高导电率阳极烧蚀机理及性能研究

摘要

众所周知，我国油资源匮乏，但燃煤电站锅炉在启动与低负荷稳燃过程中需要使用大量的燃油点燃煤粉，这是对我国国家能源安全的重大考验。在燃煤机组启动过程中，等离子点火燃烧器利用高温等离子体射流点燃煤粉，达到启动和低负荷稳燃的目的，以便可以节省大量的油资源。
　　本文通过介绍等离子点火技术，设计出一款简化版等离子点火烧蚀阳极装置，使用Al2O3陶瓷连接件螺纹连接阴阳极，同时保证等离子束与阳极孔同轴。选择不同体系的等离子体阳极抗烧蚀材料，在简化的烧蚀装置上进行阳极烧蚀实验。在阳极材料方面，通过在纯铜中添加Te制备纯Cu，Cu-0.1Te，Cu-0.2Te，Cu-0.3Te，Cu-0.4Te一系列阳极材料，分析碲含量的不同对铜阳极烧蚀速率的改变及对电导率的影响，使用SEM及EDS分析阳极烧蚀过程机理。实验表明，碲元素能够细化晶粒，但晶粒的细化会加速合金阳极的烧蚀速率，且随着碲含量的增加，导电率随之下降，等离子体烧蚀时间降低，但导热率有很大的提高。实验对等离子体发生器阳极材料寿命的延长提供了重要的借鉴。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文的主要研究工作

第2章 电弧与等离子弧

2．1 等离子体的基本概念和相关原理

2．1．1 等离子体的基本概念

2．1．2 等离子体的基本性质

2．2 等离子电弧特性及点火方式

2．2．1 等离子电弧的组成

2．2．2 等离子弧的伏安特性

2．2．3 等离子电弧的能量转换

2．2．4 等离子点火技术点火方法

第3章 实验用电弧等离子体发生器结构设计

3．1 等离子发生器的分类及其结构

3．1．1 电弧等离子体发生器的分类

3．1．2 电弧热等离子发生器的阴极、阳极结构

3．2 试验用等离子发生器阴阳极结构的设计及性能研究

3．2．1 阴阳极的选择

3．2．2 空气等离子切割机的改造

3．2．3 阳极基体材料的选择

4．1．1 材料准备

4．1．2 铜及铜合金的熔炼

4．1．3 阳极制备

4．2 等离子发生器阳极烧蚀实验

第5章 实验结果及分析

5．1 实验结果及分析讨论

5．1．1 Cu及Cu-Te合金的导电率

5．1．2 阳极烧蚀实验表象

5．1．3 烧蚀实验数据分析

5．2 电镜分析

5．2．1 阳极子L烧蚀形貌

5．2．2 Cu阳极烧蚀形貌及电镜分析

5．2．3 Cu-0．1Te阳极烧蚀形貌及电镜分析

5．2．4 Cu-0．2Te阳极烧蚀形貌及电镜分析

5．2．5 Cu-0．3Te阳极烧蚀形貌及电镜分析

5．3 本章小结

第6章 总结和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢