1. Resistenza alla corrosione
Ugelli FGDOperano in ambienti altamente corrosivi contenenti ossidi di zolfo, cloruri e altre sostanze chimiche aggressive. La ceramica al carburo di silicio (SiC) dimostra un'eccezionale resistenza alla corrosione con una perdita di massa inferiore allo 0,1% in soluzioni a pH 1-14 (secondo i test ASTM C863). Rispetto all'acciaio inossidabile (PREN 18-25) e alle leghe di nichel (PREN 30-40), il SiC mantiene l'integrità strutturale senza corrosione per vaiolatura o tensocorrosione, anche in presenza di acidi concentrati a temperature elevate.
2. Stabilità alle alte temperature
Le temperature di esercizio nei sistemi di desolforazione dei gas di combustione a umido variano tipicamente tra 60 e 80 °C, con picchi superiori a 120 °C. La ceramica SiC mantiene l'85% della sua resistenza a temperatura ambiente a 1400 °C, superando le prestazioni delle ceramiche di allumina (che perdono il 50% di resistenza a 1000 °C) e degli acciai resistenti al calore. La sua conduttività termica (120 W/m·K) consente un'efficiente dissipazione del calore, prevenendo l'accumulo di stress termico.
3. Resistenza all'usura
Con una durezza Vickers di 28 GPa e una tenacità alla frattura di 4,6 MPa·m¹/², il SiC presenta una resistenza all'erosione superiore contro le particelle di cenere volante (Mohs 5-7). Test sul campo dimostrano che gli ugelli in SiC mantengono un'usura inferiore al 5% dopo 20.000 ore di servizio, rispetto al 30-40% di usura degli ugelli in allumina e alla rottura completa dei metalli rivestiti in polimero entro 8.000 ore.
4. Caratteristiche del flusso
La superficie non bagnante del SiC legato tramite reazione (angolo di contatto >100°) consente una dispersione precisa della sospensione con valori CV <5%. La sua superficie ultra liscia (Ra 0,2-0,4 μm) riduce la caduta di pressione del 15-20% rispetto agli ugelli metallici, mantenendo al contempo coefficienti di scarico stabili (±1%) nel funzionamento a lungo termine.
5. Semplicità di manutenzione
L'inerzia chimica del SiC consente metodi di pulizia aggressivi, tra cui:
- Getto d'acqua ad alta pressione (fino a 250 bar)
- Pulizia ad ultrasuoni con soluzioni alcaline
- Sterilizzazione a vapore a 150°C
Senza il rischio di degradazione superficiale tipico degli ugelli metallici rivestiti o rivestiti in polimero.
6. Economia del ciclo di vita
Sebbene i costi iniziali degli ugelli in SiC siano 2-3 volte superiori rispetto all'acciaio inossidabile 316L standard, la loro durata utile di 8-10 anni (contro i 2-3 anni dei metalli) riduce la frequenza di sostituzione del 70%. I costi totali di proprietà mostrano un risparmio del 40-60% in periodi di 10 anni, con zero tempi di fermo per le riparazioni in loco.
7. Compatibilità ambientale
Il SiC dimostra prestazioni senza pari in condizioni estreme:
- Resistenza alla nebbia salina: variazione di massa dello 0% dopo 5000 ore di test ASTM B117
- Funzionamento a punto di rugiada acido: resiste a vapori di H2SO4 a 160°C
- Resistenza agli shock termici: sopravvive a cicli di tempra da 1000°C a 25°C
8. Proprietà anti-incrostazione
La struttura atomica covalente del SiC crea una superficie non reattiva con tassi di scagliatura inferiori dell'80% rispetto alle alternative metalliche. Studi cristallografici rivelano che i depositi di calcite e gesso formano legami più deboli (adesione <1 MPa) sul SiC rispetto a >5 MPa sui metalli, consentendo una più facile rimozione meccanica.
Conclusione tecnica
La ceramica al carburo di silicio emerge come la scelta ottimale del materiale per gli ugelli FGD attraverso una valutazione completa delle prestazioni:
- Durata 10 volte superiore rispetto alle alternative metalliche
- Riduzione del 92% della manutenzione non pianificata
- Miglioramento del 35% nell'efficienza di rimozione di SO2 grazie a modelli di spruzzo uniformi
- Piena conformità agli standard sulle emissioni EPA 40 CFR Parte 63
Grazie a tecniche di produzione all'avanguardia come la sinterizzazione in fase liquida e il rivestimento CVD, gli ugelli in SiC di nuova generazione consentono di ottenere finiture superficiali sub-micrometriche e geometrie complesse precedentemente irraggiungibili con la ceramica. Questa evoluzione tecnologica posiziona il carburo di silicio come materiale di elezione per i sistemi di depurazione dei gas di combustione di nuova generazione.
Data di pubblicazione: 20-03-2025