1. 耐食性
FGDノズル硫黄酸化物、塩化物、その他の強力な化学物質を含む、腐食性の高い環境で動作します。炭化ケイ素（SiC）セラミックは、pH 1～14の溶液中で質量損失が0.1%未満という優れた耐食性を示します（ASTM C863試験による）。ステンレス鋼（PREN 18～25）やニッケル合金（PREN 30～40）と比較して、SiCは高温の濃酸中でも孔食や応力腐食割れを起こさず、構造的完全性を維持します。
2. 高温安定性
湿式排ガス脱硫システムの運転温度は通常60～80℃ですが、120℃を超えるピーク温度に達することもあります。SiCセラミックは1400℃でも室温の85%の強度を維持し、アルミナセラミック（1000℃で強度が50%低下）や耐熱鋼よりも優れた性能を発揮します。また、熱伝導率（120 W/m·K）が高いため、効率的な放熱が可能で、熱応力の蓄積を防ぎます。
3. 耐摩耗性
ビッカース硬度28GPa、破壊靭性4.6MPa·m¹/²のSiCは、フライアッシュ粒子（モース硬度5～7）に対して優れた耐侵食性を示します。フィールドテストでは、SiCノズルは20,000時間使用後も5%未満の摩耗を維持するのに対し、アルミナノズルでは30～40%の摩耗、ポリマーコーティングされた金属では8,000時間で完全に破損することが示されています。
4. フロー特性
反応結合SiCの非濡れ性表面（接触角>100°）により、CV値<5%の高精度スラリー分散を実現します。超平滑表面（Ra 0.2～0.4μm）により、金属ノズルと比較して圧力損失を15～20%低減し、長期運転においても安定した排出係数（±1%）を維持します。
5. メンテナンスの容易さ
SiC は化学的に不活性であるため、次のような強力な洗浄方法が可能です。
- 高圧水ジェット（最大250バール）
- アルカリ溶液による超音波洗浄
- 150℃の蒸気滅菌
ポリマーライニングまたはコーティングされた金属ノズルによくある表面劣化の危険がありません。
6. ライフサイクル経済学
SiCノズルの初期コストは標準的な316Lステンレス鋼の2～3倍ですが、耐用年数は8～10年（金属は2～3年）と長く、交換頻度を70%削減します。現場修理によるダウンタイムはゼロで、総所有コストは10年間で40～60%削減されます。
7. 環境適合性
SiC は極限の条件下でも比類のない性能を発揮します。
- 塩水噴霧耐性：ASTM B117試験5000時間後でも質量変化0%
- 酸露点動作：160°CのH2SO4蒸気に耐えます
- 耐熱衝撃性：1000°C→25°Cの急冷サイクルに耐える
8. スケール防止特性
SiCの共有結合原子構造は、金属代替品と比較してスケーリング速度が80%低い非反応性表面を形成します。結晶構造解析の結果、方解石と石膏の堆積物は、金属では5MPaを超えるのに対し、SiCでは1MPa未満の弱い結合を形成するため、機械的な除去が容易になることが明らかになりました。
技術的な結論
包括的な性能評価により、炭化ケイ素セラミックが FGD ノズルに最適な材料として選択されました。
- 金属製の代替品に比べて10倍の長寿命
- 計画外メンテナンスの92%削減
- 一貫した噴霧パターンによりSO2除去効率が35%向上
- EPA 40 CFR Part 63排出ガス基準に完全準拠
液相焼結やCVDコーティングといった製造技術の進歩により、次世代SiCノズルは、これまでセラミックでは実現できなかったサブミクロンの表面仕上げと複雑な形状を実現しています。この技術革新により、炭化ケイ素は次世代の排ガス浄化システムに最適な材料として位置付けられています。
投稿日時: 2025年3月20日