1. مقاومة التآكل
فوهات إزالة الكبريت من غاز المداخنتعمل في بيئات شديدة التآكل تحتوي على أكاسيد الكبريت والكلوريدات ومواد كيميائية ضارة أخرى. يُظهر سيراميك كربيد السيليكون (SiC) مقاومة استثنائية للتآكل مع فقدان كتلة أقل من 0.1% في محاليل pH 1-14 (وفقًا لاختبار ASTM C863). بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ (PREN 18-25) وسبائك النيكل (PREN 30-40)، يحافظ كربيد السيليكون على سلامة هيكله دون تآكل أو تشققات إجهادية حتى في الأحماض المركزة عند درجات حرارة مرتفعة.
2. الاستقرار في درجات الحرارة العالية
تتراوح درجات حرارة التشغيل في أنظمة إزالة الكبريت من غازات المداخن الرطبة عادةً بين 60 و80 درجة مئوية، مع ارتفاعات مفاجئة تتجاوز 120 درجة مئوية. يحتفظ سيراميك كربيد السيليكون (SiC) بنسبة 85% من قوته في درجة حرارة الغرفة عند 1400 درجة مئوية، متفوقًا على سيراميك الألومينا (الذي يفقد قوته بنسبة 50% عند 1000 درجة مئوية) والفولاذ المقاوم للحرارة. تُمكّنه موصليته الحرارية (120 واط/متر·كلفن) من تبديد الحرارة بكفاءة، مما يمنع تراكم الإجهاد الحراري.
3. مقاومة التآكل
بفضل صلابة فيكرز التي تبلغ 28 جيجاباسكال ومتانة الكسر التي تبلغ 4.6 ميجاباسكال/متر مربع، يُظهر كربيد السيليكون مقاومة فائقة للتآكل ضد جزيئات الرماد المتطاير (موهس 5-7). تُظهر الاختبارات الميدانية أن فوهات كربيد السيليكون تحافظ على نسبة تآكل أقل من 5% بعد 20,000 ساعة عمل، مقارنةً بنسبة تآكل تتراوح بين 30 و40% في فوهات الألومينا، وفشل تام للمعادن المطلية بالبوليمر خلال 8,000 ساعة.
4. خصائص التدفق
يُمكّن السطح غير المُبلل لكربيد السيليكون المُرتبط تفاعليًا (زاوية التلامس >100°) من تشتيت دقيق للطين بقيم معامل انتقال <5%. يُقلل سطحه فائق النعومة (Ra 0.2-0.4 ميكرومتر) من انخفاض الضغط بنسبة 15-20% مقارنةً بالفوهات المعدنية، مع الحفاظ على معاملات تصريف مستقرة (±1%) على مدار فترة التشغيل الطويلة.
5. بساطة الصيانة
تسمح الخمول الكيميائي لـ SiC باستخدام طرق تنظيف قوية بما في ذلك:
- نفاثة ماء عالية الضغط (حتى 250 بار)
- التنظيف بالموجات فوق الصوتية باستخدام المحاليل القلوية
- التعقيم بالبخار على درجة حرارة 150 درجة مئوية
بدون خطر تدهور السطح الشائع في فوهات المعادن المبطنة أو المطلية بالبوليمر.
6. اقتصاديات دورة الحياة
في حين أن التكاليف الأولية لفوهات SiC أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات من تكلفة الفولاذ المقاوم للصدأ 316L القياسي، فإن عمرها الافتراضي الذي يتراوح بين 8 و10 سنوات (مقابل سنتين إلى ثلاث سنوات للفوهات المعدنية) يقلل من تكرار استبدالها بنسبة 70%. وتُظهر تكاليف الملكية الإجمالية وفورات تتراوح بين 40 و60% على مدى فترات عشر سنوات، مع عدم وجود أي توقف للإصلاحات في الموقع.
7. التوافق البيئي
يُظهر SiC أداءً لا مثيل له في الظروف القاسية:
- مقاومة رذاذ الملح: 0% تغير في الكتلة بعد 5000 ساعة من اختبار ASTM B117
- تشغيل نقطة الندى الحمضية: يتحمل أبخرة H2SO4 عند درجة حرارة 160 درجة مئوية
- مقاومة الصدمات الحرارية: تتحمل دورات إخماد تتراوح بين 1000 درجة مئوية و25 درجة مئوية
8. خصائص مضادة للتكلس
يُنشئ التركيب الذري التساهمي لكَربيد السيليكون سطحًا غير تفاعلي بمعدلات تقشر أقل بنسبة 80% من البدائل المعدنية. تُظهر الدراسات البلورية أن رواسب الكالسيت والجبس تُشكّل روابط أضعف (التصاق <1 ميجا باسكال) على كربيد السيليكون مقارنةً بأكثر من 5 ميجا باسكال على المعادن، مما يُسهّل إزالتها ميكانيكيًا.
الاستنتاج الفني
تبرز مادة سيراميك كربيد السيليكون كخيار المادة الأمثل لفوهات إزالة الكبريت من غاز المداخن من خلال تقييم الأداء الشامل:
- عمر خدمة أطول بعشر مرات من البدائل المعدنية
- انخفاض بنسبة 92٪ في الصيانة غير المخطط لها
- تحسن بنسبة 35% في كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت من خلال أنماط الرش المتسقة
- الامتثال الكامل لمعايير الانبعاثات EPA 40 CFR الجزء 63
مع تطور تقنيات التصنيع، مثل التلبيد السائلي وطلاء الترسيب الكيميائي للبخار، تُحقق فوهات كربيد السيليكون من الجيل الجديد تشطيبات سطحية دقيقة للغاية وهندسة معقدة لم تكن متاحة سابقًا في السيراميك. هذا التطور التكنولوجي يجعل كربيد السيليكون المادة المفضلة لأنظمة تنظيف غازات المداخن من الجيل الجديد.
وقت النشر: ٢٠ مارس ٢٠٢٥