1. Odolnosť proti korózii
Dýzy FGDpracujú vo vysoko korozívnom prostredí obsahujúcom oxidy síry, chloridy a iné agresívne chemikálie. Keramika z karbidu kremíka (SiC) vykazuje výnimočnú odolnosť proti korózii s úbytkom hmotnosti menej ako 0,1 % v roztokoch s pH 1 – 14 (podľa testovania ASTM C863). V porovnaní s nehrdzavejúcou oceľou (PREN 18 – 25) a niklovými zliatinami (PREN 30 – 40) si SiC zachováva štrukturálnu integritu bez jamkovej korózie alebo praskania v dôsledku napätia, a to aj v koncentrovaných kyselinách pri zvýšených teplotách.
2. Stabilita pri vysokých teplotách
Prevádzkové teploty v systémoch mokrého odsirovania spalín sa zvyčajne pohybujú v rozmedzí 60 – 80 °C s výkyvmi presahujúcimi 120 °C. SiC keramika si pri 1400 °C zachováva 85 % svojej pevnosti pri izbovej teplote, čím prekonáva aluminovú keramiku (pri 1000 °C stráca 50 % pevnosti) a žiaruvzdorné ocele. Jej tepelná vodivosť (120 W/m·K) umožňuje efektívny odvod tepla a zabraňuje hromadeniu tepelného napätia.
3. Odolnosť voči opotrebovaniu
S tvrdosťou podľa Vickersa 28 GPa a lomovou húževnatosťou 4,6 MPa·m¹/² vykazuje SiC vynikajúcu odolnosť voči erózii voči časticiam popolčeka (Mohs 5-7). Prevádzkové testy ukazujú, že trysky SiC si po 20 000 prevádzkových hodinách udržiavajú opotrebenie <5 % v porovnaní s 30 – 40 % opotrebením v tryskách z oxidu hlinitého a úplným zlyhaním kovov s polymérovým povlakom do 8 000 hodín.
4. Charakteristiky prúdenia
Nezmáčací povrch reakčne viazaného SiC (kontaktný uhol > 100°) umožňuje presné rozptyľovanie suspenzie s hodnotami CV < 5 %. Jeho ultra hladký povrch (Ra 0,2 – 0,4 μm) znižuje pokles tlaku o 15 – 20 % v porovnaní s kovovými tryskami a zároveň zachováva stabilné koeficienty výtoku (± 1 %) počas dlhodobej prevádzky.
5. Jednoduchosť údržby
Chemická inertnosť SiC umožňuje agresívne metódy čistenia vrátane:
- Vysokotlakový vodný prúd (do 250 barov)
- Ultrazvukové čistenie alkalickými roztokmi
- Sterilizácia parou pri 150 °C
Bez rizika degradácie povrchu, čo je bežné pri kovových tryskách s polymérovou výstelkou alebo povlakom.
6. Ekonomika životného cyklu
Zatiaľ čo počiatočné náklady na trysky SiC sú 2 – 3× vyššie ako pri štandardnej nehrdzavejúcej oceli 316L, ich životnosť 8 – 10 rokov (oproti 2 – 3 rokom pri kovoch) znižuje frekvenciu výmeny o 70 %. Celkové náklady na vlastníctvo vykazujú úsporu 40 – 60 % počas 10-ročného obdobia s nulovými prestojmi na opravy na mieste.
7. Environmentálna kompatibilita
SiC vykazuje bezkonkurenčný výkon v extrémnych podmienkach:
- Odolnosť voči soľnej hmle: 0 % zmena hmotnosti po 5 000 hodinách testovania podľa normy ASTM B117
- Prevádzka pri rosnom bode: Odoláva výparom H2SO4 s teplotou 160 °C
- Odolnosť voči tepelným šokom: Prežije cykly kalenia 1000 °C → 25 °C
8. Vlastnosti proti usadzovaniu vodného kameňa
Kovalentná atómová štruktúra SiC vytvára nereaktívny povrch s rýchlosťou odlupovania o 80 % nižšou ako pri kovových alternatívach. Kryštalografické štúdie ukazujú, že usadeniny kalcitu a sadry tvoria slabšie väzby (adhézia <1 MPa) na SiC v porovnaní s >5 MPa na kovoch, čo umožňuje jednoduchšie mechanické odstránenie.
Technický záver
Kremíkovo-karbidová keramika sa na základe komplexného hodnotenia výkonnosti javí ako optimálna voľba materiálu pre trysky FGD:
- 10× dlhšia životnosť ako kovové alternatívy
- 92 % zníženie neplánovanej údržby
- 35% zlepšenie účinnosti odstraňovania SO2 vďaka konzistentným rozprašovacím vzorcom
- Úplný súlad s emisnými normami EPA 40 CFR časť 63
Vďaka pokrokovým výrobným technikám, ako je spekanie v kvapalnej fáze a CVD povlakovanie, dosahujú trysky SiC novej generácie submikrónové povrchové úpravy a zložité geometrie, ktoré boli predtým v keramike nedosiahnuteľné. Tento technologický vývoj stavia karbid kremíka medzi preferované materiály pre systémy čistenia spalín novej generácie.
Čas uverejnenia: 20. marca 2025