[发明专利]形成有铬涂层的气化元件及用铬涂层保护气化元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及形成有保护涂层的气化元件以及利用保护涂层防止气化元件遭受恶劣的气化环境破坏的方法。

背景技术

气化是指将煤或生物质等碳质材料(carbonaceous material)转化成主要包括一氧化碳和氢气的合成气体混合物(合成气)的过程，合成气被广泛用作加氢反应的氢气来源以及用作合成碳氢化合物或其它化合物的原料。气化是一个复杂的过程，在该过程中，碳质材料与一定量的氧气和/或蒸汽在燃烧室中约700℃到2500℃的温度范围及约1到300个大气压的压力范围下燃烧产生合成气。由于碳质材料通常含有硫等很多种杂质，这些碳质材料与氧的不完全燃烧导致一个极端恶劣的环境。这样的恶劣环境极大地限制了暴露于燃烧室的气化元件的使用寿命和可靠性。比如，对于应用于生产合成气的气化装置中的通常由铁、镍或钴基超合金制成的进料喷射器喷嘴或燃烧器来说，可能会在其面对所述恶劣环境的表面或区域产生磨损、严重腐蚀和/或热疲劳裂纹等问题。

鉴于其操作环境的恶劣性，在气化元件的暴露于气化环境的表面上通常会需要保护涂层。过去有过很多的尝试，来在暴露于气化环境的表面上提供保护涂层，并取得了不同程度的效果。比如，可在喷射器喷嘴的暴露于气化环境的表面设置不同的涂层来达到不同的目的，比如，来防止腐蚀和/或抵抗高温。然而，有些涂层具有很好的抗还原性气体的腐蚀的性能，却不能抗高温氧化，而有些涂层具有很好的抗高温氧化的性能，却不能抗还原性气体的腐蚀。

因此，需要提供一种新的涂层，可以消除或减轻现有技术的缺陷，并能成功保护气化元件使其免受恶劣的气化环境的损害。

发明内容

一方面，一种用于气化环境的气化元件包括金属基体和形成于所述金属基体上的涂层。所述涂层在气化的操作温度下包括至少51％重量百分比的α铬。

另一方面，一种用来保护气化元件使其免受气化环境侵害的方法包括：在所述气化元件的表面形成涂层，该涂层在气化的操作温度下包括至少51％重量百分比的α铬；以及应用所述形成有涂层的气化元件，使得所述涂层暴露于所述气化环境。

附图说明

当参照附图阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面及优点将变得更好理解，在附图中，相同的元件标号在全部附图中用于表示相同的部件，其中：

图1为一种示例性的气化系统的一部分的示意图。

图2为一种可用于图1所示的气化系统的进料喷射器的侧视图。

图3为图2所示的进料喷射器的靠左端的一段的截面图。

图4显示了Co-Cr合金的相图。

图5A显示了一个使用了15天的没有涂层的喷射器外管喷嘴部的外表面。

图5B显示了一个使用了37天的有涂层的喷射器外管喷嘴部的外表面。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。除非另作定义，在本文中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分或元件。本文中使用的“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或”、“或者”并不意味着排他，而是指存在提及项目(例如成分)中的至少一个，并且包括提及项目的组合可以存在的情况。“包括”、“包含”、“具有”、或“含有”以及类似的词语是指除了列于其后的项目及其等同物外，其他的项目也可在范围内。

本文中所使用的近似性的语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。因此，用“大约”、“约”、“左右”等语言所修正的数值不限于该准确数值本身。此外，在“大约第一数值到第二数值”的表述中，“大约”同时修正第一数值和第二数值两个数值。在某些情况下，近似性语言可能与测量仪器的精度有关。本文中所提及的数值包括从低到高一个单元一个单元增加的所有数值，此处假设任何较低值与较高值之间间隔至少两个单元。