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 점식이나 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 워터젯(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 긴 수명(금속의 경우 2~3년)으로 교체 빈도를 70%까지 줄여줍니다. 총 소유 비용(TCO)은 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 5 MPa 이상인 반면 SiC에서는 접착력이 약하여(접착력 <1 MPa) 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% 향상됨
- EPA 40 CFR Part 63 배출 기준을 완벽하게 준수합니다.
액상 소결 및 CVD 코팅과 같은 제조 기술의 발전으로 차세대 SiC 노즐은 세라믹으로는 이전에는 불가능했던 서브마이크론 표면 마감과 복잡한 형상을 구현하고 있습니다. 이러한 기술적 발전으로 탄화규소는 차세대 연도가스 세정 시스템의 핵심 소재로 자리매김했습니다.
게시 시간: 2025년 3월 20일