1. Résistance à la corrosion
buses FGDLes céramiques en carbure de silicium (SiC) sont conçues pour fonctionner dans des environnements hautement corrosifs contenant des oxydes de soufre, des chlorures et d'autres produits chimiques agressifs. Elles présentent une résistance exceptionnelle à la corrosion, avec une perte de masse inférieure à 0,1 % dans des solutions de pH 1 à 14 (selon la norme ASTM C863). Comparées à l'acier inoxydable (PREN 18-25) et aux alliages de nickel (PREN 30-40), les céramiques en SiC conservent leur intégrité structurelle, sans piqûres ni fissuration par corrosion sous contrainte, même dans des acides concentrés à haute température.
2. Stabilité à haute température
Les températures de fonctionnement des systèmes de désulfuration des gaz de combustion par voie humide se situent généralement entre 60 et 80 °C, avec des pics dépassant 120 °C. La céramique SiC conserve 85 % de sa résistance à température ambiante à 1 400 °C, surpassant ainsi les céramiques d'alumine (qui perdent 50 % de leur résistance à 1 000 °C) et les aciers réfractaires. Sa conductivité thermique (120 W/m·K) permet une dissipation thermique efficace, évitant ainsi l'accumulation de contraintes thermiques.
3. Résistance à l'usure
Avec une dureté Vickers de 28 GPa et une ténacité à la rupture de 4,6 MPa·m¹/², le SiC présente une résistance à l'érosion par les particules de cendres volantes (Mohs 5-7). Des essais sur le terrain montrent que les buses en SiC conservent une usure inférieure à 5 % après 20 000 heures de service, contre 30 à 40 % pour les buses en alumine et une défaillance complète des métaux revêtus de polymères en moins de 8 000 heures.
4. Caractéristiques d'écoulement
La surface non mouillante du SiC lié par réaction (angle de contact > 100°) permet une dispersion précise de la suspension avec des coefficients de variation (CV) < 5 %. Sa surface ultra-lisse (Ra 0,2-0,4 μm) réduit la perte de charge de 15 à 20 % par rapport aux buses métalliques, tout en maintenant des coefficients de débit stables (± 1 %) sur le long terme.
5. Simplicité de la maintenance
L'inertie chimique du SiC permet des méthodes de nettoyage agressives, notamment :
- Jet d'eau à haute pression (jusqu'à 250 bars)
- Nettoyage par ultrasons avec des solutions alcalines
- Stérilisation à la vapeur à 150 °C
Sans risque de dégradation de surface, contrairement aux buses métalliques revêtues ou doublées de polymère.
6. Économie du cycle de vie
Bien que le coût initial des buses en carbure de silicium (SiC) soit 2 à 3 fois supérieur à celui des buses standard en acier inoxydable 316L, leur durée de vie de 8 à 10 ans (contre 2 à 3 ans pour les métaux) réduit la fréquence de remplacement de 70 %. Le coût total de possession affiche des économies de 40 à 60 % sur une période de 10 ans, sans aucun temps d'arrêt pour les réparations sur site.
7. Compatibilité environnementale
Le SiC démontre des performances inégalées dans des conditions extrêmes :
- Résistance au brouillard salin : variation de masse nulle après 5 000 heures de test selon la norme ASTM B117
- Fonctionnement en milieu acide (point de rosée) : Résiste aux vapeurs de H2SO4 à 160 °C
- Résistance aux chocs thermiques : supporte des cycles de refroidissement de 1 000 °C à 25 °C
8. Propriétés anti-tartre
La structure atomique covalente du SiC crée une surface non réactive, avec des taux d'entartrage 80 % inférieurs à ceux des métaux. Des études cristallographiques révèlent que les dépôts de calcite et de gypse forment des liaisons plus faibles (adhérence < 1 MPa) sur le SiC que sur les métaux (adhérence > 5 MPa), ce qui facilite leur élimination mécanique.
Conclusion technique
L'évaluation complète des performances a révélé que la céramique de carbure de silicium s'avère être le matériau optimal pour les buses de désulfuration des gaz de combustion :
- Durée de vie 10 fois supérieure aux alternatives métalliques
- Réduction de 92 % des interventions de maintenance non planifiées
- Amélioration de 35 % de l'efficacité d'élimination du SO2 grâce à des schémas de pulvérisation uniformes
- Conformité totale aux normes d'émissions de l'EPA 40 CFR Partie 63
Grâce aux progrès des techniques de fabrication telles que le frittage en phase liquide et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), les buses en carbure de silicium de nouvelle génération atteignent des états de surface submicroniques et des géométries complexes jusqu'alors inaccessibles à la céramique. Cette évolution technologique positionne le carbure de silicium comme le matériau de choix pour les systèmes d'épuration des gaz de combustion de nouvelle génération.
Date de publication : 20 mars 2025