A hulladékégetők anyagszállító rendszereiben (SiC)szilícium-karbid csővezetékekszéles körben használják a magas hőmérsékletű{0}}hulladékszállítási szakaszokban, mivel rendkívül ellenállnak a magas hőmérsékletnek, a korróziónak és a kopásnak. Azonban számos közelmúltbeli projekt szembesült egy olyan kritikus problémával, ahol ezeknek a csővezetékeknek az élettartama messze elmarad a tervezési elvárásoktól. A csővezetékek rövid időn belül -falrepedések és szerkezeti károsodások következtében alakulnak ki, ami nemcsak a termelés megszakadását, hanem az anyagszivárgással kapcsolatos környezeti kockázatokat is eredményezi.
I. Meghibásodási mechanizmusok elemzése
A helyszíni sérülések morfológiájával és anyagjellemzőivel kapcsolatos megfigyelések alapján a szilícium-karbid csővezetékek meghibásodása elsősorban több tényező szinergetikus hatásából fakad:
1. A rideg törés dominanciája:
Szilícium-karbidkovalens kötésű kerámia; miközben nagy keménységgel rendelkezik, rendkívül gyenge szívósságot mutat, és nagyon érzékeny a feszültségkoncentrációkra. A hulladékszállítási folyamat során a kemény idegen tárgyak,-például fémek és üvegek nagy sebességű behatása-mikro-repedéseket hoz létre a csővezeték belső felületén. A hőciklusos igénybevételek és a folyamatos anyagkopás együttes hatása alatt ezek a repedések gyorsan átterjednek a csőfalon, ami végső soron kiterjedt repedésekhez vezet.
2. Termikus stressz által okozott fáradtság okozta károsodás:
Az égetőműben a hőmérséklet-ingadozások elérhetik a több száz Celsius-fokot, ami a csővezetékeket a gyakori hőtágulás és -összehúzódás okozta váltakozó igénybevételnek teszi ki. Ha a tervezési fázisban nem építenek be megfelelő tágulás-kompenzáló szerkezeteket, vagy ha a beépítés során eltérések lépnek fel az előfeszítő erőkben-, a feszültségkoncentráció tovább fokozódik, ami elsődleges kiváltó okként szolgál a repedés kialakulásához.
3. Belső anyaghibák:
Egyes olcsóbb- szilícium-karbid csövek belső hibáktól- szenvednek, mint például az elégtelen szinterezési sűrűség, durva szemcsés szerkezetek és salakzárványok. Az ezekben az anyagokban lévő belső pórusok és mikro{3}}repedések működési körülmények között gyorsan kitágulnak, jelentősen csökkentve a csővezetékek élettartamát.
4. Korrózió által okozott szinergetikus károsodás:
A csurgalékvízben jelenlévő savas és lúgos komponensek, valamint a magas hőmérsékletű{0}}füstgázokban található szulfidok korrozív rétegeket képeznek a csővezeték felületén. Ez a folyamat rontja az anyag szerkezeti szilárdságát, és a fizikai kopással együtt „korróziós-kopás” szinergetikus hatást hoz létre, amely felgyorsítja a csővezeték meghibásodását.
II. Célzott fejlesztési stratégiák
A fent említett meghibásodási okok kezelésével az optimalizálás három kulcsfontosságú területen valósítható meg: anyagok, tervezés, valamint üzemeltetés és karbantartás (O&M):
• Anyagi fejlesztések:
Használjon nagy-tisztaságú, sűrű szilícium-karbidot (SiC), amelyet reakciókötéssel vagy meleg-sajtolásos szinterezéssel állítanak elő. Növelje az anyag ütésállóságát keményítő fázisok-, például szénszálak vagy szilícium-karbamidok beépítésével. Ezzel egyidejűleg optimalizálja a felületkezelési folyamatokat a belső -fal érdességének csökkentése érdekében, ezáltal minimalizálva az anyagtapadást és az eróziót.
• Tervezés optimalizálása:
Stratégiailag beépíthető dilatációs hézagok és rugalmas csatlakozások a hőfeszültségek kiküszöbölésére. Állítsa be a csövek dőlésszögét és belső átmérőjét, hogy optimalizálja az anyagáramlási dinamikát és megelőzze a helyi ütközési sérüléseket. A kopásra hajlamos részek esetében tegyen védőintézkedéseket, például bélelje ki a belső teretkopásálló-kerámia csempevagy megvastagított csőfal-konstrukciók felhasználásával.
• Továbbfejlesztett O&M:
Hozzon létre egy mechanizmust az időszakos, roncsolásmentes teszteléshez és felügyelethez, olyan technológiák felhasználásával, mint az ultrahang és az infravörös termográfia a lehetséges repedések korai figyelmeztetése érdekében. Szabványosítsa a szerelési eljárásokat, hogy megakadályozza az összeszerelés során a kényszerített igazítás által okozott maradék feszültségek kialakulását. Optimalizálja a hulladék előkezelési-folyamatait, hogy minimalizálja a nagy, kemény törmelék bejutását a szállítórendszerbe.
A szilícium-karbid csövek "rövid élettartamának" kérdése alapvetően az anyag belső tulajdonságai és a működési extrém körülmények közötti eltérésből adódik. Csak egy átfogó életciklus-perspektíva-elfogadásával-, valamint a költséghatékonyság- és a teljesítmény közötti egyensúly megteremtésével- tudjuk valóban növelni a hulladékégető berendezések megbízhatóságát, és biztosítani tudjuk a városi szilárdhulladék-kezelő létesítmények stabil működését.
