1. Odporność na korozję
Dysze FGDPracują w silnie korozyjnych środowiskach zawierających tlenki siarki, chlorki i inne agresywne substancje chemiczne. Ceramika z węglika krzemu (SiC) charakteryzuje się wyjątkową odpornością na korozję, z utratą masy mniejszą niż 0,1% w roztworach o pH 1-14 (zgodnie z testami ASTM C863). W porównaniu ze stalą nierdzewną (PREN 18-25) i stopami niklu (PREN 30-40), SiC zachowuje integralność strukturalną bez wżerów ani pęknięć korozyjnych naprężeniowych, nawet w stężonych kwasach w wysokich temperaturach.
2. Stabilność w wysokich temperaturach
Temperatury robocze w mokrych systemach odsiarczania spalin zazwyczaj wahają się w granicach 60–80°C, z chwilowymi skokami przekraczającymi 120°C. Ceramika SiC zachowuje 85% swojej wytrzymałości w temperaturze pokojowej w temperaturze 1400°C, przewyższając ceramikę aluminiową (tracącą 50% wytrzymałości w temperaturze 1000°C) i stale żaroodporne. Jej przewodność cieplna (120 W/m·K) umożliwia efektywne odprowadzanie ciepła, zapobiegając narastaniu naprężeń cieplnych.
3. Odporność na zużycie
Dzięki twardości Vickersa wynoszącej 28 GPa i wytrzymałości na pękanie 4,6 MPa·m¹/², SiC wykazuje doskonałą odporność na erozję pod wpływem cząstek popiołu lotnego (w skali Mohsa 5-7). Testy terenowe pokazują, że dysze SiC zużywają się <5% po 20 000 godzin pracy, w porównaniu do 30-40% zużycia w dyszach z tlenku glinu i całkowitego zużycia metali pokrytych polimerem po 8000 godzin.
4. Charakterystyka przepływu
Niezwilżalna powierzchnia z węglika krzemu (kąt zwilżenia >100°) umożliwia precyzyjne rozprowadzanie zawiesiny z wartościami CV <5%. Jej wyjątkowo gładka powierzchnia (Ra 0,2-0,4 μm) zmniejsza spadek ciśnienia o 15-20% w porównaniu z dyszami metalowymi, jednocześnie utrzymując stabilne współczynniki wypływu (±1%) w długotrwałej eksploatacji.
5. Prostota konserwacji
Chemiczna obojętność SiC pozwala na stosowanie agresywnych metod czyszczenia, w tym:
- Strumień wody pod wysokim ciśnieniem (do 250 bar)
- Czyszczenie ultradźwiękowe roztworami alkalicznymi
- Sterylizacja parowa w temperaturze 150°C
Bez ryzyka degradacji powierzchni, typowego dla dysz metalowych powlekanych polimerem.
6. Ekonomia cyklu życia
Chociaż początkowe koszty dysz SiC są 2-3 razy wyższe niż w przypadku standardowej stali nierdzewnej 316L, ich 8-10-letnia żywotność (w porównaniu z 2-3 latami w przypadku metali) zmniejsza częstotliwość wymiany o 70%. Całkowite koszty użytkowania wykazują oszczędności rzędu 40-60% w ciągu 10 lat, przy zerowym przestoju w przypadku napraw na miejscu.
7. Zgodność ze środowiskiem
SiC zapewnia niezrównaną wydajność w ekstremalnych warunkach:
- Odporność na mgłę solną: 0% zmiany masy po 5000-godzinnym teście ASTM B117
- Praca w kwaśnym punkcie rosy: Wytrzymuje opary H2SO4 o temperaturze 160°C
- Odporność na szok termiczny: Wytrzymuje cykle hartowania 1000°C→25°C
8. Właściwości zapobiegające osadzaniu się kamienia
Kowalencyjna struktura atomowa SiC tworzy niereaktywną powierzchnię, której szybkość tworzenia się kamienia jest o 80% niższa niż w przypadku alternatyw metalowych. Badania krystalograficzne ujawniają, że osady kalcytu i gipsu tworzą słabsze wiązania (przyczepność <1 MPa) na SiC w porównaniu z >5 MPa na metalach, co ułatwia ich usuwanie mechaniczne.
Wniosek techniczny
Ceramika z węglika krzemu okazała się optymalnym wyborem materiału dla dysz FGD po przeprowadzeniu kompleksowej oceny wydajności:
- 10x dłuższa żywotność niż w przypadku alternatyw metalowych
- 92% redukcja nieplanowanych prac konserwacyjnych
- 35% poprawa efektywności usuwania SO2 dzięki spójnym schematom rozpylania
- Pełna zgodność z normami emisji EPA 40 CFR część 63
Dzięki postępowi w dziedzinie technologii produkcji, takim jak spiekanie w fazie ciekłej i powlekanie CVD, dysze SiC nowej generacji osiągają wykończenie powierzchni submikronowe i złożone geometrie, wcześniej nieosiągalne w przypadku ceramiki. Ten postęp technologiczny pozycjonuje węglik krzemu jako materiał pierwszego wyboru w systemach oczyszczania spalin nowej generacji.
Czas publikacji: 20 marca 2025 r.