Materials Challenges for Advanced Combustion and Gasification Fossil Energy Systems

Abstract

This special section of Metallurgical and Materials Transactions is devoted to materials challenges associated with coal based energy conversion systems. The purpose of this introductory article is to provide a brief outline to the challenges associated with advanced combustion and advanced gasification, which has the potential of providing clean, affordable electricity by improving process efficiency and implementing carbon capture and sequestration. Affordable materials that can meet the demanding performance requirements will be a key enabling technology for these systems.

A Critical Review of Mineral Matter Related Issues during Gasification of Coal in Fixed, Fluidized, and Entrained Flow Gasifiers

“…Most common phases that crystallize out during cooling are spinels, anorthite, mullite, hematite group and corundum [92]. The kinetics of crystalline behavior is directly linked to degree of polymerization of melt (or viscosity) and is not well understood [95]. Despite limited theoretical understanding, heterogeneous slag viscosity can be predicted using thermodynamic models in conjunction with empirical viscosity models and/or combination of thermodynamic models and tools like HT-XRD [19,39,[96][97][98].…”

Zmiany mikrostruktury w połączeniach spawanych różnoimiennych materiałów stosowanych w energetyce

“…Wytrzymałość na pełzanie wybranych stali ferrytycznych i austenitycznych oraz stopów ni stosowanych na rury kotłowe przedstawiono na rysunku 1 [6]. Widać, że w kotłach elektroenergetycznych stale ferrytyczne mogą być stosowane do temperatury nieprzekraczającej 625 o C, a stale austenityczne do temperatury 675 o C. Dlatego na elementy kotłów pracujące w temperaturze powyżej 675 o C niezbędne są stopy na osnowie ni.…”

“…Widać, że w kotłach elektroenergetycznych stale ferrytyczne mogą być stosowane do temperatury nieprzekraczającej 625 o C, a stale austenityczne do temperatury 675 o C. Dlatego na elementy kotłów pracujące w temperaturze powyżej 675 o C niezbędne są stopy na osnowie ni. Z badań wynika, że umacniany wydzieleniowo nadstop na osnowie ni, Inconel 740, może być stosowany do temperatury pary 760 o C i ciśnienia 35 MPa [6].…”

“…1. Wytrzymałość na pełzanie stali z zawartością 9÷12% Cr, stali austenitycznych i wybranych stopów na osnowie ni [6] Fig. 1.…”

High Temperature Reaction of MCrAlY Coating Compositions with CaO Deposits

“…The work reported here is part of a larger study on the reactivity of MCrAlY coatings with fly ash relevant to integrated gasification combined cycle (IGCC) systems [19][20][21][22]. A typical bondcoat composition, Ni-20Co-16Cr-23Al-0.1Y (at.%), and a c-rich, high Cr developmental composition, Ni-30Co-33Cr-12Al-0.1Y, were selected for testing with the following individual oxides at 1100°C: CaO, MgO, Al 2 O 3 , SiO 2 , Fe 2 O 3 .…”