低温焦化烟气脱硝催化剂制备与中试验证研究

为满足低温脱硝催化剂应用需求,优化脱硝催化剂配方,采用偏钛酸水热法成型工艺,实现了低温蜂窝体脱硝催化剂的中试和连续化工业生产,并完成5 000 m^3/h焦炉烟气脱硝中试性能验证。结果表明,催化剂产品具有较好的低温活性、强度、耐磨性以及成本优势,可分别满足300℃高硫含量(>500×10^(-6))和250℃低硫(<200×10^(-6))的高水(体积分数18%)烟气氮氧化物达标(<250×10^(-6))和超低(<75×10^(-6))排放要求,氨逃逸低于3×10^(-6),催化剂连续运行两周以上未见明显失活。270℃高硫含量(>500×10^(-6))烟气连续运行一周发现催化剂存在缓慢失活现象,表征证明催化剂失活是由硫铵类物质覆盖催化剂表面造成的,失活催化剂可通过高温焙烧再生。

两段流化床中半焦催化脱除焦油特性

针对新提出的流化床两段气化制清洁燃气工艺,利用小型流化床两段反应装置进行焦油脱除实验,比较了热裂解和半焦催化重整对焦油脱除的影响。研究发现,半焦对焦油的催化脱除与反应温度、气体在反应器中的停留时间及半焦的比表面积和孔结构密切相关,在实验操作范围内,随反应温度和停留时间的增加,焦油的脱除效率增加,生成更多的有效气体组分。使用半焦的比表面积越大、孔结构越发达,对煤焦油的催化脱除效果越好。与热裂解效果对比,半焦催化重整不仅能有效脱除焦油,提高有效气体组分的含量,且能明显抑制焦油脱除过程中的积炭生成。基于上述分析,适合流化床两段气化工艺的半焦催化脱除焦油条件为操作温度1000℃、气体在半焦床层中停留时间应该在0.9 s以上。

金属增材制造数值模拟技术发展

金属增材制造是增材制造技术中发展最为迅速的分支,现已广泛运用于航空航天、能源动力等领域,发展相关的数值模拟技术对深入理解其复杂物理过程与优化工艺参数具有重要的学术及工程意义。与传统减材制造(切削、磨削等)和等材制造(铸造、锻压等)的材料加工方式不同,金属增材制造依据三维计算机辅助设计(CAD)数据,通过光源或高能热源等将离散材料(粉材、丝材等)逐层累积制造实体构件,是一种自下而上叠加材料成形的“自由制造”过程,有望成为实现航空发动机等高端工业装备结构跨代提升的一条关键技术途径。

热障涂层损伤的定量化测试

涂层在经历特定载荷后损伤情况的有效量化,直接关系到涂层寿命预测的准确性,发展适用于热障涂层的损伤定量化测试技术具有重要的学术和工程意义。

航空发动机热障涂层的主要失效模式

为了最大程度地提升发动机的性能和效率,热障涂层通常在燃气温度超过无涂层涡轮叶片耐温能力的环境下使用,涂层一旦失效,就会迅速导致构件的烧蚀和断裂。因此,研究热障涂层系统的失效模式及损伤机理,进而合理地评估涂层疲劳寿命,对发展热障涂层应用技术有重要意义。

涡轮叶片应变/温度非接触同步测试技术分析

涡轮叶片应变、温度非接触测试技术克服了传统测试的干扰流场、破坏被测件等缺点,可以为热端部件结构设计与强度寿命评估提供更为可靠的技术支撑。航空发动机涡轮叶片服役时承受着复杂交变的多场耦合载荷和环境作用,在强时变、大梯度的温度场与应力场耦合作用下极易产生疲劳裂纹、掉块等故障(如图1所示),造成整机/部件性能恶化,危及发动机的安全性和可靠性。

小孔对DD6单晶热机械疲劳的影响

通过开展同相(IP)和反相(OP)循环下DD6单晶带孔试样与光滑试样的机械应变控制热机械疲劳(TMF)试验,研究孔边应力集中与温度-应变相位角对裂纹萌生寿命的影响。结果表明:带孔试样裂纹萌生于孔边最大主应力位置,其寿命比相同名义载荷的光滑试样低约一个数量级;带孔试样的OP寿命均短于IP,这与光滑试样寿命趋势一致。结合基于滑移系的黏塑性数值模拟,获取不同试验条件下的单晶应力应变分布特征及其演化规律,并构建单晶TMF损伤与宏细观参量的关联。在此基础上,建立一种能够综合考虑应力集中与相位角影响的单晶TMF寿命模型,对光滑试样与带孔试样IP、OP TMF寿命预测结果基本落在试验寿命的2倍分散带内。