1. Стійкість до корозії
Форсунки для димування газівпрацюють у висококорозійних середовищах, що містять оксиди сірки, хлориди та інші агресивні хімічні речовини. Кераміка з карбіду кремнію (SiC) демонструє виняткову корозійну стійкість з втратою маси менше 0,1% у розчинах з pH 1-14 (згідно з випробуваннями ASTM C863). Порівняно з нержавіючою сталлю (PREN 18-25) та нікелевими сплавами (PREN 30-40), SiC зберігає структурну цілісність без точкової утворення або корозійного розтріскування під напругою навіть у концентрованих кислотах за підвищених температур.
2. Стабільність до високих температур
Робочі температури в системах мокрого десульфуризації димових газів зазвичай коливаються в діапазоні 60-80°C з піками, що перевищують 120°C. Кераміка SiC зберігає 85% своєї міцності за кімнатної температури при 1400°C, перевершуючи алюмооксидну кераміку (втрачаючи 50% міцності до 1000°C) та жароміцні сталі. Її теплопровідність (120 Вт/м·K) забезпечує ефективне розсіювання тепла, запобігаючи накопиченню термічних напруг.
3. Зносостійкість
З твердістю за Віккерсом 28 ГПа та в'язкістю розтріскування 4,6 МПа·м¹/², SiC демонструє чудову стійкість до ерозії частинок золи (за Моосом 5-7). Польові випробування показують, що сопла з SiC зберігають знос <5% після 20 000 годин експлуатації, порівняно зі зносом 30-40% у соплах з глинозему та повним руйнуванням металів з полімерним покриттям протягом 8000 годин.
4. Характеристики потоку
Незмочувана поверхня реакційно-зв'язаного SiC (кут контакту >100°) забезпечує точне розподілення суспензії зі значеннями CV <5%. Її надгладка поверхня (Ra 0,2-0,4 мкм) зменшує падіння тиску на 15-20% порівняно з металевими форсунками, зберігаючи стабільні коефіцієнти виходу (±1%) протягом тривалої експлуатації.
5. Простота обслуговування
Хімічна інертність SiC дозволяє використовувати агресивні методи очищення, зокрема:
- Водяний струмінь високого тиску (до 250 бар)
- Ультразвукове очищення лужними розчинами
- Стерилізація парою при 150°C
Без ризику деградації поверхні, типового для металевих сопел з полімерним покриттям або футеруванням.
6. Економіка життєвого циклу
Хоча початкові витрати на форсунки з карбіду кремнію (SC) у 2-3 рази вищі, ніж на стандартну нержавіючу сталь 316L, їхній термін служби 8-10 років (порівняно з 2-3 роками для металів) зменшує частоту заміни на 70%. Загальні витрати на експлуатацію демонструють економію від 40 до 60% протягом 10-річних періодів, без простоїв для ремонту на місці.
7. Екологічна сумісність
SiC демонструє неперевершену продуктивність в екстремальних умовах:
- Стійкість до сольового туману: 0% зміна маси після 5000 годин випробувань за стандартом ASTM B117
- Робота до точки роси з кислотою: витримує пари H2SO4 при температурі 160°C
- Стійкість до термічних ударів: витримує цикли загартування від 1000°C до 25°C
8. Властивості проти накипу
Ковалентна атомна структура SiC створює нереактивну поверхню зі швидкістю утворення накипу на 80% нижчою, ніж у металевих альтернатив. Кристалографічні дослідження показують, що відкладення кальциту та гіпсу утворюють слабші зв'язки (адгезія <1 МПа) на SiC порівняно з >5 МПа на металах, що полегшує механічне видалення.
Технічний висновок
Завдяки комплексній оцінці характеристик, карбідкремнієва кераміка стала оптимальним матеріалом для форсунок для димлення газів (FGD):
- Термін служби в 10 разів довший, ніж у металевих альтернатив
- Зменшення незапланованого технічного обслуговування на 92%
- Покращення ефективності видалення SO2 на 35% завдяки стабільним режимам розпилення
- Повна відповідність стандартам викидів EPA 40 CFR Part 63
Завдяки вдосконаленню виробничих технологій, таких як рідкофазне спікання та покриття методом химічного осаду (CVD), форсунки SiC наступного покоління досягають субмікронної обробки поверхні та складної геометрії, раніше недосяжної в кераміці. Ця технологічна еволюція ставить карбід кремнію як матеріал вибору для систем очищення димових газів наступного покоління.
Час публікації: 20 березня 2025 р.