陈龙飞,刘 东,李 强

(南京理工大学 能源与动力工程学院,江苏 南京 210094)

传统燃煤发电方式存在高能耗、高污染等问题,文献[1]提出了基于煤炭超临界水气化的新型热力循环。气化反应器中,利用超临界水的特殊物理化学性质,煤炭中的有机质气化并转化为H2和CO2,而N、S、P、Hg等其他元素则转化为无机盐并以沉渣形式集中排除。因此,与传统燃煤发电系统不同,新型循环可从源头上杜绝NOx、SOx和PM2.5等污染物的产生和排放[1-3]。气化产生的超临界H2O/CO2/H2混合物在氧化器中被氧化,反应产生的热量用于气化反应器和水预热器。氧化产生的超临界H2O/CO2混合工质在汽轮机中做功、发电。最后,乏汽中H2O和CO2分离,H2O循环利用,高富集度CO2可存储并用于生产高附加值化工产品。

与超临界水在传统燃煤发电系统中的作用相同,超临界H2O/CO2混合物是新型热力循环的工质[4]。因此,研究镍基合金等结构材料在其中的腐蚀行为对保障系统安全、高效运行有重要意义。镍基合金在超临界水中的腐蚀已有大量研究,由于高温高压实验成本高、耗时长,分子动力学模拟已成为重要的研究方法[5-8]。其中,反应力场(Reactive force field,ReaxFF)分子动力学模拟是一种跨尺度方法[9],力场参数均来自量子化学和密度泛函理论计算,已被广泛用于金属腐蚀和热氧化研究。文献[10-14]研究了铁、镍等金属材料在超临界纯水中的腐蚀。近年来,由于超临界CO2布雷顿循环在新型燃机、核电、火电和太阳能发电系统中的潜在应用,金属材料在超临界CO2中的腐蚀受到了关注[15-17]。……