒有限制。碳化硅可包含單相，或 其可包含許多相。所述碳化硅可粘合在一起，即所有碳化硅相中存在連續(xù)性。然而，所述碳 化硅也可以是不連接的或可在所述復合材料內(nèi)包含短的連接區(qū)域。在一個實施方案中，所 述碳化硅包含一個粘合在一起的相。在另一個實施方案中，所述碳化硅在所述復合材料中 包含短的連接區(qū)域。在一個優(yōu)勢的實施方案中，所述碳化硅包含具有橫截面直徑小于約1，OOOm(Imm) 的短的連接區(qū)域。在一個實施方案中，所述碳化硅包含具有橫截面直徑小于約700m，更特別 是小于約500m，且甚至更特別是小于300m的短的連接區(qū)域。在一個示例性實施方案中，所 述碳化硅包含具有橫截面直徑約5-約300m的短的連接區(qū)域。基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計，碳化硅以約75-約98%體積的量存在 于所述復合材料中。在一個實施方案中，基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計，碳化硅 可以約80-約95%體積的量存在。在一個優(yōu)勢的實施方案中，基于碳化硅和難熔金屬硅化 物的總體積計，碳化硅可以約80-約92%體積的量存在。難熔金屬硅化物包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C和RmSi2的相。本文所用的“Rm”代表 選自鉬和鎢的難熔金屬。也可使用各相的組合、各難熔金屬的組合、或各相與難熔金屬的組 合。本文所用的“難熔金屬”是對熱、腐蝕和/或磨損具有非常高度抗性的金屬。除鉬或鎢 外的金屬也可為難熔金屬，然而，其稱為“其它難熔金屬”或“其它金屬”。其它難熔金屬的 非限制性實例包括錸、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿、釩、鉻、鐵、鎳和鈷。其它難熔金屬的組合也可使用。Rm5Si3和Rm5Si3C相統(tǒng)稱為“三硅化合物相”或“各三硅化合物相”。這些包括15士3、 W5Si3C、Mo5Si3、Mo5Si3C、(Mo,ff)5Si3> (Mo，W) 5Si3C 及其組合。“ (Mo，W) ” 指“置換固溶體”相， 即其中鉬和鎢都存在的相。所述Rm5Si3C相還被稱為“Novotny”或“Novotnyi”相。RmSi2相稱為“二硅化物相”或“各二硅化物相”。其包括MoSi2、WSi2、(Mo, W) Si2及 其組合。二硅化物和三硅化物相統(tǒng)稱為難熔金屬硅化物或各難熔金屬硅化物?；谔蓟韬碗y熔金屬硅化物的總體積計，難熔金屬硅化物可按體積約2_約 25%的量存在于所述復合材料中。在一個實施方案中，基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總 體積計，難熔金屬硅化物可按體積約5-約20%的量存在。在一個優(yōu)勢的實施方案中，基于 碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計，難熔金屬硅化物可按體積約8-約20%的量存在?；谔蓟韬碗y熔金屬硅化物的總體積計，在一個實施方案中，所述Rm5Si3C相以體積約2-約15%的量存在，且RmSi2相以體積約0-約10%的量存在。在另一個優(yōu)勢的實 施方案中，所述Rm5Si3C相以體積約3-約12%的量存在，更特別是，量為約5-約12%體積， 且RmSi2相存在的量為約2-約8%體積，基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計。至于所述復合材料中所用的鉬和鎢的比例，并沒有特別的限制，本領域技術人員 可根據(jù)所期望的復合材料的特性，調(diào)節(jié)該比例。不希望受理論所限，但認為增加鉬濃度可產(chǎn) 生重量較輕的復合材料，即致密度較低，并且還增加在高于約1，500°C的溫度下對空氣的抗 熱性。另一方面，認為增加鎢濃度可產(chǎn)生對熱沖擊抗性增加的復合材料，并能改善與碳化硅 的相容性。在一個實施方案中，按鉬和鎢的總重量計，難熔金屬硅化物包含重量約0-約97% 的鉬和重量約3-約100%的鎢。在一個優(yōu)勢的實施方案中，按鉬和鎢的總重量計，難熔金屬 硅化物包含重量約45-約80%的鉬和重量約20-約55%的鎢。鉬和鎢的比例在難熔金屬硅化物的不同相中可以相同或不同。在一個實施方案 中，在二硅化物相和三硅化物相中，難熔金屬硅化物可包含不同比例的鉬和鎢。因此，在一個實施方案中，按二硅化物相中鉬和鎢的總重量計，難熔金屬硅化物包 含重量約30-約90%的鉬和重量約10-約70%的鎢。在一個優(yōu)勢的實施方案中，按二硅 化物相中鉬和鎢的總重量計，難熔金屬硅化物包含重量約50-約80%的鉬和重量約20-約 50%的鎢。在另一個實施方案中，按三硅化物相中鉬和鎢的總重量計，難熔金屬硅化物包含 重量約20-約90%的鉬和重量約10-約80%的鎢。在一個優(yōu)勢的實施方案中，按三硅化物 相中鉬和鎢的總重量計，難熔金屬硅化物包含重量約40-約70%的鉬和重量約30-約60% 的鎢。所述復合材料還可包含另一種難熔金屬，如錸、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿、釩、鉻、鐵、鎳、鈷 或其組合，條件是其不會對復合材料有不利的影響。所述復合材料還可包含其它元素，如 硼、鍺、鋁、鎂、鋇、鍶、鈣、鈉、鉀、釔、鈧、鑭系元素或其組合?；阢f和鎢的總重量計，上述其它難熔金屬和元素可以以小于約10%重量的量存 在，條件是復合材料不會有不利的影響。在一個實施方案中，基于鉬和鎢的總重量計，上述 其它難熔金屬和元素可按重量小于約5%的量存在。在一個優(yōu)勢的實施方案中，基于鉬和鎢 的總重量計，上述其它難熔金屬和元素可按重量少于約2%的量存在。在一個示例性實施方 案中，基于鉬和鎢的總重量計，上述其它難熔金屬和元素可按重量約0. 1-約2%的量存在。 在另一個示例性實施方案中，基于鉬和鎢的總重量計，鐵存在的量為約0. 1 一約2%重量， 同時所述復合材料不含有其余的上述其它難熔金屬和元素。不希望受理論所限，但認為鐵 是在制備復合材料期間摻入的雜質(zhì)。在一個實施方案中，所述復合材料還包含孔隙。復合材料的總體積可定義為孔隙、 碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積。所述孔隙可具有小于約1，OOOm(Imm)的橫截面直徑。特別是，孔隙可具有約1_約 800m的橫截面直徑，更特別是為約100-約600m。在一個優(yōu)勢的實施方案中，所述孔隙可具 有約200-約500m的橫截面直徑?；谒鰪秃喜牧系目傮w積計，所述復合材料可包含體積約10-約45%的孔隙， 和體積約55-約90%的總的碳化硅和難熔金屬硅化物。在一個優(yōu)勢的實施方案中，基于所述復合材料的總體積計，該復合材料可包含體積約15-約28%的孔隙和體積約72-約85% 的總的碳化硅和難熔金屬硅化物。在一個實施方案中，所述復合材料不含除碳化硅和難熔金屬硅化物相中存在的那 些之外的硅和碳，即在復合材料中，碳化硅和難熔金屬硅化物包含100%量的碳和100%量 的硅。例如，所述復合材料可不含有不為難熔金屬硅化物相的碳化硅相一部分的碳雜質(zhì)或 硅雜質(zhì)。所述復合材料可包含低的約0. 000001-約0. 5ohm-cm的比電阻，即當與其它相似 的復合材料，例如包含難熔金屬硅化物的碳化硅基復合材料相比時，所述復合材料可具有 增強的導電性。雖然不希望被理論束縛，但認為通過本文公開的特定比例的碳化硅與難熔 金屬硅化物，以及特定比例的二硅化物相與三硅化物相和特定比例的鎢與鉬，能產(chǎn)生增強 的導電性。該增強的導電性是本發(fā)明復合材料的優(yōu)勢特性。雖然可將所述復合材料銅焊、錫 焊、合鑄等至基體如金屬基體上，但由于增強的導電性，也可將所述復合材料直接焊接至金 屬基體上，而不需使用中間層。當焊接至基體時，所述復合材料直接與基體接觸，在復合材 料與基體之間的界面形成合金，與銅焊、錫焊或其它方式置于基體上的相同復合材料相比， 其大大地減少機械故障的風險。在一個實施方案中，所述比電阻為約0. 0001-約0. 5ohm · cm。在一個示例性實施 方案中，所述比電阻為約0. 001-約0. 03ohm · cm。所述復合材料可根據(jù)本領域內(nèi)普通技術人員可得到的制備此類復合材料的任何 合適的技術制備。例如，可將包含碳化硅的中空形式成形為所期望的物品，然后充填難熔金 屬硅化物，并進行燒結(jié)。或者，為了涂覆，可通過采用例如電弧或電火花的技術，將復合材料 成分合金化來形成涂層。復合材料的制備在美國專利6，589，898和6，770，856中描述。本文公開的復合材料可從 Institut Fiziki Tverdogo Tela Rossiiskoi Akademii Nauk, Chernogolovka, Russia 獲得，商品名為 REFSIC，REFSI COAT 和 REFSI CUT。 本文可最好使用材料REFSI⑶T。在燃燒系統(tǒng)中包含所述復合材料的組件可限定為任何組件，其中對熔渣、灰燼、燒 焦物、熱沖擊、升高的溫度、腐蝕性、侵蝕還原、熱梯度等或其組合的抗性是有利的。此類組 件的非限制性實例包括氣化器、氣化進料注入器、注入器噴嘴、氣化器熱電偶、氣化器熱電 偶管、氣化器護套、注入器圓筒、注入器圓筒冷卻螺管、氣化進料注入器防護裝置、氣化器襯 里、氣化輻射合成氣熱交換器組件、氣化對流合成氣熱交換器組件、進料機(perimetric) 泵過渡聯(lián)結(jié)件、進料機干煤進料泵過渡聯(lián)結(jié)件、進料機干煤進料泵鄰接部件、進料機干煤進 料泵轉(zhuǎn)子盤、輪機吊桶、渦輪機葉片、渦輪機噴嘴、渦輪機轉(zhuǎn)子、渦輪機圓盤、渦輪機輪葉、渦 輪機定子、渦輪殼體、渦輪機燃燒器或其組合。在一個實施方案中，可將所述復合材料制成層、板、環(huán)、塊狀物等，然后將其置于受 到熔渣、灰燼、燒焦物、熱沖擊等不利影響的燃燒系統(tǒng)的組件上。在另一個實施方案中，可將 受熔渣、灰燼、燒焦物、熱沖擊等不利影響的燃燒系統(tǒng)的組件全部用所述復合材料制備，并 作為替換零件導入燃燒系統(tǒng)中。另外，在升高的溫度下，在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件呈現(xiàn)出耐磨性和/或 耐磨損性改善，并且當除暴露于熔渣、灰燼、燒焦物、熱沖擊等外，其也暴露于磨耗和磨損時，可具有進一步的優(yōu)勢。在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件可具有平滑的表面拋光。在 一個實施方案中，在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件具有A類表面拋光。一個實施方案是一種防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積于表面上的方法，其包括將復 合材料的第一面置于所述表面上，用由所述復合材料組成的組件更換包含該表面的組件， 或其組合，其中所述復合材料包含碳化硅，和難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C, RmSi2及其組合的相，其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。即以上公開的復合材料。 所述復合材料可包含約0. 000001-約0. 5ohm · cm的比電阻。所述組件還可具有平滑的表 面拋光，和/或A類表面拋光。所述組件在升高的溫度下，還可顯示出改善的耐磨性和/或 耐磨損性。其中，布置、替換或其組合可包括將所述復合材料焊接于金屬基體上，其中使復合 材料與金屬基體直接接觸。金屬基體可限定上述表面、直接與包含上述表面的組件接觸的組件或其組合。所述包含上述表面的組件可有利的限定氣化器、氣化進料注入器、注入器噴嘴、氣 化器熱電偶管、氣化器熱電偶護套、注入器圓筒、注入器圓筒冷卻螺管、氣化進料注入器防 護裝置、氣化器襯里、氣化輻射合成氣熱交換器組件、氣化對流合成氣熱交換器組件、進料 機泵過渡聯(lián)結(jié)件、進料機泵干煤進料過渡聯(lián)結(jié)件、進料機干煤進料泵鄰接部件、進料機泵干 煤進料轉(zhuǎn)子盤、輪機吊桶、渦輪機葉片、渦輪機噴嘴、渦輪機轉(zhuǎn)子、渦輪機圓盤、渦輪機輪葉、 渦輪機定子、渦輪殼體、渦輪機燃燒器或其組合。用IGCC作為實例，可將所述復合材料施加至傾向于熔渣、灰燼和燒焦物堆積的許 多表面，或可用作包含傾向于熔渣、灰燼和燒焦物堆積的表面的許多組件的替換組件。圖1 是將得益于加入復合材料的示例性燃燒系統(tǒng)的示意圖。該示例性燃燒系統(tǒng)是IGCC發(fā)電系 統(tǒng)50，并且不打算限于以下類型和構型的燃燒系統(tǒng)其中最好使用本文描述的復合材料， 以防止熔渣腐蝕以及熔渣、灰燼、燒焦物堆積、侵蝕和熱沖擊。所述復合材料適用于其中出 現(xiàn)熔渣腐蝕和熔渣、灰燼、燒焦物堆積、侵蝕和熱沖擊問題的任何燃燒系統(tǒng)。示例性IGCC系 統(tǒng)50 —般包括主要的空氣壓縮機52、與壓縮機52流動交流連接的空氣分離裝置54、與空 氣分離裝置54流動交流連接的氣化器56、與氣化器56流動交流連接的燃氣輪機發(fā)動機10 和蒸汽輪機58。氣化器內(nèi)壁一般由陶瓷材料形成。操作中，壓縮機52壓縮周圍空氣。壓縮的空氣被引導到空氣分離裝置54。在某些 實施方案中，除壓縮機52之外或替換壓縮機52，將來自燃氣輪機發(fā)動機壓縮器12的壓縮空 氣提供至空氣分離裝置54?？諝夥蛛x裝置54用壓縮空氣產(chǎn)生氧氣，以用于氣化器56。更 特別是，空氣分離裝置54將壓縮空氣分離為單獨的氧氣流和氣體副產(chǎn)物，有時稱為“工藝 氣體”。由空氣分離裝置54產(chǎn)生的工藝氣體包括氮氣，且在本文中稱為“氮工藝氣體”。氮 工藝氣體還可包括其它氣體，例如但不限于氧氣和/或氬氣。例如，在某些實施方案中，氮 工藝氣體包含約95%和約100%的氮氣。將氧氣流引導至氣化器56，用于產(chǎn)生部分燃燒的 氣體，本文稱之為“合成氣”，作為燃料用于燃氣輪機發(fā)動機10。在一些已知的IGCC系統(tǒng)50 中，將至少一些氮工藝氣體流，即空氣分離裝置54的副產(chǎn)物排放到大氣中。此外，在某些已 知的IGCC系統(tǒng)50中，將一些氮工藝氣體流注入燃氣輪機發(fā)動機燃燒器14內(nèi)的燃燒區(qū)(未 顯示)，以促進控制發(fā)動機10的排放物，更特別是，促進降低燃燒溫度和減少發(fā)動機10的一 氧化氮排放。IGCC系統(tǒng)50可包括壓縮機60，其用于在注入燃燒區(qū)域前壓縮氮工藝氣流。
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氣化器56將燃料混合物、空氣分離裝置54提供的氧氣、蒸氣和/或石灰石轉(zhuǎn)化為 輸出合成氣，作為燃料用于燃氣輪機發(fā)動機10。雖然氣化器56可使用任何燃料，但在一些 已知的IGCC系統(tǒng)50中，氣化器56使用煤、石油焦、渣油、油乳膠、焦油砂和/或其它相似燃 料。在某些已知的IGCC系統(tǒng)50中，由氣化器56產(chǎn)生的合成氣包含二氧化碳。然后將氣化 器52產(chǎn)生的合成氣通過熱交換器61，其可具有輻射的或?qū)α鞯脑O計，并且用于冷卻離開氣 化器的合成氣。冷卻的合成氣在被引導到燃氣輪機發(fā)動機燃燒器14用于其燃燒前，可經(jīng)凈 化裝置62進行凈化?？蓪⒍趸荚趦艋陂g從合成氣中分離，在某些已知的IGCC系統(tǒng) 50中，排放到大氣中。燃氣輪機發(fā)動機10的功率輸出驅(qū)動提供電功率至電力網(wǎng)中(未顯 示)的發(fā)電機64。將燃氣輪機發(fā)動機10的排出氣體提供到熱回收蒸汽發(fā)生器66中，其產(chǎn) 生用于驅(qū)動蒸汽輪機58的蒸氣。蒸汽輪機58產(chǎn)生的電力驅(qū)動提供電功率至電力網(wǎng)的發(fā)電 機68。在某些已知的IGCC系統(tǒng)50中，將來自熱回收蒸汽發(fā)生器66的蒸氣提供到氣化器 52以產(chǎn)生合成氣。在示例性IGCC中，氣化器56包含穿過氣化器56延伸的注入噴嘴70。注入噴嘴 70包括在注入噴嘴70的遠端74的噴嘴尖72。在該示例性實施方案中，注入噴嘴70裝配 成將氨氣流引導到近側(cè)的噴嘴尖72，使得氨氣流促進降低至少部分噴嘴尖72的溫度。在示例性實施方案中，IGCC系統(tǒng)50包含合成氣冷凝物汽提塔76，其裝配成接收來 自氣化器56排出的合成氣流的冷凝物。有利的是，可將所述復合材料用于顯著減少和/或防止熔渣和/或灰燼顆粒的堆 積。例如，可將所述復合材料施加于氣化器56的內(nèi)表面、用于傳遞燃料和/或氧氣進入氣 化器的注入噴嘴70 ；大的熱交換器的熱交換器表面61，熱(1，650°C )合成氣在離開氣化器 后通過其中，所述氣化器用于熱回收和在其可被凈化前冷卻合成氣；等等。在備用形式中， 前述的組件可全部用所述復合材料制備。熱交換器表面的所述復合材料的優(yōu)點主要是防污 垢，對噴嘴應用來講，所述復合材料減少和/或防止熔渣腐蝕或粘結(jié)。結(jié)果，防止了熔融的 熔渣、玻璃、陶瓷灰燼等的化學攻擊，增加了通過金屬熱交換器表面的傳熱，并防止了孔或 通道的堵塞。在一個實施方案中，包含所述復合材料的噴嘴、氣化器、注入器等可在不使用冷卻 裝置下操作。商業(yè)上的利益是巨大的燃燒氣氛中組件的壽命延長，在含燃燒氣體的灰燼中防 粘或防污的表面，用于暴露于熔融熔渣的組件上的無反應性表面，增加燃燒氣流中熱交換 器表面的效率等。通過以下非限制性實施例，進一步舉例說明本發(fā)明。比較實施例在本實施例中，將熔渣片置于由碳化硅組成的基體上，和由碳化硅、難熔金屬硅化 物和石墨形式的碳組成的基體上，隨后在高溫真空爐中加熱至熔化。圖2圖示說明熔渣片 潤濕前者，其呈現(xiàn)出與熔渣的反應。潤濕角為約50°。圖3圖示說明熔渣片潤濕后者，其也 呈現(xiàn)出與熔渣的反應。潤濕角是約35°。
實施例在本實施例中，將熔渣片置于包含所述復合材料的基體上。圖4圖示說明所述復
9合材料沒有被熔渣片潤濕，其代替形成的珠表明沒有潤濕和沒有反應。相對于基體的表面， 熔接角(beading angle)大于90°，并且為約100°。本書面說明書用圖和實施例公開本發(fā)明，包括最佳方式，并且也使本領域任何技 術人員都能利用和使用本發(fā)明。本發(fā)明的可專利范圍由權利要求限定，并可包括本領域技 術人員想到的其它實施例。如果它們具有在權利要求的字面語言上沒有不同的構造元件， 或者如果它們包含在權利要求的字面語言上無實質(zhì)區(qū)別的等同構造元件，這些其它的實施 例將在所述權利要求的范圍內(nèi)。除另有說明外，所有引用的專利、專利申請和其它參考文獻均通過引用而全文結(jié) 合到本文中。然而，如果本申請中的術語與結(jié)合的參考文獻中的術語相矛盾或沖突，則相對 于結(jié)合的參考文獻中的矛盾術語，以本申請的術語為準。本文所公開的所有范圍都包括端點，且所述端點可彼此獨立地組合。另外，可理 解，公開一個范圍是明確地公開在此范圍內(nèi)的任何上限范圍與任何下限范圍的任何配對形 成的所有范圍，而不管各范圍是否獨立公開。當定義一個范圍時，并不意味著本發(fā)明的范圍 限于列舉的具體值。描述本發(fā)明的上下文中(特別是在以下權利要求的上下文中)所用的術語“一” 和“該”和相似的指示詞應理解為涵蓋單數(shù)和復數(shù)，除非本文另有說明或與上下文明顯相矛 盾。另外，還應注意的是本文中術語“第一”、“第二”等并不表示任何次序、數(shù)量或重要性， 而只是用于區(qū)分一個元件與另一個元件。與數(shù)量相關使用的修飾語“約”包括所示的數(shù)值， 并具有上下文中所述的含義(如其包含具體數(shù)量的測量相關的誤差程度)。
權利要求
一種在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件，所述復合材料包含碳化硅；和難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C、RmSi2及其組合的相；其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。
2.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料包含體積約75-約98%的碳化 硅；其中體積百分比基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計。
3.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料包含體積約2-約25%的難熔 金屬硅化物，其中體積百分比基于碳化硅和難熔金屬硅化物的總體積計。
4.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述難熔金屬硅化物包含 重量為約0-約97%的鉬；和重量為約3-約100%的鎢；其中重量百分比基于鉬和鎢的總重量計。
5.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料還包含孔隙。
6.權利要求6的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料包含體積約10-約45%的孔隙 和體積約55-約90%的碳化硅和難熔金屬硅化物，其中體積百分比基于所述復合材料的總 體積計。
7.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料還包含錸、鉭、鈮、鈦、鋯、鉿、 釩、鉻、鐵、鎳、鈷或其組合。
8.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料還包含重量為約0.01-約2% 的鐵，基于鉬和鎢的總重量計。
9.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料包含約0.000001-約 0. 5ohm · cm的比電阻。
10.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中在所述復合材料中，所述碳化硅和難熔金屬 硅化物包含100%量的碳和100%量的硅。
11.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述組件由所述復合材料組成。
12.權利要求1的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述組件限定為氣化器、氣化進料注入器、 注入器噴嘴、氣化器熱電偶、氣化器熱電偶管、氣化器熱電偶護套、注入器圓筒、注入器圓筒 冷卻螺管、氣化進料注入器防護裝置、氣化器襯里、氣化輻射合成氣熱交換器組件、氣化對 流合成氣熱交換器組件、進料機泵過渡聯(lián)結(jié)件、進料機泵干煤進料過渡聯(lián)結(jié)件、進料機干煤 進料泵鄰接部件、進料機泵干煤進料轉(zhuǎn)子盤、輪機吊桶、渦輪機葉片、渦輪機噴嘴、渦輪機轉(zhuǎn) 子、渦輪機圓盤、渦輪機輪葉、渦輪機定子、渦輪殼體、渦輪機燃燒器或其組合。
13.一種在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件，所述復合材料包含 體積約50-約85%的碳化硅；體積約4. 9-約25 %的難熔金屬硅化物相，其選自Rm5Si3、Rm5Si3C及其組合；體積為約0. 1-約20%的難熔金屬硅化物相，其選自RmSi2 ；和體積為約10-約45%的孔隙；其中體積百分比基于所述復合材料的總體積計；其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬；其中所述復合材料包含鉬的量為約45-約80%重量，及鎢的量為約20-約55%重量；其中所述復合材料還包含重量為約0-約2%的鐵；和 其中重量百分比基于鉬和鎢的總重量計。
14.權利要求13的燃燒系統(tǒng)中的組件，其中所述復合材料具有約0.000001-約 0. 5ohm · cm的比電阻。
15.一種防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積于表面上的方法，所述方法包括 將復合材料的第一面置于所述表面上；用由所述復合材料組成的組件更換包含該表面的組件；或 其組合；其中所述復合材料包含 碳化硅；和難熔金屬硅化物，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C、RmSi2及其組合的相； 其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。
16.權利要求15的方法，其中布置、更換或其組合包含焊接、銅焊、合金化、電弧、電火 花或其組合。
17.權利要求15的方法，其中所述復合材料具有約0.000001-約0. 5ohm · cm的比電阻。
18.權利要求17的方法，其中布置、更換或其組合包含將所述復合材料焊接到金屬基 體上，并且還包含其中所述復合材料與金屬基體直接接觸。
19.權利要求18的方法，其中所述金屬基體限定表面、與包含所述表面的組件直接接 觸的組件或其組合。
20.權利要求15的方法，其中組件包含表面，且其中所述組件限定為氣化器、氣化進 料注入器、注入器噴嘴、氣化器熱電偶、氣化器熱電偶管、氣化器熱電偶護套、注入器圓筒、 注入器圓筒冷卻螺管、氣化進料注入器防護裝置、氣化器襯里、氣化輻射合成氣熱交換器組 件、氣化對流合成氣熱交換器組件、進料機泵過渡聯(lián)結(jié)件、進料機泵干煤進料過渡聯(lián)結(jié)件、 進料機干煤進料泵鄰接部件、進料機泵干煤進料轉(zhuǎn)子盤、輪機吊桶、渦輪機葉片、渦輪機噴 嘴、渦輪機轉(zhuǎn)子、渦輪機圓盤、渦輪機輪葉、渦輪機定子、渦輪殼體、渦輪機燃燒器或其組合。
全文摘要
本發(fā)明公開一種在燃燒系統(tǒng)中包含復合材料的組件，所述復合材料包含碳化硅；和難熔金屬自滅劑，其包含選自Rm5Si3、Rm5Si3C、RmSi2及其組合的相；其中Rm是選自鉬、鎢及其組合的難熔金屬。本發(fā)明還公開一種防止熔渣、灰燼和燒焦物堆積于表面上的方法，其包括將復合材料的第一面置于所述表面上；用由所述復合材料組成的組件更換包含該表面的組件；或其組合。
文檔編號F23R3/00GK101981377SQ200980112507
公開日2011年2月23日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權日2008年3月25日
發(fā)明者A·J·阿瓦格利亞諾, M·L·哈尼德, M·M·莫拉, S·S·塔爾亞, 陳偉 申請人:通用電氣公司