1. Коррозионная стойкость
Сопла ДДГЭксплуатируются в высококоррозионных средах, содержащих оксиды серы, хлориды и другие агрессивные химические вещества. Керамика из карбида кремния (SiC) демонстрирует исключительную коррозионную стойкость, теряя массу менее 0,1% в растворах с pH от 1 до 14 (согласно испытаниям ASTM C863). По сравнению с нержавеющей сталью (PREN 18-25) и никелевыми сплавами (PREN 30-40), SiC сохраняет структурную целостность без образования язв и коррозионного растрескивания под напряжением даже в концентрированных кислотах при повышенных температурах.
2. Стабильность при высоких температурах
Рабочие температуры в системах влажной десульфурации дымовых газов обычно находятся в диапазоне 60–80 °C, а пики достигают более 120 °C. Керамика на основе карбида кремния сохраняет 85% прочности при комнатной температуре при 1400 °C, превосходя по своим показателям алюмооксидную керамику (теряющую 50% прочности при 1000 °C) и жаропрочные стали. Её теплопроводность (120 Вт/м·К) обеспечивает эффективное рассеивание тепла, предотвращая возникновение термических напряжений.
3. Износостойкость
Карбид кремния (SiC) обладает твёрдостью по Виккерсу 28 ГПа и вязкостью разрушения 4,6 МПа·м¹/², что обеспечивает превосходную эрозионную стойкость к частицам летучей золы (твёрдость по Моосу 5–7). Полевые испытания показывают, что сопла из карбида кремния сохраняют износ менее 5% после 20 000 часов эксплуатации, в то время как сопла из оксида алюминия изнашиваются на 30–40%, а металлы с полимерным покрытием полностью выходят из строя в течение 8000 часов.
4. Характеристики потока
Несмачиваемая поверхность реакционно-связанного SiC (угол смачивания >100°) обеспечивает точное диспергирование суспензии со значениями CV <5%. Её сверхгладкая поверхность (Ra 0,2–0,4 мкм) снижает падение давления на 15–20% по сравнению с металлическими соплами, сохраняя при этом стабильные коэффициенты расхода (±1%) в течение длительного времени эксплуатации.
5. Простота обслуживания
Химическая инертность SiC позволяет использовать агрессивные методы очистки, в том числе:
- Струя воды высокого давления (до 250 бар)
- Ультразвуковая очистка щелочными растворами
- Стерилизация паром при 150°C
Отсутствие риска разрушения поверхности, характерного для металлических сопел с полимерным покрытием или футеровкой.
6. Экономика жизненного цикла
Хотя первоначальные затраты на сопла из карбида кремния (SiC) в 2–3 раза выше, чем на стандартные сопла из нержавеющей стали 316L, их срок службы составляет 8–10 лет (по сравнению с 2–3 годами для металлических сопел), что снижает частоту замены на 70%. Общая стоимость владения сокращается на 40–60% за 10 лет, при этом простои на ремонт на месте отсутствуют.
7. Экологическая совместимость
SiC демонстрирует непревзойденную производительность в экстремальных условиях:
- Стойкость к солевому туману: 0% изменение массы после 5000 часов испытаний ASTM B117
- Эксплуатация при кислотной точке росы: выдерживает пары H2SO4 при температуре 160°C
- Стойкость к термическому удару: выдерживает циклы закалки 1000°C→25°C
8. Противонакипные свойства
Ковалентная атомная структура SiC создаёт инертную поверхность с коэффициентом образования отложений на 80% ниже, чем у металлических аналогов. Кристаллографические исследования показывают, что отложения кальцита и гипса образуют более слабые связи (адгезия <1 МПа) на SiC по сравнению с >5 МПа на металлах, что облегчает их механическое удаление.
Техническое заключение
Керамика на основе карбида кремния является оптимальным материалом для сопел ДДГ по результатам комплексной оценки эксплуатационных характеристик:
- Срок службы в 10 раз дольше, чем у металлических аналогов
- Сокращение внепланового обслуживания на 92%
- Повышение эффективности удаления SO2 на 35% за счет постоянных схем распыления
- Полное соответствие стандартам выбросов EPA 40 CFR Часть 63
Благодаря передовым технологиям производства, таким как жидкофазное спекание и химическое осаждение из газовой фазы (CVD), сопла нового поколения из карбида кремния позволяют получать субмикронную чистоту поверхности и сложную геометрию, ранее недостижимую для керамики. Этот технологический прогресс делает карбид кремния предпочтительным материалом для систем очистки дымовых газов нового поколения.
Время публикации: 20 марта 2025 г.