Trong hệ thống vận chuyển nguyên liệu của lò đốt chất thải, (SiC)đường ống cacbua silicđược sử dụng rộng rãi trong các công đoạn vận chuyển chất thải ở nhiệt độ cao-do khả năng chống chịu nhiệt độ cao, ăn mòn và mài mòn đặc biệt. Tuy nhiên, một số dự án gần đây đã gặp phải một vấn đề nghiêm trọng là tuổi thọ sử dụng của các đường ống này không đạt được kỳ vọng thiết kế. Trong một thời gian ngắn, đường ống phát triển thông qua-các vết nứt trên tường và hư hỏng cấu trúc, không chỉ dẫn đến gián đoạn sản xuất mà còn gây ra rủi ro môi trường liên quan đến rò rỉ vật liệu.
I. Phân tích cơ chế hư hỏng
Dựa trên quan sát về-hình thái hư hỏng tại chỗ và đặc điểm vật liệu, sự cố của đường ống cacbua silic chủ yếu xuất phát từ tác động tổng hợp của nhiều yếu tố:
1. Ưu thế của gãy xương giòn:
cacbua siliclà gốm có liên kết cộng hóa trị; tuy có độ cứng cao nhưng nó có độ dẻo dai cực kỳ kém và rất nhạy cảm với nồng độ ứng suất. Trong quá trình vận chuyển chất thải,-tác động tốc độ cao từ các vật thể cứng bên ngoài-chẳng hạn như kim loại và thủy tinh-tạo ra các vết nứt nhỏ-trên bề mặt bên trong của đường ống. Dưới ảnh hưởng kết hợp của ứng suất chu kỳ nhiệt và mài mòn vật liệu liên tục, các vết nứt này lan truyền nhanh chóng qua thành ống, cuối cùng dẫn đến nứt vỡ trên diện rộng.
2. Thiệt hại do mỏi do căng thẳng nhiệt:
Sự dao động nhiệt độ trong lò đốt có thể lên tới vài trăm độ C, khiến đường ống chịu các ứng suất xen kẽ do sự giãn nở và co lại nhiệt thường xuyên. Nếu các cấu trúc bù giãn nở thích hợp không được kết hợp trong giai đoạn thiết kế hoặc nếu xảy ra sai lệch về- lực siết trước trong quá trình lắp đặt thì mức độ tập trung ứng suất sẽ càng trầm trọng hơn, đóng vai trò là tác nhân chính gây ra vết nứt.
3. Khiếm khuyết vật chất cố hữu:
Một số ống-chi phí thấp hơn có các khiếm khuyết nội tại-chẳng hạn như mật độ thiêu kết không đủ, cấu trúc hạt thô và tạp chất xỉ. Các lỗ rỗng bên trong và các vết nứt vi mô-trong những vật liệu này mở rộng nhanh chóng trong điều kiện vận hành, làm giảm đáng kể tuổi thọ của đường ống.
4. Thiệt hại tổng hợp do ăn mòn:
Các thành phần axit và kiềm có trong nước rỉ rác, cùng với sunfua có trong-khí thải nhiệt độ cao, tạo thành các lớp ăn mòn trên bề mặt đường ống. Quá trình này làm suy giảm độ bền kết cấu của vật liệu và cùng với sự mài mòn vật lý, tạo ra hiệu ứng tổng hợp "ăn mòn{2}}mòn" làm tăng tốc độ hư hỏng đường ống.
II. Chiến lược cải tiến có mục tiêu
Để giải quyết các nguyên nhân thất bại nêu trên, việc tối ưu hóa có thể được thực hiện trên ba lĩnh vực chính: vật liệu, thiết kế và vận hành & bảo trì (O&M):
• Nâng cấp vật liệu:
Sử dụng cacbua silic (SiC) có độ tinh khiết cao, -được chế tạo thông qua liên kết phản ứng hoặc thiêu kết ép nóng-. Tăng cường khả năng chống va đập của vật liệu bằng cách kết hợp các giai đoạn tăng cường độ cứng-chẳng hạn như sợi carbon hoặc râu SiC. Đồng thời, tối ưu hóa các quy trình xử lý bề mặt để giảm độ nhám-của thành bên trong, từ đó giảm thiểu độ bám dính và xói mòn của vật liệu.
•Tối ưu hóa thiết kế:
Kết hợp một cách chiến lược các khe co giãn và kết nối linh hoạt để loại bỏ ứng suất nhiệt. Điều chỉnh góc nghiêng của ống và đường kính trong để tối ưu hóa động lực dòng vật liệu và ngăn ngừa hư hỏng do va chạm cục bộ. Đối với các phần dễ bị mòn, hãy thực hiện các biện pháp bảo vệ như lót bên trong bằnggạch gốm chịu mài mòn-hoặc sử dụng các thiết kế thành ống dày.
• Tăng cường O&M:
Thiết lập cơ chế kiểm tra và giám sát không phá hủy định kỳ{0}}, sử dụng các công nghệ như siêu âm và đo nhiệt độ hồng ngoại để đưa ra cảnh báo sớm về các vết nứt tiềm ẩn. Tiêu chuẩn hóa các quy trình lắp đặt để ngăn chặn việc tạo ra ứng suất dư do căn chỉnh cưỡng bức trong quá trình lắp ráp. Tối ưu hóa các quy trình-xử lý trước chất thải để giảm thiểu sự xâm nhập của các mảnh vụn cứng, lớn vào hệ thống vận chuyển.
Về cơ bản, vấn đề "tuổi thọ ngắn" của đường ống cacbua silic bắt nguồn từ sự không phù hợp giữa các đặc tính vốn có của vật liệu và các điều kiện khắc nghiệt mà nó hoạt động. Chỉ bằng cách áp dụng-quan điểm vòng đời toàn diện-và đạt được sự cân bằng giữa-hiệu quả chi phí và hiệu suất-chúng ta mới có thể thực sự nâng cao độ tin cậy của thiết bị đốt rác thải và đảm bảo hoạt động ổn định của các cơ sở xử lý chất thải rắn đô thị.
