ในระบบขนส่งวัสดุของเตาเผาขยะ (SiC)ท่อซิลิกอนคาร์ไบด์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในขั้นตอนการลำเลียงของเสียที่อุณหภูมิสูง-เนื่องจากมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูง การกัดกร่อน และการเสียดสีเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม โครงการล่าสุดหลายโครงการประสบปัญหาสำคัญซึ่งอายุการใช้งานของไปป์ไลน์เหล่านี้ต่ำกว่าที่คาดการณ์ไว้มาก ภายในระยะเวลาสั้นๆ ท่อจะพัฒนาผ่าน-รอยแตกของผนังและความเสียหายของโครงสร้าง ซึ่งไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการหยุดชะงักของการผลิตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้องกับการรั่วไหลของวัสดุด้วย
I. การวิเคราะห์กลไกความล้มเหลว
จากการสังเกต-ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของความเสียหายที่ไซต์งานและคุณลักษณะของวัสดุ ความล้มเหลวของท่อส่งซิลิคอนคาร์ไบด์มีสาเหตุหลักมาจากผลการทำงานร่วมกันของปัจจัยหลายประการ:
1. ความเด่นของการแตกหักแบบเปราะ:
ซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นเซรามิกที่มีพันธะโควาเลนต์ แม้ว่าจะมีความแข็งสูง แต่ก็มีความเหนียวต่ำมาก และมีความไวสูงต่อความเข้มข้นของความเครียด ในระหว่างกระบวนการขนถ่ายของเสีย -ความเร็วสูงกระทบจากวัตถุแปลกปลอมที่แข็ง-เช่น โลหะและแก้ว-ทำให้เกิดรอยแตกขนาดเล็ก-บนพื้นผิวด้านในของท่อ ภายใต้อิทธิพลที่รวมกันของความเค้นในวงจรความร้อนและการเสียดสีของวัสดุอย่างต่อเนื่อง รอยแตกเหล่านี้แพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านผนังท่อ ซึ่งท้ายที่สุดก็นำไปสู่การหลุดร่อนอย่างกว้างขวาง
2. ความเสียหายจากความเครียดจากความร้อน:
ความผันผวนของอุณหภูมิภายในเตาเผาอาจสูงถึงหลายร้อยองศาเซลเซียส ส่งผลให้ท่อส่งความเครียดสลับกันซึ่งเกิดจากการขยายตัวและการหดตัวจากความร้อนบ่อยครั้ง หากไม่ได้รวมโครงสร้างการชดเชยการขยายตัวที่เพียงพอในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ หรือหากความเบี่ยงเบนในแรงขันก่อน-เกิดขึ้นระหว่างการติดตั้ง ความเข้มข้นของความเค้นจะรุนแรงขึ้นอีก โดยทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นหลักสำหรับการเริ่มต้นของรอยแตกร้าว
3. ข้อบกพร่องของวัสดุโดยธรรมชาติ:
ท่อซิลิคอนคาร์ไบด์ที่มีราคาต่ำกว่า-บางท่อต้องทนทุกข์ทรมานจากข้อบกพร่องที่แท้จริง- เช่น ความหนาแน่นของการเผาผนึกไม่เพียงพอ โครงสร้างเกรนหยาบ และตะกรันรวมอยู่ด้วย รูพรุนภายในและรอยแตกขนาดเล็ก-ภายในวัสดุเหล่านี้จะขยายตัวอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะการปฏิบัติงาน ซึ่งช่วยลดอายุการใช้งานของท่อได้อย่างมาก
4. ความเสียหายที่เกิดจากการกัดกร่อนจากการทำงานร่วมกัน:
ส่วนประกอบที่เป็นกรดและด่างที่มีอยู่ในน้ำชะขยะ พร้อมด้วยซัลไฟด์ที่พบในก๊าซไอเสียที่มีอุณหภูมิสูง- จะก่อตัวเป็นชั้นที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบนพื้นผิวท่อ กระบวนการนี้จะทำให้ความแข็งแรงของโครงสร้างของวัสดุลดลง และเมื่อใช้ร่วมกับการเสียดสีทางกายภาพ จะทำให้เกิด "การสึกหรอ-การสึกหรอ" ซึ่งช่วยเร่งให้เกิดความล้มเหลวของท่อ
ครั้งที่สอง กลยุทธ์การปรับปรุงแบบกำหนดเป้าหมาย
ในการจัดการกับสาเหตุของความล้มเหลวที่กล่าวมาข้างต้น การเพิ่มประสิทธิภาพสามารถดำเนินการได้ในสามประเด็นหลัก: วัสดุ การออกแบบ และการดำเนินงานและการบำรุงรักษา (O&M):
• การอัพเกรดวัสดุ:
ใช้ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ความหนาแน่นสูง-ที่มีความบริสุทธิ์สูง ซึ่งประดิษฐ์ขึ้นโดยการเชื่อมด้วยปฏิกิริยาหรือการเผาผนึกแบบอัดร้อน- เพิ่มความทนทานต่อแรงกระแทกของวัสดุโดยผสมผสานขั้นตอนการแข็งตัว- เช่น เส้นใยคาร์บอนหรือหนวด SiC เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการปรับสภาพพื้นผิวไปพร้อมๆ กันเพื่อลดความหยาบของผนังด้านใน- ซึ่งจะช่วยลดการยึดเกาะและการกัดเซาะของวัสดุให้เหลือน้อยที่สุด
•การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ:
รวมข้อต่อขยายและการเชื่อมต่อที่ยืดหยุ่นอย่างมีกลยุทธ์เพื่อขจัดความเครียดจากความร้อน ปรับมุมเอียงของท่อและเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเพื่อปรับไดนามิกการไหลของวัสดุให้เหมาะสม และป้องกันความเสียหายจากแรงกระแทกเฉพาะจุด สำหรับส่วนที่มีแนวโน้มที่จะสึกหรอ ให้ใช้มาตรการป้องกัน เช่น การบุด้านในด้วยกระเบื้องเซรามิกที่ทนทานต่อการสึกหรอ-หรือใช้การออกแบบผนังท่อที่หนาขึ้น
• O&M ที่ได้รับการปรับปรุง:
สร้างกลไกสำหรับการทดสอบและการตรวจสอบแบบไม่ทำลาย-เป็นระยะๆ โดยใช้เทคโนโลยี เช่น อัลตราซาวนด์และการถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด เพื่อแจ้งเตือนล่วงหน้าถึงรอยแตกที่อาจเกิดขึ้น สร้างมาตรฐานขั้นตอนการติดตั้งเพื่อป้องกันการเกิดความเค้นตกค้างที่เกิดจากการบังคับจัดแนวระหว่างการประกอบ เพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดของเสียก่อน-เพื่อลดการเข้ามาของเศษแข็งขนาดใหญ่เข้าสู่ระบบลำเลียง
โดยพื้นฐานแล้ว ปัญหา "อายุการใช้งานสั้น" ของท่อซิลิกอนคาร์ไบด์เกิดจากความไม่ตรงกันระหว่างคุณสมบัติโดยธรรมชาติของวัสดุและสภาวะที่รุนแรงในการทำงาน มีเพียงการใช้-มุมมองของวงจรชีวิต-ที่ครอบคลุมและการสร้างสมดุลระหว่าง-ความคุ้มทุนและประสิทธิภาพ-เท่านั้นที่เราจะสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์เผาขยะได้อย่างแท้จริง และรับประกันการทำงานที่มั่นคงของโรงบำบัดขยะมูลฝอยในเมือง
