1. 내식성
FGD 노즐황산화물, 염화물 및 기타 부식성 화학물질이 포함된 고부식성 환경에서도 작동합니다. 탄화규소(SiC) 세라믹은 pH 1~14 용액에서 질량 손실이 0.1% 미만으로 탁월한 내식성을 보입니다(ASTM C863 테스트 기준). 스테인리스강(PREN 18~25) 및 니켈 합금(PREN 30~40)과 비교했을 때, SiC는 고온의 고농도 산 환경에서도 공식이나 응력 부식 균열 없이 구조적 무결성을 유지합니다.
2. 고온 안정성
습식 배연 탈황 시스템의 작동 온도는 일반적으로 60~80°C이며, 120°C를 초과하는 스파이크도 발생합니다. SiC 세라믹은 1400°C에서 상온 강도의 85%를 유지하여 알루미나 세라믹(1000°C에서 강도 50% 감소) 및 내열강보다 성능이 뛰어납니다. 열전도도(120 W/m·K)는 효율적인 방열을 가능하게 하여 열응력 축적을 방지합니다.
3. 내마모성
28 GPa의 비커스 경도와 4.6 MPa·m¹/²의 파괴인성을 가진 SiC는 플라이애시 입자(모스 경도 5-7)에 대해 탁월한 내식성을 보입니다. 현장 시험 결과, SiC 노즐은 20,000시간 사용 후에도 5% 미만의 마모를 유지하는 반면, 알루미나 노즐은 30-40%의 마모를 보이고 폴리머 코팅 금속은 8,000시간 이내에 완전히 파손되는 것으로 나타났습니다.
4. 흐름 특성
반응 결합 SiC의 비습윤 표면(접촉각 >100°)은 CV 값이 5% 미만인 정밀한 슬러리 분산을 가능하게 합니다. 매우 매끄러운 표면(Ra 0.2-0.4μm)은 금속 노즐 대비 압력 강하를 15-20% 줄이는 동시에 장기 작동 시 안정적인 토출 계수(±1%)를 유지합니다.
5. 유지 보수의 용이성
SiC의 화학적 불활성으로 인해 다음을 포함한 공격적인 세척 방법이 가능합니다.
- 고압 물 분사 (최대 250bar)
- 알칼리성 용액을 이용한 초음파 세척
- 150°C 증기 살균
폴리머 라이닝이나 코팅된 금속 노즐에서 흔히 발생하는 표면 저하의 위험이 없습니다.
6. 수명주기 경제학
SiC 노즐의 초기 비용은 표준 316L 스테인리스 스틸보다 2~3배 높지만, 8~10년의 사용 수명(금속의 경우 2~3년) 덕분에 교체 빈도가 70% 감소합니다. 총 소유 비용은 10년 동안 40~60% 절감되며, 현장 수리 시 가동 중단 시간은 전혀 없습니다.
7. 환경적 적합성
SiC는 극한 조건에서도 탁월한 성능을 보여줍니다.
- 염수 분무 저항성: ASTM B117 테스트 5000시간 후 질량 변화 0%
- 산성 이슬점 작동: 160°C H2SO4 증기를 견딥니다.
- 열충격 저항성: 1000°C→25°C 급냉 사이클을 견뎌냅니다.
8. 스케일 방지 특성
SiC의 공유 결합 원자 구조는 금속 대체재보다 스케일링 속도가 80% 낮은 비반응성 표면을 생성합니다. 결정학적 연구에 따르면 방해석과 석고 증착물은 금속에서 5MPa 이상인 반면 SiC에서는 더 약한 결합(접착력 <1MPa)을 형성하여 기계적 제거가 더 용이합니다.
기술적 결론
실리콘 카바이드 세라믹은 포괄적인 성능 평가를 통해 FGD 노즐에 가장 적합한 소재로 부상했습니다.
- 금속 대체품보다 10배 더 긴 서비스 수명
- 계획되지 않은 유지관리 92% 감소
- 일관된 분무 패턴을 통해 SO2 제거 효율이 35% 향상되었습니다.
- EPA 40 CFR Part 63 배출 기준을 완벽하게 준수
액상 소결 및 CVD 코팅과 같은 제조 기술의 발전으로 차세대 SiC 노즐은 이전에는 세라믹에서 달성할 수 없었던 서브마이크론 표면 마감과 복잡한 형상을 구현하고 있습니다. 이러한 기술적 발전으로 탄화규소는 차세대 연도 가스 세정 시스템의 핵심 소재로 자리매김했습니다.
게시 시간: 2025년 3월 20일