Investigation and post-mortem analysis of silicon carbide refractory materials used in municipal waste incineration grate furnaces

• Autorzy: Pilate Pascal , Abdelouhab Sandra

Warianty tytułu

PL

Badania i analiza post mortem materiałów ogniotrwałych na bazie węglika krzemu używanych w piecach rusztowych do spalania odpadów komunalnych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Four municipal waste incineration plants were visited in Belgium. Facilities mainly consist of grate furnaces. During stopping for maintenance, in situ observations were mainly realized in two plants, refractory and slag samples were collected. These samples were observed and analysed in laboratory: ICP chemical analysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, EDS analysis, thermo-optical analysis. Three mechanisms of degradation were identified. Their appearance mainly depends on the location in the furnace. On site observation and laboratory investigations allow to understand and to model the degradation mechanisms of materials versus composition, temperature, and their locations in the furnaces.

PL

Odwiedzono cztery belgijskie spalarnie odpadów komunalnych. Obiekty składają się głównie z pieców rusztowych. Podczas postoju z powodu konserwacji w dwóch zakładach przeprowadzono głównie obserwacje in situ i pobrano próbki materiałów ogniotrwałych i żużla. Próbki te obserwowano i analizowano w laboratorium: analiza chemiczna ICP, dyfrakcja rentgenowska, skaningowa mikroskopia elektronowa, analiza EDS, analiza termooptyczna. Zidentyfikowano trzy mechanizmy degradacji. Ich występowanie zależy głównie od lokalizacji w piecu. Obserwacje na miejscu i badania laboratoryjne pozwalają zrozumieć i modelować mechanizmy degradacji materiałów w zależności od składu, temperatury i ich lokalizacji w piecach.

Słowa kluczowe

EN

waste incineration; refractory; silicon carbide; silicon nitride; post-mortem; in situ observation

PL

spalanie odpadów; materiały ogniotrwałe; węglik krzemu; azotek krzemu; analiza post mortem; obserwacja in situ

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 72, nr 1
• Strony: 16--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pilate Pascal

• BCRC-INISMa, Belgian Ceramic Research Center, Mons, Belgium

autor

Abdelouhab Sandra

• BCRC-INISMa, Belgian Ceramic Research Center, Mons, Belgium

Bibliografia

• [1] Thoemen, K. H.: Energy recovery by the incineration of solid waste, Energy Dig., 51, (1977), 19-21.
• [2] Thoemen, K. H.: Contribution to the Control of Corrosion Problems on Incinerators with Water-wall Steam Generators, in Proceedings of the 1972 National Incinerator Conference, New York, NY, June 1972, 310-18.
• [3] Krause, H. H.: High temperature corrosion problems in waste incineration systems, J. Mater. Energy Syst., 7, 4, (1986), 322-332.
• [4] Zymla, A., Zymla, V., Pawlik, T., Sopicka-Lizer, M., Guillot, J.-B.: Oxidation in air of nitride bonded silicon carbide ceramic, Revue De Métallurgie, 5, (2004), 427-439.
• [5] Roy, J., Chandra, S., Das, S., Maitra, S.: Oxidation Behaviour of Silicon Carbide – A review, Rev. Adv. Mater. Sci., 38, (2014), 29-39.
• [6] Munro, R. G., Dapkunas, S. J.: Corrosion Characteristics of Silicon Carbide and Silicon Nitride, J. Res. Natl. Inst. Stand. Technol., 8, 5, (1993), 607–631.
• [7] Vaughn, W. L., Maahs H. G.: Active-to-passive transition in the oxidation of silicon carbide and silicon nitride in air, J. Am. Ceram. Soc., 73, 6, (1990), 1540-1543.
• [8] More, K. L., Tortorelli, P. F., Ferber, M. K., Keiser, J. R.: Observations of accelerated silicon carbide recession by oxidation at high water-vapor pressures, J. Am. Ceram. Soc., 83, 1, (2000), 211-213.
• [9] Y. Xiaowei, C. Laifei, Z. Litong, X. Yongdong: Oxidation behaviors of C/SiC in the oxidizing environments containing water vapor, Mater. Sci. Eng., A348, (2003), 47-53.
• [10] Tressler, R. E.: Theory and Experiment in Corrosion of Advanced Ceramics, in Corrosion of Advanced Ceramics - Measurement and Modelling, K. G. Nickel (Editor), SPRINGER, (1994), 2-23.
• [11] Gallet-Doncieux, A., Bahloul, O., Gault, C., Huger, M., Chotard, T.: Investigations of SiC aggregates oxidation: Influence on SiC castables refractories lifetime at high temperature, J. Eur. Ceram. Soc., 32, (2012), 737-743.
• [12] Zymla, A., Zymla, V., Biausser, H.: Oxidation of silicon nitride bonded silicon carbide refractory material in air and carbon dioxide, Euro Ceramics VII, (2002), 1655-1658.
• [13] Michel, C.: Etude des comportements thermomécaniques et à l’oxydation de réfractaires à base de SiC et à liaison nitrurée employés dans les Unités de valorisation Energétique d’Ordures Ménagères (U.V.E.O.M.), PhD Thesis, Institut National Polytechnique de Toulouse (2011).
• [14] Pickrell, G. R., Sun, T., Brown, J. J.: High temperature alkali corrosion of SiC and Si3N4, Fuel Process Technol., 44, 1-3, (1993), 213-236.
• [15] de Bilbao, E., Prigent, P., Mehdi-Souzani, C., Bouchetou, M. L., Schmitt, N., Poirier, J., Blond, E.: Measurement of the Volume Expansion of SiC Refractories Induced by Molten Salt Corrosion, J. Ceram. Sci. Technol., 4, (2013), 207-212.
• [16] Prigent, P., Bouchetou, M. L., Poirier, J., Brossard, J. M.: Study of the corrosion mechanism of SiC refractory lining in municipal waste to energy facilities, Proc. Unitecr 2009, Salvador Brazil, (2009), 630-634.
• [17] Prigent, P., Bouchetou, M. L., Poirier, J., de Bilbao, E., Blond, E.: Corrosion of oxide bonded silicon carbide refractories by molten salts in solid waste-to-energy facilities, Ceram. Int., 38, 7, (2012), 5643-5649
• [18] Poirier, J., Prigent, P., Bouchetou, M. L., de Bilbao, E., Blond, E., Brossard, J. M.: Mechanisms of SiC Refractory High Temperature Corrosion by Molten Salts (Na, K, Ca, Cl, S) in Waste to Energy Facilities, Adv. Sci. Technol., 92, (2014), 272-281.
• [19] Thonnensen, T., Telle, R.: Refractory corrosion in industrial waste incineration processes, Refr. World Forum, 1, 1, (2009), 71-76.
• [20] Pareek, V., Shores, D. A.: Oxidation of silicon carbide in environments containing potassium salt vapor, J. Am. Ceram. Soc., 74, 3, (1991), 556–563.
• [21] Deletter, M., Leriche, A., Cambier, F.: A Linear Model for Both Qualitative and Quantitative X-Ray Analysis, Sil. Industr., 57, 1-2, (1992), 3-8.
• [22] Routschka, G.: Handbook of Refractory Materials, 4th edition, Vulkan-Verlag, GMBH (2012).
• [23] Hampshire, S.: Oxynitride glasses, J. Eur. Ceram. Soc., 28, (2008), 1475-1483.