۱. مقاومت در برابر خوردگی
نازل‌های FGDدر محیط‌های بسیار خورنده حاوی اکسیدهای گوگرد، کلریدها و سایر مواد شیمیایی خورنده عمل می‌کنند. سرامیک کاربید سیلیکون (SiC) مقاومت در برابر خوردگی استثنایی را با کاهش جرم کمتر از 0.1٪ در محلول‌های pH 1-14 (طبق آزمایش ASTM C863) نشان می‌دهد. در مقایسه با فولاد ضد زنگ (PREN 18-25) و آلیاژهای نیکل (PREN 30-40)، SiC حتی در اسیدهای غلیظ در دماهای بالا، یکپارچگی ساختاری را بدون ایجاد حفره یا ترک خوردگی ناشی از خوردگی تنشی حفظ می‌کند.
۲. پایداری در دمای بالا
دمای عملیاتی در سیستم‌های گوگردزدایی گاز دودکش مرطوب معمولاً بین ۶۰ تا ۸۰ درجه سانتیگراد است و در برخی موارد به بیش از ۱۲۰ درجه سانتیگراد می‌رسد. سرامیک SiC 85٪ از استحکام دمای اتاق خود را در دمای ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد حفظ می‌کند و از سرامیک‌های آلومینا (که ۵۰٪ استحکام خود را تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد از دست می‌دهند) و فولادهای مقاوم در برابر حرارت بهتر عمل می‌کند. رسانایی حرارتی آن (۱۲۰ وات بر متر مکعب در کلوین) امکان اتلاف حرارت کارآمد را فراهم می‌کند و از ایجاد تنش حرارتی جلوگیری می‌کند.
۳. مقاومت در برابر سایش
با سختی ویکرز ۲۸ گیگا پاسکال و چقرمگی شکست ۴.۶ مگا پاسکال بر متر مربع، SiC مقاومت سایشی بالاتری در برابر ذرات خاکستر بادی (Mohs 5-7) از خود نشان می‌دهد. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهد که نازل‌های SiC پس از ۲۰،۰۰۰ ساعت کار، کمتر از ۵٪ سایش را حفظ می‌کنند، در حالی که نازل‌های آلومینا ۳۰-۴۰٪ سایش دارند و فلزات پوشش داده شده با پلیمر ظرف ۸۰۰۰ ساعت کاملاً از بین می‌روند.
۴. ویژگی‌های جریان
سطح غیر ترشونده SiC پیوند واکنشی (زاویه تماس >100°) امکان پراکندگی دقیق دوغاب با مقادیر CV <5% را فراهم می‌کند. سطح فوق العاده صاف آن (Ra 0.2-0.4μm) در مقایسه با نازل‌های فلزی، افت فشار را 15-20% کاهش می‌دهد، در حالی که ضرایب تخلیه پایدار (±1%) را در طول عملیات طولانی مدت حفظ می‌کند.
۵. سادگی تعمیر و نگهداری
بی‌اثر بودن شیمیایی SiC امکان استفاده از روش‌های تمیزکاری تهاجمی از جمله موارد زیر را فراهم می‌کند:
- جت آب با فشار بالا (تا ۲۵۰ بار)
- شستشوی اولتراسونیک با محلول‌های قلیایی
- استریلیزاسیون با بخار در دمای ۱۵۰ درجه سانتیگراد
بدون خطر تخریب سطح که در نازل‌های فلزی با آستر پلیمری یا روکش‌دار رایج است.
۶. اقتصاد چرخه عمر
در حالی که هزینه‌های اولیه برای نازل‌های SiC 2-3 برابر بیشتر از فولاد ضد زنگ استاندارد 316L است، عمر مفید 8-10 ساله آنها (در مقایسه با 2-3 سال برای فلزات) دفعات تعویض را 70٪ کاهش می‌دهد. کل هزینه‌های مالکیت، 40-60٪ صرفه‌جویی را در دوره‌های 10 ساله نشان می‌دهد، بدون هیچ گونه زمان از کارافتادگی برای تعمیرات در محل.
۷. سازگاری با محیط زیست
SiC عملکرد بی‌نظیری را در شرایط سخت نشان می‌دهد:
- مقاومت در برابر پاشش نمک: 0٪ تغییر جرم پس از 5000 ساعت آزمایش ASTM B117
- عملکرد نقطه شبنم اسیدی: در برابر بخارات H2SO4 تا دمای 160 درجه سانتیگراد مقاومت می‌کند
- مقاومت در برابر شوک حرارتی: چرخه‌های کوئنچ ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد تا ۲۵ درجه سانتیگراد را تحمل می‌کند
۸. خواص ضد پوسته شدن
ساختار اتمی کووالانسی SiC یک سطح غیر واکنشی با نرخ پوسته پوسته شدن 80٪ کمتر از جایگزین‌های فلزی ایجاد می‌کند. مطالعات کریستالوگرافی نشان می‌دهد که رسوبات کلسیت و گچ پیوندهای ضعیف‌تری (چسبندگی <1 مگاپاسکال) روی SiC در مقایسه با >5 مگاپاسکال روی فلزات تشکیل می‌دهند که امکان حذف مکانیکی آسان‌تر را فراهم می‌کند.
نتیجه‌گیری فنی
سرامیک سیلیکون کاربید به عنوان انتخاب بهینه مواد برای نازل‌های FGD از طریق ارزیابی جامع عملکرد ظاهر می‌شود:
- 10 برابر عمر مفید بیشتر نسبت به جایگزین‌های فلزی
- کاهش ۹۲ درصدی در هزینه‌های تعمیر و نگهداری برنامه‌ریزی نشده
- بهبود ۳۵ درصدی در راندمان حذف SO2 از طریق الگوهای پاشش ثابت
- انطباق کامل با استانداردهای انتشار گازهای گلخانه‌ای EPA 40 CFR Part 63
با پیشرفت تکنیک‌های تولید مانند تف‌جوشی فاز مایع و پوشش‌دهی CVD، نازل‌های SiC نسل بعدی به پرداخت‌های سطحی زیر میکرونی و هندسه‌های پیچیده‌ای دست می‌یابند که قبلاً در سرامیک‌ها غیرقابل دستیابی بودند. این تکامل فناوری، کاربید سیلیکون را به عنوان ماده انتخابی برای سیستم‌های تمیزکننده گاز دودکش نسل بعدی قرار می‌دهد.
زمان ارسال: 20 مارس 2025