1. עמידות בפני קורוזיה
חרירי FGDפועלים בסביבות קורוזיביות ביותר המכילות תחמוצות גופרית, כלורידים וכימיקלים אגרסיביים אחרים. קרמיקה מסיליקון קרביד (SiC) מפגינה עמידות יוצאת דופן בפני קורוזיה עם אובדן מסה של פחות מ-0.1% בתמיסות pH 1-14 (לפי בדיקת ASTM C863). בהשוואה לפלדת אל-חלד (PREN 18-25) וסגסוגות ניקל (PREN 30-40), SiC שומרת על שלמות מבנית ללא סדקים בקורוזיית מתח או שקעים, אפילו בחומצות מרוכזות בטמפרטורות גבוהות.
2. יציבות בטמפרטורה גבוהה
טמפרטורות הפעלה במערכות להסרת גופרית באמצעות גזי פליטה רטובים נעות בדרך כלל בין 60 ל-80 מעלות צלזיוס עם קפיצות עולות על 120 מעלות צלזיוס. קרמיקה SiC שומרת על 85% מחוזקה בטמפרטורת החדר ב-1400 מעלות צלזיוס, ועולה על קרמיקה מאלומינה (מאבדת 50% מחוזקה ב-1000 מעלות צלזיוס) ועל פלדות עמידות בחום. המוליכות התרמית שלה (120 W/m·K) מאפשרת פיזור חום יעיל, ומונעת הצטברות של מתח תרמי.
3. עמידות בפני שחיקה
עם קשיות ויקרס של 28 GPa וקשיחות שבר של 4.6 MPa·m¹/², SiC מציג עמידות מעולה בפני שחיקה כנגד חלקיקי אפר מרחף (Mohs 5-7). בדיקות שדה מראות שנחירי ה-SiC שומרות על שחיקה של <5% לאחר 20,000 שעות שירות, בהשוואה לבלאי של 30-40% בחרירי אלומינה וכשל מוחלט של מתכות מצופות פולימר תוך 8,000 שעות.
4. מאפייני זרימה
המשטח שאינו מרטיב של SiC המחובר בתגובה (זווית מגע >100°) מאפשר פיזור מדויק של תרחיף עם ערכי CV <5%. המשטח החלק במיוחד שלו (Ra 0.2-0.4μm) מפחית את ירידת הלחץ ב-15-20% בהשוואה לנחיר מתכת, תוך שמירה על מקדמי פריקה יציבים (±1%) לאורך זמן פעולה.
5. פשטות תחזוקה
האינרטיביות הכימית של SiC מאפשרת שיטות ניקוי אגרסיביות, כולל:
- סילון מים בלחץ גבוה (עד 250 בר)
- ניקוי אולטרסאונד עם תמיסות אלקליות
- עיקור בקיטור ב-150 מעלות צלזיוס
ללא סיכון של פגיעה בפני השטח, כפי שמקובל בפיה ממתכת מצופה או מרופדת פולימר.
6. כלכלת מחזור חיים
בעוד שהעלויות הראשוניות של פיות SiC גבוהות פי 2-3 מפלדת אל-חלד 316L סטנדרטית, אורך חיי השירות שלהן, העומד על 8-10 שנים (לעומת 2-3 שנים למתכות), מפחית את תדירות ההחלפה ב-70%. עלויות הבעלות הכוללות מציגות חיסכון של 40-60% על פני תקופות של 10 שנים, עם אפס זמן השבתה לתיקונים באתר.
7. תאימות סביבתית
SiC מדגים ביצועים ללא תחרות בתנאים קיצוניים:
עמידות בפני ריסוס מלח: 0% שינוי מסה לאחר 5000 שעות בדיקת ASTM B117
- פעולה בנקודת טל חומצית: עמידה באדי H2SO4 בטמפרטורה של 160°C
עמידות בפני הלם תרמי: שורד מחזורי כיבוי של 1000°C→25°C
8. תכונות נגד אבנית
המבנה האטומי הקוולנטי של SiC יוצר משטח לא ריאקטיבי עם קצב התייבשות נמוך ב-80% מאשר חלופות מתכת. מחקרים קריסטלוגרפיים מגלים כי משקעי קלציט וגבס יוצרים קשרים חלשים יותר (הידבקות <1 MPa) על SiC לעומת >5 MPa על מתכות, מה שמאפשר הסרה מכנית קלה יותר.
מסקנה טכנית
קרמיקה מסיליקון קרביד מתגלה כבחירת החומר האופטימלית עבור חרירי FGD באמצעות הערכה מקיפה של ביצועים:
- חיי שירות ארוכים פי 10 בהשוואה לחלופות מתכתיות
- הפחתה של 92% בתחזוקה לא מתוכננת
- שיפור של 35% ביעילות הסרת SO2 באמצעות דפוסי ריסוס עקביים
- עמידה מלאה בתקני פליטה של EPA 40 CFR חלק 63
עם טכניקות ייצור מתקדמות כמו סינטור בפאזה נוזלית וציפוי CVD, חרירי סיליקון קרביד מהדור הבא משיגים גימורי שטח תת-מיקרון וגיאומטריות מורכבות שלא היו ניתנות להשגה בעבר בקרמיקה. התפתחות טכנולוגית זו מציבה את סיליקון קרביד כחומר המועדף עבור מערכות ניקוי גזי פליטה מהדור הבא.
זמן פרסום: 20 במרץ 2025