Regulowana porowatość prętów filtrujących z karbidu krzemu, rura filtracyjna do zanieczyszczeń w wodzie

1. Wprowadzenie do rury filtra węglika krzemu:

Rury filtra z węglika krzemu (SiC) to wysokowydajne elementy filtracyjne ceramiczne zaprojektowane do ekstremalnych warunków pracy. Są znane ze swojej wyjątkowej stabilności termicznej, wytrzymałości mechanicznej oraz odporności na korozję. Te właściwości czynią je preferowanym wyborem w filtracji gorących gazów, filtracji metali ciekłych oraz w wielu innych wymagających zastosowaniach przemysłowych, w których tradycyjne filtry metalowe lub polimerowe zawiodłyby.

2. Właściwości materiałowe rury filtra węglika krzemu:

Wyjątkowa wydajność rur SiC wynika z wewnętrznych właściwości materiału węglika krzemu:

• Wyjątkowa stabilność termiczna i odporność na wysokie temperatury: Filtry SiC mogą pracować ciągle w temperaturach do 1600°C w atmosferach utleniających, a nawet wyższych w środowiskach obojętnych lub redukujących. Są odporne na szok termiczny, co oznacza, że mogą wytrzymać gwałtowne zmiany temperatury bez pęknięć.
• Nadzwyczajna wytrzymałość mechaniczna: Posiadają bardzo wysoką wytrzymałość na ściskanie oraz dobrą wytrzymałość na zginanie w próbie trzypunktowej, co pozwala im wytrzymać znaczne różnice ciśnień i obciążenia mechaniczne podczas pracy oraz czyszczenia impulsem zwrotnym.
• Doskonała obojętność chemiczna i odporność na korozję: Węglik krzemu jest wysoce odporny na działanie kwasów, zasad i stopionych metali, co czyni go odpowiednim dla silnie korozyjnych środowisk.
• Wysoka twardość i odporność na zużycie ściernego: SiC to jeden z najtwardszych dostępnych materiałów, charakteryzujący się doskonałą odpornością na cząstki ścierne w strumieniach gazowych lub ciekłych.
• Kontrolowana porowatość i wysoka skuteczność filtracji: Rury są produkowane z dopasowanym rozkładem wielkości porów, zazwyczaj w zakresie mikrometrów, co umożliwia wysoce efektywną separację drobnych cząstek stałych.
• Długa żywotność: Połączenie tych właściwości skutkuje elementem filtrującym o znacznie dłuższej żywotności niż rozwiązania alternatywne, co zmniejsza przestoje i koszty konserwacji.

3. Zasada działania

Rury filtra SiC działają na zasadzie filtracji powierzchniowej.

• Cykl filtracji: Zanieczyszczona ciecz (gaz lub płyn) przepływa od zewnętrznej strony rury do wnętrza. Cząstki stałe są zatrzymywane na zewnętrznej powierzchni rury, tworząc tzw. „ciasto filtracyjne”, podczas gdy oczyszczona ciecz przechodzi przez porowatą ściankę z SiC i wypływa przez wewnętrzny kanał.
• Cykl czyszczenia (dla filtrów gazowych): W miarę upływu czasu, gromadzący się tort filtracyjny zwiększa spadek ciśnienia na filtrze. W celu regeneracji filtra, krótki impuls sprężonego powietrza lub gazu o wysokim ciśnieniu jest wstrzykiwany w kierunku przeciwnym (od wewnątrz na zewnątrz). Ten impuls usuwa tort filtracyjny, który opada do leżącego poniżej pojemnika i zostaje usunięty. Porowata struktura samej rury SiC pozostaje czysta i gotowa do następnego cyklu filtracji.

Główne typy rur filtrycznych z węglika krzemu (SiC):

• Rekrystalizowany węglik krzemu (RSiC): Wytwarzany poprzez spiekanie ziaren SiC w bardzo wysokich temperaturach bez dodawania środków spiekających. Powstaje dzięki temu czysty materiał o wysokiej czystości, charakteryzujący się doskonałą odpornością na wysoką temperaturę i czystością chemiczną, idealny do najbardziej wymagających zastosowań.
• Spiekany węglik krzemu (SSiC): Spiekany przy użyciu dodatków, co umożliwia spiekanie w niższych temperaturach. Rury SSiC często charakteryzują się jeszcze wyższą wytrzymałością mechaniczną i mogą być produkowane z bardzo precyzyjnymi oraz jednolitymi rozmiarami porów.
• Węglik krzemu z wiązaniem glinowym: Zawiera spoiwo glinowe, co czyni go bardziej opłacalnym, jednak ma nieco niższą odporność na temperaturę oraz stabilność chemiczną w porównaniu do RSiC i SSiC. Często stosowany do filtracji metali w stanie ciekłym.

Zalety rury filtrycznej z węglika krzemu:

• Niezawodność w trudnych warunkach: Niepoddająca się konkurencji wydajność w warunkach wysokiej temperatury, wysokiego ciśnienia oraz środowiskach korozyjnych.
• Wysoka skuteczność filtracji: Może usuwać cząstki o rozmiarach poniżej jednego mikrometra, zapewniając wysoką czystość produktu i spełniając rygorystyczne normy emisji środowiskowych.
• Trwałość i długi okres użytkowania: Odporny na szok termiczny, atak chemiczny oraz zużycie mechaniczne, co przekłada się na długą żywotność eksploatacyjną i niższy całkowity koszt posiadania.
• Łatwa regeneracja: sztywna struktura umożliwia bardzo skuteczne czyszczenie impulsem wstecznym, utrzymując stabilny, niski spadek ciśnienia przez tysiące cykli.
• Zwiększona wydajność procesu: w zastosowaniach takich jak zgazowanie węgla lub spalanie odpadów umożliwiają wyższe temperatury pracy, co poprawia odzysk energii i efektywność procesu.

6. Główne zastosowania

Filtracja gorących gazów:

• Zgazowanie węgla i produkcja gazu syntezowego: oczyszczanie surowego gazu syntezowego do użytku w turbinach lub syntezie chemicznej.
• Spalanie odpadów: usuwanie popiołu lotnego i szkodliwych cząstek (np. dioksyn, metali ciężkich) z gazów spalinowych.
• Piece cementowe i wapienne: filtracja gazów wylotowych z pieców.
  

Zgazowanie biomasy i piroliza.

Filtracja stopionego metalu:

Odlewnie: Stosowane w filtrach ceramicznych do odlewania aluminium, żelaza i stali w celu usuwania domieszek niemetalicznych (popioły, tlenki), znacząco poprawiając jakość i właściwości mechaniczne końcowego odlewu

produkt.

Przemysł chemiczny i petrochemiczny:

Filtracja chemicznych substancji żrących, katalizatorów oraz polimerów.

Ochrona środowiska:

Zaawansowana filtracja pyłów w ekstremalnych warunkach.   

  
Dane techniczne