1. Korrosionsbeständigkeit
REA-DüsenBetrieb in hochkorrosiven Umgebungen mit Schwefeloxiden, Chloriden und anderen aggressiven Chemikalien. Siliziumkarbid (SiC)-Keramik weist eine außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit mit einem Massenverlust von weniger als 0,1 % in Lösungen mit einem pH-Wert von 1–14 auf (gemäß ASTM C863-Test). Im Vergleich zu Edelstahl (PREN 18–25) und Nickellegierungen (PREN 30–40) behält SiC seine strukturelle Integrität ohne Lochfraß oder Spannungsrisskorrosion, selbst in konzentrierten Säuren bei erhöhten Temperaturen.
2. Hochtemperaturstabilität
Die Betriebstemperaturen in nassen Rauchgasentschwefelungsanlagen liegen typischerweise zwischen 60 und 80 °C, mit Spitzenwerten von über 120 °C. SiC-Keramik behält bei 1400 °C 85 % ihrer Raumtemperaturfestigkeit und übertrifft damit Aluminiumoxidkeramik (mit 50 % Festigkeitsverlust bei 1000 °C) und hitzebeständige Stähle. Die Wärmeleitfähigkeit (120 W/m·K) ermöglicht eine effiziente Wärmeableitung und verhindert thermische Spannungsbildung.
3. Verschleißfestigkeit
Mit einer Vickershärte von 28 GPa und einer Bruchzähigkeit von 4,6 MPa·m¹/² weist SiC eine hervorragende Erosionsbeständigkeit gegenüber Flugaschepartikeln (Mohs 5–7) auf. Praxistests zeigen, dass SiC-Düsen nach 20.000 Betriebsstunden einen Verschleiß von <5 % aufweisen, verglichen mit 30–40 % Verschleiß bei Aluminiumoxiddüsen und einem vollständigen Ausfall von polymerbeschichteten Metallen innerhalb von 8.000 Stunden.
4. Fließeigenschaften
Die nicht benetzende Oberfläche des reaktionsgebundenen SiC (Kontaktwinkel >100°) ermöglicht eine präzise Schlammdispersion mit CV-Werten <5 %. Die ultraglatte Oberfläche (Ra 0,2–0,4 μm) reduziert den Druckabfall im Vergleich zu Metalldüsen um 15–20 % und gewährleistet gleichzeitig stabile Ausflusskoeffizienten (±1 %) im Langzeitbetrieb.
5. Einfache Wartung
Die chemische Inertheit von SiC ermöglicht aggressive Reinigungsmethoden, darunter:
- Hochdruckwasserstrahl (bis 250 bar)
- Ultraschallreinigung mit alkalischen Lösungen
- Dampfsterilisation bei 150°C
Ohne das Risiko einer Oberflächenverschlechterung, wie sie bei mit Polymer ausgekleideten oder beschichteten Metalldüsen üblich ist.
6. Lebenszyklusökonomie
Die Anschaffungskosten für SiC-Düsen sind zwar zwei- bis dreimal höher als bei Standard-Edelstahl 316L, doch ihre Lebensdauer von 8 bis 10 Jahren (im Vergleich zu 2 bis 3 Jahren bei Metallen) reduziert die Austauschhäufigkeit um 70 %. Die Gesamtbetriebskosten liegen über einen Zeitraum von 10 Jahren bei 40 bis 60 % Einsparungen, ohne dass Ausfallzeiten für Reparaturen vor Ort anfallen.
7. Umweltverträglichkeit
SiC zeigt unter extremen Bedingungen eine beispiellose Leistung:
- Salzsprühbeständigkeit: 0 % Massenänderung nach 5000 Stunden ASTM B117-Test
- Säuretaupunktbetrieb: Hält 160 °C H2SO4-Dämpfen stand
- Thermoschockbeständigkeit: Übersteht Abschreckzyklen von 1000 °C bis 25 °C
8. Anti-Scale-Eigenschaften
Die kovalente Atomstruktur von SiC erzeugt eine nicht reaktive Oberfläche mit einer um 80 % geringeren Skalierungsrate als bei metallischen Alternativen. Kristallographische Untersuchungen zeigen, dass Kalzit- und Gipsablagerungen auf SiC schwächere Bindungen (Haftung <1 MPa) bilden als auf Metallen >5 MPa, was eine leichtere mechanische Entfernung ermöglicht.
Technische Schlussfolgerung
Siliziumkarbidkeramik erweist sich durch eine umfassende Leistungsbewertung als optimale Materialwahl für FGD-Düsen:
- 10× längere Lebensdauer als metallische Alternativen
- 92 % weniger ungeplante Wartungsarbeiten
- 35 % Verbesserung der SO2-Entfernungseffizienz durch konsistente Sprühmuster
- Vollständige Einhaltung der Emissionsnormen EPA 40 CFR Part 63
Dank fortschrittlicher Fertigungsverfahren wie Flüssigphasensintern und CVD-Beschichtung erreichen SiC-Düsen der nächsten Generation Oberflächengüten im Submikrometerbereich und komplexe Geometrien, die mit Keramik bisher unerreichbar waren. Diese technologische Entwicklung macht Siliziumkarbid zum bevorzugten Material für Rauchgasreinigungssysteme der nächsten Generation.
Veröffentlichungszeit: 20. März 2025