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如何才能提高氮化硅结合碳化硅材料高温抗水蒸气氧化性能
09-30
生活垃圾含水量极大,在燃烧过程中产生大量的水蒸气,对碳化硅砖炉衬有极大的氧化破坏作用。由此,必须提高氮化物结合碳化硅材料的高温抗水蒸气氧化性能。通过对垃圾焚烧炉内衬系统进行功能分析和因果链分析,找到其冲突区域及确定产生问题的根本原因为:1、水蒸气对碳化硅砖的氧化;2、氧化产物SiO2在降温过程中发生晶型转变,体积膨胀。分析理想解和可用资源。从关键点出发,归纳出技术冲突,利用冲突解决理论对问题进行分析求解,得出发明原理:在碳化硅砖中加入添加剂,使氧化产物SiO2消除或状态改变,在降温过程不再发生晶型转变。
生活垃圾焚烧炉寿命及安全稳定运行的关键在于其内衬材料,氮化硅结合碳化硅由于其导热率大、耐磨、耐化学和高温腐蚀性能而被用作焚烧炉的贴砖。氮化硅结合碳化硅材料在高温下损毁的主要原因是氧化,当碳化硅在空气中加热到800℃即开始氧化,1000~1300℃时氧化速度缓慢,当有水蒸气存在时碳化硅材料的氧化则会明显加速,严重影响了碳化硅材料在工业设备中的使用寿命。而由于生活垃圾含水量大,导致焚烧炉内水蒸气含量偏高,致使碳化硅贴砖被氧化损毁,严重影响了其使用寿命,所以,氮化硅结合碳化硅材料的抗水蒸气氧化性能亟待提高。
氮化硅结合碳化硅砖在生活垃圾焚烧炉中是充当炉内衬贴砖使用,贴砖的外侧是炉内衬,直接接触焚烧炉内部的垃圾及各种燃料和气体,内侧则紧贴着炉衬内部的冷却管。该技术系统的工作原理:一方面,利用氮化硅结合碳化硅耐火材料的强度高、耐磨、耐化学和高温腐蚀性能用以抵御焚烧炉中垃圾的冲刷以及对炉衬的腐蚀;另一方面,利用氮化硅结合碳化硅导热率高的性能,将焚烧炉内部焚烧垃圾所产生的热能通过碳化硅砖传导到循环冷却管进行热能的回收利用。
氮化硅结合碳化硅产品的抗高温水蒸气氧化性能,延长了生活垃圾焚烧炉的寿命至2-3年。目前全世界每年垃圾焚烧炉用氮化硅结合碳化硅砖用量预计至少20万吨以上,市场前景巨大。
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