1. Odolnost proti korozi
Trysky pro odčerpávání spalinpracují ve vysoce korozivním prostředí obsahujícím oxidy síry, chloridy a další agresivní chemikálie. Keramika z karbidu křemíku (SiC) vykazuje výjimečnou odolnost proti korozi s úbytkem hmotnosti menším než 0,1 % v roztocích s pH 1–14 (dle testování ASTM C863). Ve srovnání s nerezovou ocelí (PREN 18-25) a niklovými slitinami (PREN 30-40) si SiC zachovává strukturální integritu bez důlkového praskání nebo korozního praskání v důsledku napětí, a to i v koncentrovaných kyselinách při zvýšených teplotách.
2. Stabilita při vysokých teplotách
Provozní teploty v systémech mokrého odsiřování spalin se obvykle pohybují v rozmezí 60–80 °C s výkyvy přesahujícími 120 °C. Keramika SiC si při 1400 °C zachovává 85 % své pevnosti při pokojové teplotě, čímž překonává keramiku z oxidu hlinitého (ztrácí 50 % pevnosti při 1000 °C) a žáruvzdorné oceli. Její tepelná vodivost (120 W/m·K) umožňuje efektivní odvod tepla a zabraňuje hromadění tepelného pnutí.
3. Odolnost proti opotřebení
S tvrdostí dle Vickerse 28 GPa a lomovou houževnatostí 4,6 MPa·m¹/² vykazuje SiC vynikající odolnost proti erozi vůči částicím popílku (Mohs 5-7). Provozní testy ukazují, že trysky z SiC si po 20 000 provozních hodinách udržují opotřebení <5 %, ve srovnání s 30-40% opotřebením u trysek z oxidu hlinitého a úplným selháním kovů s polymerovým povlakem do 8 000 hodin.
4. Charakteristiky proudění
Nesmáčivý povrch reakční vazby SiC (kontaktní úhel >100°) umožňuje přesné rozptylování suspenze s hodnotami CV <5 %. Jeho ultra hladký povrch (Ra 0,2–0,4 μm) snižuje pokles tlaku o 15–20 % ve srovnání s kovovými tryskami a zároveň si udržuje stabilní koeficienty výtoku (±1 %) při dlouhodobém provozu.
5. Jednoduchost údržby
Chemická inertnost SiC umožňuje agresivní metody čištění, včetně:
- Vysokotlaký vodní paprsek (až 250 barů)
- Ultrazvukové čištění alkalickými roztoky
- Sterilizace párou při 150 °C
Bez rizika degradace povrchu, což je běžné u kovových trysek s polymerovou výstelkou nebo povlakem.
6. Ekonomika životního cyklu
Zatímco počáteční náklady na trysky z SiC jsou 2–3× vyšší než u standardní nerezové oceli 316L, jejich životnost 8–10 let (oproti 2–3 letům u kovů) snižuje frekvenci výměn o 70 %. Celkové náklady na vlastnictví vykazují úsporu 40–60 % v průběhu 10 let, s nulovými prostoji pro opravy na místě.
7. Kompatibilita s životním prostředím
SiC vykazuje bezkonkurenční výkon v extrémních podmínkách:
- Odolnost vůči solné mlze: 0% změna hmotnosti po 5000 hodinách testování dle ASTM B117
- Provoz při rosném bodu kyseliny: Odolává výparům H2SO4 o teplotě 160 °C
- Odolnost proti tepelným šokům: Odolává kalícím cyklům 1000 °C → 25 °C
8. Vlastnosti proti usazování vodního kamene
Kovalentní atomová struktura SiC vytváří nereaktivní povrch s rychlostí odlupování o 80 % nižší než u kovových alternativ. Krystalografické studie ukazují, že usazeniny kalcitu a sádry tvoří slabší vazby (adheze <1 MPa) na SiC oproti >5 MPa na kovech, což umožňuje snadnější mechanické odstranění.
Technický závěr
Na základě komplexního hodnocení výkonnosti se ukázalo, že karbid křemíku jako optimální materiál pro trysky pro odčerpávání spalin (FGD):
- 10× delší životnost než kovové alternativy
- 92% snížení neplánované údržby
- 35% zlepšení účinnosti odstraňování SO2 díky konzistentním rozstřikovacím vzorcům
- Plná shoda s emisními normami EPA 40 CFR Part 63
Díky pokrokovým výrobním technikám, jako je spékání v kapalné fázi a CVD povlakování, dosahují trysky SiC nové generace submikronové povrchové úpravy a složité geometrie, které dříve u keramiky nebyly dosažitelné. Tento technologický vývoj staví karbid křemíku mezi materiály volby pro systémy čištění spalin nové generace.
Čas zveřejnění: 20. března 2025