廃棄物焼却炉の物質輸送システムでは、(SiC)炭化ケイ素パイプライン高温、腐食、摩耗に対する優れた耐性により、高温廃棄物の搬送段階で広く利用されています。-しかし、最近のいくつかのプロジェクトでは、これらのパイプラインの耐用年数が設計の期待をはるかに下回るという重大な問題に直面しています。短期間のうちにパイプラインの壁の亀裂や構造的損傷が発生し、生産の中断だけでなく、材料の漏洩に伴う環境リスクも引き起こします。-
I. 故障メカニズムの分析
現場での損傷形態と材料特性の観察に基づくと、炭化ケイ素パイプラインの故障は主に次のような複数の要因の相乗効果によって引き起こされます。-
1. 脆性破壊の優位性:
炭化ケイ素共有結合したセラミックです。高い硬度を備えていますが、靭性が非常に低く、応力集中に対して非常に敏感です。廃棄物の搬送プロセス中に、金属やガラスなどの-硬い異物-による高速の衝撃により、パイプラインの内面に微小な亀裂が生じます。{{3}熱サイクル応力と継続的な材料摩耗の複合的な影響により、これらの亀裂はパイプ壁を通って急速に広がり、最終的に広範囲の剥離につながります。
2. 熱応力疲労損傷:
焼却炉内の温度変動は摂氏数百度に達する場合があり、パイプラインは頻繁な熱膨張と収縮によって生じる交互応力にさらされます。適切な膨張補償構造が設計段階で組み込まれていない場合、または設置中に仮締め力の偏差が発生した場合、応力集中がさらに悪化し、亀裂発生の主な引き金となります。-
3. 固有の材料欠陥:
一部の低コストの炭化ケイ素パイプには、不十分な焼結密度、粗粒構造、スラグの混入などの固有の欠陥が存在します。{0}これらの材料内の内部細孔と微小亀裂は、動作条件下で急速に拡大し、パイプラインの耐用年数を大幅に短縮します。{3}}
4. 腐食による相乗的損傷:
廃棄浸出水に含まれる酸性成分とアルカリ性成分は、高温の排ガスに含まれる硫化物とともに、パイプラインの表面に腐食層を形成します。{0}このプロセスにより材料の構造強度が低下し、物理的な磨耗と併せて「腐食摩耗」の相乗効果が生じ、パイプラインの破損が促進されます。
II.的を絞った改善戦略
前述の障害の原因に対処すると、材料、設計、運用と保守 (O&M) という 3 つの主要領域にわたって最適化を追求できます。
• マテリアルのアップグレード:
反応結合またはホットプレス焼結によって製造された高純度で緻密な炭化ケイ素 (SiC) を利用します。-炭素繊維や SiC ウィスカーなどの強化相を組み込むことで、材料の耐衝撃性を強化します。-同時に、表面処理プロセスを最適化して内壁の粗さを低減し、それによって材料の付着と浸食を最小限に抑えます。
•設計の最適化:
熱応力を排除するために、伸縮継手と柔軟な接続を戦略的に組み込んでください。パイプの傾斜角度と内径を調整して、材料の流れのダイナミクスを最適化し、局所的な衝撃による損傷を防ぎます。摩耗しやすい部分には内側に裏地を張るなどの保護対策を行ってください。耐摩耗性のセラミックタイル-または厚いパイプ壁の設計を利用することもできます。
• 強化されたO&M:
超音波や赤外線サーモグラフィーなどの技術を利用して、亀裂の可能性を早期に警告する、定期的な非破壊検査とモニタリングのメカニズムを確立します。{0}組立時の無理な位置合わせによる残留応力の発生を防ぐため、取付手順を標準化します。廃棄物前処理プロセスを最適化して、大きくて硬い破片が搬送システムに入るのを最小限に抑えます。-
基本的に、炭化ケイ素配管の「耐用年数が短い」という問題は、材料の固有の特性とそれが動作する極端な条件との間の不一致に起因します。包括的なライフサイクル-視点-を採用し、費用対効果-とパフォーマンス-のバランスをとることによってのみ、廃棄物焼却設備の信頼性を真に高め、都市固形廃棄物処理施設の安定した稼働を確保することができます。
