باعتبارها المكون الأساسي لأنظمة تنقية غازات المداخن الحديثة،فوهات إزالة الكبريت من غاز الكربون من كربيد السيليكونتلعب هذه الفوهة الخزفية المصنوعة من كربيد السيليكون دورًا محوريًا في المجالات الصناعية، مثل الطاقة الحرارية والمعادن. وقد نجحت هذه الفوهة في حل العوائق التقنية للفوهات المعدنية التقليدية في ظل ظروف التآكل الشديد والتآكل الشديد، وذلك بفضل تصميمها الهيكلي المبتكر وتطوراتها في مجال المواد، مما حسّن كفاءة إزالة الكبريت بشكل كبير.
1. خصائص المواد تشكل الأساس للأداء
صلابة موسسيراميك كربيد السيليكونتصل صلابة كربيد السيليكون إلى 9.2، وهي الثانية بعد الماس، كما أن مقاومته للكسر تفوق ثلاثة أضعاف صلابة سيراميك الألومينا. يمنح هذا التركيب البلوري التساهمي المادة مقاومة ممتازة للتآكل، وتحت تأثير بلورات الجبس عالية السرعة (بمعدل تدفق يصل إلى 12 مترًا في الثانية)، يكون معدل تآكل السطح 1/20 فقط من معدل تآكل فوهات المعدن. في بيئة متناوبة بين الحمض والقاعدة بدرجة حموضة تتراوح بين 4 و10، يكون معدل مقاومة كربيد السيليكون للتآكل أقل من 0.01 مم/سنة، وهو أفضل بكثير من معدل 0.5 مم/سنة للفولاذ المقاوم للصدأ 316L.
معامل التمدد الحراري للمادة (4.0 × 10⁻⁶/℃) قريب من معامل التمدد الحراري للفولاذ، ويمكنها الحفاظ على ثبات هيكلها عند فرق درجة حرارة 150 درجة مئوية. تتميز سيراميكات كربيد السيليكون المُحضرة بتقنية التلبيد التفاعلي بكثافة تزيد عن 98% ومسامية أقل من 0.5%، مما يمنع بفعالية التلف الهيكلي الناتج عن تسرب المواد.
2. آلية الذرة الدقيقة والتحكم في مجال التدفق
الفوهة حلزونية من كربيد السيليكونيزيد هذا الهيكل من سرعة دوران الملاط بشكل ملحوظ، وبفضل فتحة المخرج الدقيقة، يُحلل ملاط الحجر الجيري إلى قطرات صغيرة ومتجانسة. يتميز هذا الهيكل بتغطية عالية جدًا لحقل الرش المخروطي المجوف، ويمتد زمن بقاء القطرات في البرج إلى 2-3 ثوانٍ، أي أعلى بنسبة 40% من الفوهات التقليدية.
3. مطابقة النظام وتحسين الهندسة
في برج الرش النموذجي،فوهات إزالة الكبريت من غاز المداخن من كربيد السيليكونتُستخدم صفائح مُرتبة بشكل رقعة شطرنج، بمسافات تتراوح بين 1.2 و1.5 ضعف قطر مخروط الرش، مُشكّلةً 3-5 طبقات من التراكب. يضمن هذا الترتيب أن تتجاوز التغطية المقطعية لبرج إزالة الكبريت 200%، مما يضمن اتصالًا كافيًا بين غازات المداخن والرواسب. مع معدل تدفق برج فارغ يتراوح بين 3 و5 أمتار في الثانية، يتم التحكم في فقدان ضغط النظام ضمن نطاق 800-1200 باسكال.
تُظهر البيانات التشغيلية أن كفاءة إزالة الكبريت من غاز المداخن (FGD) باستخدام فوهات كربيد السيليكون لا تزال مستقرة عند أكثر من 97.5%، وأن نسبة الرطوبة في نواتج الجبس الثانوية انخفضت إلى أقل من 10%. كما مُددت دورة صيانة المعدات من 3 أشهر للفوهات المعدنية إلى 3 سنوات، وانخفضت تكلفة استبدال قطع الغيار بنسبة 70%.
تطبيق هذافوهة إزالة الكبريت من غاز المداخنيُمثل هذا نقلة نوعية من معدات حماية البيئة الشاملة إلى معدات حماية دقيقة. مع تطور تكنولوجيا الطباعة الخزفية ثلاثية الأبعاد، قد يتم مستقبلًا تصميم قناة التدفق بتحسين طوبولوجيا التصميم، مما يُحسّن كفاءة التذرية بنسبة 15-20%، ويُعزز تكنولوجيا الانبعاثات المنخفضة للغاية لدخول مرحلة جديدة من التطوير.
وقت النشر: ٢٤ مارس ٢٠٢٥