باعتبارها المكون الأساسي لأنظمة تنقية غازات المداخن الحديثة،فوهات إزالة غازات المداخن المصنوعة من كربيد السيليكونتلعب هذه الفوهة المصنوعة من سيراميك كربيد السيليكون دورًا محوريًا في مجالات صناعية مثل الطاقة الحرارية والتعدين. وقد نجحت هذه الفوهة في التغلب على المعضلة التقنية التي تواجه الفوهات المعدنية التقليدية في ظل ظروف التآكل الشديد والاهتراء العالي، وذلك من خلال تصميم هيكلي مبتكر وتطويرات في مجال المواد، مما أدى إلى تحسين كفاءة إزالة الكبريت بشكل كبير.
1- خصائص المواد تشكل الأساس للأداء
صلابة موسسيراميك كربيد السيليكونتصل مقاومته للكسر إلى 9.2، ليحتل المرتبة الثانية بعد الماس، وتفوق مقاومته للكسر مقاومة سيراميك الألومينا بثلاثة أضعاف. يمنح هذا التركيب البلوري التساهمي المادة مقاومة ممتازة للتآكل، وتحت تأثير معلق عالي السرعة يحتوي على بلورات الجبس (بمعدل تدفق يصل إلى 12 م/ث)، لا يتجاوز معدل تآكل السطح 1/20 من معدل تآكل الفوهات المعدنية. في بيئة متناوبة الحموضة والقلوية بقيمة أس هيدروجيني تتراوح بين 4 و10، يكون معدل مقاومة تآكل كربيد السيليكون أقل من 0.01 مم/سنة، وهو أفضل بكثير من معدل تآكل الفولاذ المقاوم للصدأ 316L البالغ 0.5 مم/سنة.
معامل التمدد الحراري للمادة (4.0 × 10⁻⁶/درجة مئوية) قريب من معامل التمدد الحراري للفولاذ، ومع ذلك تحافظ على استقرارها البنيوي عند فرق درجة حرارة يصل إلى 150 درجة مئوية. تتميز خزفيات كربيد السيليكون المُحضّرة بعملية التلبيد التفاعلي بكثافة تزيد عن 98% ومسامية تقل عن 0.5%، مما يمنع بشكل فعال التلف البنيوي الناتج عن تسرب الوسط.
2- آلية التذرية الدقيقة والتحكم في مجال التدفق
الفوهة حلزونية من كربيد السيليكونتزيد هذه التقنية بشكل ملحوظ من سرعة دوران الملاط، وبفضل فتحة المخرج الدقيقة، تعمل على تفتيت ملاط الحجر الجيري إلى قطرات صغيرة ومتجانسة. وتتميز هذه التقنية بمعدل تغطية عالٍ جدًا لحقل الرش المخروطي المجوف، كما يمتد زمن بقاء القطرات في البرج إلى 2-3 ثوانٍ، أي بزيادة قدرها 40% مقارنةً بالفوهات التقليدية.
3- مطابقة النظام وتحسين الهندسة
في برج رش نموذجي،فوهات إزالة غازات المداخن المصنوعة من كربيد السيليكونتُستخدم طبقات مُرتبة على شكل رقعة الشطرنج، بمسافة تتراوح بين 1.2 و1.5 ضعف قطر مخروط الرش، لتشكيل 3 إلى 5 طبقات متداخلة. يضمن هذا الترتيب أن تتجاوز التغطية المقطعية لبرج إزالة الكبريت 200%، مما يضمن تلامسًا كافيًا بين غازات الاحتراق والملاط. مع معدل تدفق للبرج الفارغ يتراوح بين 3 و5 م/ث، يتم التحكم في فقدان ضغط النظام ضمن نطاق 800-1200 باسكال.
تُظهر البيانات التشغيلية أن كفاءة إزالة الكبريت في نظام إزالة غازات المداخن باستخدام فوهات كربيد السيليكون تظل مستقرة عند أكثر من 97.5%، وأن نسبة الرطوبة في منتجات الجبس الثانوية تنخفض إلى أقل من 10%. وقد امتدت دورة صيانة المعدات من 3 أشهر للفوهات المعدنية إلى 3 سنوات، وانخفضت تكلفة استبدال قطع الغيار بنسبة 70%.
تطبيق هذافوهة نظام إزالة غازات المداخنيمثل هذا قفزة نوعية من معدات حماية البيئة واسعة النطاق إلى معدات دقيقة. ومع نضوج تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للسيراميك، يُمكن تحقيق تصميم مُحسّن لهيكل قناة التدفق في المستقبل، مما يُحسّن كفاءة التذرية بنسبة تتراوح بين 15 و20%، ويُسهم في دخول تقنية الانبعاثات المنخفضة للغاية مرحلة جديدة من التطور.
تاريخ النشر: 24 مارس 2025