1. Коррозионная стойкость
Форсунки системы очистки дымовых газов (FGD)Керамика из карбида кремния (SiC) работает в высококоррозионных средах, содержащих оксиды серы, хлориды и другие агрессивные химические вещества. Она демонстрирует исключительную коррозионную стойкость с потерей массы менее 0,1% в растворах с pH 1-14 (согласно испытаниям ASTM C863). По сравнению с нержавеющей сталью (PREN 18-25) и никелевыми сплавами (PREN 30-40), SiC сохраняет структурную целостность без образования точечных или коррозионных растрескиваний под напряжением даже в концентрированных кислотах при повышенных температурах.
2. Высокотемпературная стабильность
В системах мокрой десульфуризации дымовых газов рабочие температуры обычно составляют 60-80°C, с пиками, превышающими 120°C. Керамика SiC сохраняет 85% своей прочности при комнатной температуре при 1400°C, превосходя керамику из оксида алюминия (теряющую 50% прочности к 1000°C) и жаропрочные стали. Ее теплопроводность (120 Вт/м·К) обеспечивает эффективное рассеивание тепла, предотвращая накопление термических напряжений.
3. Износостойкость
Благодаря твердости по Виккерсу 28 ГПа и трещиностойкости 4,6 МПа·м¹/², карбид кремния (SiC) демонстрирует превосходную эрозионную стойкость к частицам золы (по шкале Мооса 5-7). Полевые испытания показывают, что форсунки из SiC сохраняют износ менее 5% после 20 000 часов работы, по сравнению с 30-40% износа у форсунок из оксида алюминия и полным разрушением металлических форсунок с полимерным покрытием в течение 8000 часов.
4. Характеристики потока
Несмачиваемая поверхность реакционно-связанного SiC (угол смачивания >100°) обеспечивает точное диспергирование суспензии со значениями коэффициента вариации <5%. Ее сверхгладкая поверхность (Ra 0,2-0,4 мкм) снижает перепад давления на 15-20% по сравнению с металлическими соплами, сохраняя при этом стабильные коэффициенты расхода (±1%) в течение длительной эксплуатации.
5. Простота обслуживания
Химическая инертность карбида кремния позволяет использовать агрессивные методы очистки, в том числе:
- Водоструйная струя высокого давления (до 250 бар)
- Ультразвуковая очистка щелочными растворами
- Паровая стерилизация при 150 °C
Без риска деградации поверхности, характерного для металлических форсунок с полимерным покрытием или облицовкой.
6. Экономика жизненного цикла
Хотя первоначальная стоимость форсунок из карбида кремния в 2-3 раза выше, чем у стандартных форсунок из нержавеющей стали 316L, их срок службы 8-10 лет (против 2-3 лет у металлических форсунок) снижает частоту замены на 70%. Общие затраты на эксплуатацию показывают экономию в размере 40-60% за 10 лет, при этом простои на ремонт на месте отсутствуют.
7. Экологическая совместимость
Карбид кремния демонстрирует непревзойденные характеристики в экстремальных условиях:
- Устойчивость к солевому туману: 0% изменения массы после 5000 часов испытаний по стандарту ASTM B117.
- Работа при температуре точки росы: выдерживает пары серной кислоты до 160 °C.
- Термостойкость: выдерживает циклы закалки от 1000°C до 25°C.
8. Противонакипные свойства
Ковалентная атомная структура SiC создает нереактивную поверхность со скоростью образования накипи на 80% ниже, чем у металлических аналогов. Кристаллографические исследования показывают, что отложения кальцита и гипса образуют более слабые связи (адгезия <1 МПа) на SiC по сравнению с >5 МПа на металлах, что облегчает механическое удаление.
Техническое заключение
В результате всесторонней оценки характеристик керамика из карбида кремния оказалась оптимальным материалом для форсунок системы очистки дымовых газов:
- В 10 раз больший срок службы по сравнению с металлическими аналогами.
- Сокращение незапланированного технического обслуживания на 92%.
- Повышение эффективности удаления SO2 на 35% за счет равномерного распыления.
- Полное соответствие стандартам выбросов EPA 40 CFR Part 63
Благодаря развитию технологий производства, таких как жидкофазное спекание и CVD-покрытие, форсунки из карбида кремния нового поколения достигают субмикронной чистоты поверхности и сложной геометрии, ранее недостижимой в керамике. Эта технологическая эволюция делает карбид кремния предпочтительным материалом для систем очистки дымовых газов нового поколения.
Дата публикации: 20 марта 2025 г.