Verringerung von Korrosionsproblemen in Heizkraftwerken

Der Einsatz neuartiger Brennstoffe in kohlebetriebenen Kesseln hat zu weitreichenden Veränderungen bei der Ablagerungschemie von Brennöfen und Konvektorflächen geführt. Dies führt bei hohen Temperaturen letztendlich zu einer starken Korrosion der Oberflächen. Der Schwerpunkt des CORROSION-Projekts lag auf Überhitzer-Oberflächen. Hierbei wurde eine Antwort auf das genannte Problem gefunden, indem verschiedene bereits bestehende und neuartige Brennstoffzusätze während der Verbrennung von Biomasse getestet wurden.

In einem mit Holz beheizten Wirbelschichtkessel (Circulating Fluidised Bed Boiler – CFBB) wurden unter Verwendung verschiedener Brennstoffzusätze kurzfristige Korrosionstests durchgeführt. Diese Zusätze u.a. Kaolin, Schwefel sowie ein neuer experimenteller Zusatz – sollten die Korrosion eindämmen. Mit Hilfe von Messtechniken wie zum Beispiel der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) und dem neuen Verfahren der Insitu-Alkali-Chlorid-Überwachung (Insitu Alkali Chloride Monitoring – IACM) wurden die Abgase einer weiteren chemischen Analyse unterzogen.

Es wurden Proben von zwei stark korrosionsanfälligen Stellen im letzten Überhitzerrohr im Konvektionspass sowie im Zyklonenkreislaufsiegel entnommen. Diese Ablagerungsproben wurden mit Hilfe der Analysemethoden der Rasterelektronenmikroskopie (Scanning Electron Microscopy- SEM) bzw. der energiedispersiven Röntgenanalyse (EDX) untersucht. Die Untersuchungen zeigten, dass diejenigen Zusätze, die Schwefel enthalten, die Fähigkeit besitzen, den Alkalichlorid-Anteil in den Abgasen zu verringern, ebenso wie in Ablagerungen am Überhitzer, die zu einer verringerten Korrosion führen können.

Ein wesentlicher Nachteil bei der Verwendung dieser Schwefelzusätze besteht darin, dass sie zu einer Erhöhung des SO2-Gehaltes in den Abgasen führen können. Diese chemische Verbindung ist ein Vorläufer der Sulfate, die ein wichtiger Bestandteil der eingeatmeten Partikel in der Atmosphäre sind und als potentielle Schadstoffe gelten. Darüber hinaus könnte eine erhöhte Menge an SO2 zu einer stärkeren Korrosion bei niedrigen Temperaturen führen.

Dieser Nachteil könnte jedoch durch die Verwendung eines neuartigen Zusatzstoffes ausgeglichen werden, der lediglich zur Bildung einer akzeptablen Menge an SO2 führt. Diese Testmischung erwies sich als am effektivsten ohne negative Auswirkungen. Das vermarktungsfähige Endprodukt soll Kraftwerken angeboten werden, die mit Korrosionsproblemen zu kämpfen haben.

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Dr. Pamela Henderson
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