Fabrication and Properties of Reaction Bonded SiC Hot Gas Filter Using Si Melt Infiltration Method

Novel fabrication technique was developed for high strength Reaction-Bonded SiC (RBSC) hot gas filter for use in IGCC (Integrated Gasification Combined Cycle) system. The room and high temperature fracture strengths for Si-melt infiltrated reaction-bonded SiC were 50-123, and 60-66 MPa, respectively. The average pore size was 60-70 $\mu\textrm{m}$ and the porosity was about 34 vol％. RBSC infiltrated with molten silicon showed improved fracture strength at high temperature, as compared to that of clay-bonded SiC, due to SiC/Si phase present within SiC phase. The thickness for SiC/Si phase was increased with increasing powder particle size of SiC from 10 to 34 $\mu\textrm{m}$. Pressure drop with dust particles showed similar response as compared to that for Schumacher type 20 filter. The filter fabricated in the present study showed good performance in that the filtered powder size was reduced drastically to below 1 $\mu\textrm{m}$ within 4 min.

용융 Si 침윤방법에 의한 반응소결 탄화규소 고온가스 필터의 제조 및 특성

IGCC 발전 시스템에 사용되는 고온 가스 필터에 대하여 용융 Si 침윤공정 방법을 사용한 고강도 반응소결 탄화규소 고온 가스 필터 제조 공정이 개발되었다. 용융 Si 침윤 반응으로 제조된 반응소결 탄화규소의 상온 및 고온 파괴강도는 약 50-123, 60-66 MPa이었으며, 반응소결 탄화규소 다공체의 평균기공크기 및 기공율의 범위는 각각 60- 70 $\mu\textrm{m}$ 및 약 34 vol%이었다. 용융 Si 침윤 방법으로 제조된 반응 소결 탄화 규소 다공체에서는 SiC 입자 사이에 SiC/Si으로 이루어진 기지 상이 형성되어 고온 파괴 강도가 점토 결합 탄화 규소 다공체보다 우수하였다. 소결된 지지층 위에 Si 분말이 첨가되지 않은 slurry를 사용하여 여과층을 제조하였다. 여과층에 사용된 Sic 입자의 크기가 10$\mu\textrm{m}$에서 34 $\mu\textrm{m}$로 증가됨에 따라 SiC 입자 사이에 형성된 기지상의 두께가 증가하였다. 분진이 포함된 유체의 face velocity 변화에 따른 압손의 관계는 US filter사 Schumacher type 20 filter의 기체 유동 특성과 비슷하게 나타났으며, 분진여과 측정시 4분 내에 누출 분진의 크기가 1 $\mu\textrm{m}$ 크기 이하로 감소되었다.