1. ความต้านทานการกัดกร่อน
หัวฉีด FGDใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงซึ่งประกอบด้วยซัลเฟอร์ออกไซด์ คลอไรด์ และสารเคมีรุนแรงอื่นๆ เซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) แสดงให้เห็นถึงความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม โดยมีการสูญเสียมวลน้อยกว่า 0.1% ในสารละลาย pH 1-14 (ตามการทดสอบ ASTM C863) เมื่อเปรียบเทียบกับเหล็กกล้าไร้สนิม (PREN 18-25) และโลหะผสมนิกเกล (PREN 30-40) SiC ยังคงรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างโดยไม่เกิดการกัดกร่อนเป็นหลุมหรือรอยแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น แม้ในกรดเข้มข้นที่อุณหภูมิสูง
2. ความเสถียรที่อุณหภูมิสูง
โดยทั่วไป อุณหภูมิในการทำงานของระบบกำจัดกำมะถันในก๊าซไอเสียแบบเปียกจะอยู่ในช่วง 60-80°C โดยอาจสูงเกิน 120°C เซรามิก SiC สามารถรักษาความแข็งแรงได้ถึง 85% ของความแข็งแรงที่อุณหภูมิห้องที่อุณหภูมิ 1400°C ซึ่งดีกว่าเซรามิกอะลูมินา (ที่สูญเสียความแข็งแรง 50% ที่อุณหภูมิ 1000°C) และเหล็กทนความร้อน ค่าการนำความร้อน (120 W/m·K) ช่วยให้ระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ป้องกันการสะสมของความเครียดจากความร้อน
3. ความทนทานต่อการสึกหรอ
ด้วยค่าความแข็งแบบวิคเกอร์ส 28 GPa และความเหนียวแตกหัก 4.6 MPa·m¹/² ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) แสดงให้เห็นถึงความต้านทานการกัดกร่อนที่เหนือกว่าต่ออนุภาคเถ้าลอย (โมห์ส 5-7) การทดสอบภาคสนามแสดงให้เห็นว่าหัวฉีด SiC มีการสึกหรอ <5% หลังจากใช้งาน 20,000 ชั่วโมง เมื่อเทียบกับการสึกหรอ 30-40% ในหัวฉีดอะลูมินา และความเสียหายโดยสมบูรณ์ของโลหะเคลือบโพลีเมอร์ภายใน 8,000 ชั่วโมง
4. ลักษณะการไหล
พื้นผิวที่ไม่เปียกของ SiC ที่ยึดติดด้วยปฏิกิริยา (มุมสัมผัส >100°) ช่วยให้การกระจายตัวของสารละลายมีความแม่นยำด้วยค่า CV น้อยกว่า 5% พื้นผิวที่เรียบมาก (Ra 0.2-0.4 μm) ช่วยลดแรงดันตกคร่อมลง 15-20% เมื่อเทียบกับหัวฉีดโลหะ ในขณะที่ยังคงรักษาค่าสัมประสิทธิ์การไหลที่คงที่ (±1%) ตลอดการใช้งานในระยะยาว
5. การบำรุงรักษาที่ง่าย
คุณสมบัติเฉื่อยทางเคมีของ SiC ช่วยให้สามารถใช้วิธีการทำความสะอาดที่มีประสิทธิภาพสูงได้ รวมถึง:
- เครื่องฉีดน้ำแรงดันสูง (สูงสุด 250 บาร์)
- การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิคโดยใช้สารละลายด่าง
- การฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิ 150°C
โดยไม่มีความเสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพของพื้นผิว ซึ่งเป็นเรื่องปกติในหัวฉีดโลหะที่บุหรือเคลือบด้วยพอลิเมอร์
6. เศรษฐศาสตร์วงจรชีวิต
แม้ว่าต้นทุนเริ่มต้นของหัวฉีด SiC จะสูงกว่าสแตนเลส 316L มาตรฐานถึง 2-3 เท่า แต่ด้วยอายุการใช้งาน 8-10 ปี (เทียบกับ 2-3 ปีสำหรับโลหะ) ทำให้ความถี่ในการเปลี่ยนลดลงถึง 70% ต้นทุนการเป็นเจ้าของโดยรวมแสดงให้เห็นถึงการประหยัด 40-60% ในช่วง 10 ปี โดยไม่ต้องหยุดการทำงานเพื่อซ่อมแซมในสถานที่
7. ความเข้ากันได้กับสิ่งแวดล้อม
SiC แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในสภาวะสุดขั้ว:
- ความทนทานต่อการพ่นละอองเกลือ: ไม่มีการเปลี่ยนแปลงมวล 0% หลังจากการทดสอบ ASTM B117 เป็นเวลา 5000 ชั่วโมง
- การทำงานที่จุดน้ำค้างของกรด: ทนต่อไอระเหยของกรดซัลฟิวริก (H2SO4) ที่อุณหภูมิ 160°C
- ความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน: สามารถทนต่อวัฏจักรการเย็นตัวอย่างรวดเร็วจาก 1000°C เป็น 25°C ได้
8. คุณสมบัติป้องกันการเกิดคราบตะกรัน
โครงสร้างอะตอมแบบพันธะโควาเลนต์ของ SiC สร้างพื้นผิวที่ไม่ทำปฏิกิริยา โดยมีอัตราการเกิดคราบตะกรันต่ำกว่าโลหะถึง 80% การศึกษาทางผลึกศาสตร์เผยให้เห็นว่าแคลไซต์และยิปซัมก่อตัวเป็นพันธะที่อ่อนกว่า (แรงยึดเกาะ <1 MPa) บน SiC เมื่อเทียบกับ >5 MPa บนโลหะ ทำให้สามารถกำจัดออกได้ง่ายกว่าด้วยวิธีทางกล
สรุปทางเทคนิค
จากผลการประเมินประสิทธิภาพอย่างครอบคลุม พบว่าเซรามิกซิลิคอนคาร์ไบด์เป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับหัวฉีดกำจัดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (FGD):
- อายุการใช้งานยาวนานกว่าวัสดุโลหะถึง 10 เท่า
- ลดการบำรุงรักษาที่ไม่วางแผนไว้ล่วงหน้าลง 92%
- เพิ่มประสิทธิภาพการกำจัด SO2 ได้ 35% ด้วยรูปแบบการฉีดพ่นที่สม่ำเสมอ
- ปฏิบัติตามมาตรฐานการปล่อยมลพิษ EPA 40 CFR Part 63 อย่างครบถ้วน
ด้วยเทคนิคการผลิตที่ก้าวหน้า เช่น การเผาผนึกในเฟสของเหลวและการเคลือบ CVD หัวฉีด SiC รุ่นใหม่จึงสามารถสร้างพื้นผิวที่เรียบเนียนระดับไมครอนและรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ซึ่งไม่สามารถทำได้ในวัสดุเซรามิกมาก่อน วิวัฒนาการทางเทคโนโลยีนี้ทำให้ซิลิคอนคาร์ไบด์กลายเป็นวัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับระบบทำความสะอาดก๊าซไอเสียรุ่นใหม่
วันที่เผยแพร่: 20 มีนาคม 2025