UNDERSÖKNING AV RÖKGASSIDIG LÅGTEMPERATURKORROSION I AVFALLSPANNA. Daniel L. Appelbom

Transkript

1 UNDERSÖKNING AV RÖKGASSIDIG LÅGTEMPERATURKORROSION I AVFALLSPANNA Daniel L. Appelbom EN1816 Examensarbete, 30 hp Civilingenjörsprogrammet i Energiteknik, 300 hp VT 2018

2

3 Examensarbete Undersökning av rökgassidig lågtemperaturkorrosion i avfallspanna Thesis Project Investigation of Low-temperature Corrosion in a Waste Incinerator Titel: Undersökning av rökgassidig lågtemperaturkorrosion i avfallspanna Författare: Daniel L. Appelbom Examensarbete, 30 hp Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, UmU Civilingenjörsprogrammet i Energiteknik, 300 hp Handledare: Markus Broström, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik Universitetslektor Erik Torshage, Umeå Energi (Värmeavdelningen) Miljöingenjör Examinator: Robert Eklund c 2018 Daniel L. Appelbom

4 Till mina föräldrar och min bortgångne farbror...

5 Sammanfattning Kraftvärmeproduktion med avfallspanna har visat sig vara ett effektivt sätt att lösa både problemen med den ständiga avfallsgenereringen och behovet av mer hållbar energiproduktion. Men med styrningar och lagstadganden mot deponeringar samt utsläpp, måste en allt större inkommande mängd avfall hanteras. Befintliga anläggningar får en allt högre belastning, som leder till mer frekventa driftproblem än normalt. Avfall, som är ett problematiskt bränsle bl.a. till följd av inhomogenitet och innehåll av skadliga ämnen, skapar ett större slitage i pannans förbrännings- och rökgasdelar. Detta arbete syftar till att undersöka den typ av lågtemperaturkorrosion som uppstår i Umeå Energis avfallspannas ekonomiser, på Dåva 1. Målet är att införskaffa mer kunskap om det ammoniumsalt (NH 4 Cl) vars beläggningsbildning orsakar försämrad värmeöverföring, korrosion och materialförbrukning som följd. Rapporten är uppdelad i tre delar, där en sammanfattning av avfallsanläggningen, förbränningsprocessen samt de problem som uppstår i ekonomisern, inleder arbetet. I den andra delen förbereds och genomförs två enskilda korrosionssondmätningar i avfallspannan, samt en extern studie av stilleståndskorrosion[relativ luftfuktighet (RH): 90 %, T =25 C]. Samtliga sondexponeringar genomfördes med tre individuellt kylda sondringar (75, 100 och 125 C). Även en beräkning av syradaggpunktstemperaturen hos rökgasfraktionen SO 2, utfördes med erhållen rökgasdata från sondmätningsperioden. Den tredje delen omfattar analysen av beräkningen och provresultaten från ett svepelektronmikroskop (SEM) med tillhörande energidispersiv röntgen (EDX)-utrustning. Mängden klor (Cl) i avfallet tillsammans med oreagerad ammoniak (NH 3 ), som tillsätts för att reducera NO X -föreningar, gav upphov till saltet. Den omgivande mängden gaser var anledningen till att saltet, med hygroskopiska egenskaper, kunde adsorbera kondens för att skapa korrosiv elektrolyt. Temperaturberäkningen av syradaggpunkten visade att ingen kondenseringsrisk förelåg, däremot var resultatet högst osäkert. Temperaturen på ekonomiserns kallaste delar avgjorde kondenseringsgraden, där en temperaturgradient i den exponerade sondens axelriktning förekom. Saltbildningen tilltar drastiskt mellan 100 och 125 C, i riktning mot den kallaste delen av sonden. En mer precis temperaturangivelse kunde inte göras. SEM-analysen visade att resultaten från stilleståndsstudien hade en utbredd korrosion med höga halter av järnoxider (F eo) i beläggningslagret. Mätningen med endast sondexponering hade mer intakt beläggning med högre halt klor (Cl). Slutsaser som kunde dras var att salt bildas vid alla mättemperaturer, men med en varierande samt temperaturberoende lagertjocklek. Däremot erhölls en stor insikt om hur betydande den omgivande fukten var för korrosionsförloppet. Umeå Energi kan med fördel utvärdera all sotning/rengöring med vatten på lågtemperaturdelarna, för att försöka begränsa kvarvarande mängd fukt. Nyckelord: avfallspanna, sondmätning, stilleståndskorrosion, rökgassidig lågtemperaturkorrosion i

6 Abstract Combined heat and power plants with combustion of waste have proven to be an efficient way to solve problems related to waste generation, as well as a demand for sustainable energy production. But with regulations and laws against certain waste disposals and pollutions, an increasing need of waste managing become a reality. Existing facilities becomes strained and gain more process problems, since waste as a fuel is problematic, due to its inhomogeneity and containment of hazardous compounds. The largest amount of material wear occurs in the combustion and flue gas sections of the facility. The purpose of this project was to investigate the type of low-temperature corrosion that occurs in the economizer section in Umeå Energi s boiler, Dåva 1. The aim was to gather more knowledge about the ammonium salt, ammonium chloride (NH 4 Cl), which causes deposits and corrosion that reduces heat transfer and also damages the material in the boiler part. This report was divided into three sections. The first part compiles the relevant theory, the second part contains the preparations and conductions of practical parts, such as corrosion probing in the boiler and a standstill corrosion study (Relative humidity, RH: 90 %, T =25 C). All corrosion probe tests were conducted with three individual test sample rings (75, 100 and 125 C), each cooled with pressurized air. A calculation of dew point temperatures of the flue gas fraction of SO 2, with data from the on-line sampling of flue gas content, within the test period, was also made. The third and last part was the analysis of the calculations and the examination of the test results from the probe tests. The examination was done with a scanning electron microscope (SEM) with an additional Energy dispersive X-ray (EDX) module. Chloride (Cl) in the combusted waste along with excess amounts of ammonia (NH 4 ) from the NO X reduction, caused possible salt components i the flue gas. The coldest part of the economizer, determined the rate of condensing compounds. Surrounding amounts of gas compounds, which resulted in the deposition of the salt (with hygroscopic properties), could also lead to adsorption of gas condensation. This formed corrosive electrolytes. The calculations of dew points gave temperatures with no risk of condensing acids, but with a highly uncertain result. The forming of the salt occurred all over the probe, with increasing amounts between 100 and 125 C and increasing deposit layers towards the cold end of the probe. Therefore an axial temperature gradient was present. A precise salt forming temperature could not be decided. SEM proved that the standstill tests had the most extreme corrosions[high levels of iron oxides (F eo)]. The test with only flue gas exposure, resulted in more intact deposits and less corrosion[high levels of chloride (Cl)]. It could be concluded that salt was formed at all tested temperatures, with a variation of deposit thickness in relation to the temperature of the test surface. The amount of moisture together with deposits had a considerable impact on the overall corrosion process. Umeå Energy are advised to evaluate the maintenance procedures (e.g. de-carbonization that uses water). All actions that reduce the time of standstill corrosions, due to a wet boiler part, are encouraged. ii

7 Förord Detta är min rapport för examensarbetet som pågick under vårterminen, under läsperiod tre och fyra, vid Umeå universitet. Arbetet omfattades av 30 hp och utgjorde ett av de sista momenten på Civilingenjörsprogrammet i Energiteknik vid institutionen för tillämpad fysik och elektronik. Umeå Energi AB var uppdragsgivare och kraftvärmeverket Dåva 1 var huvudarbetsplats. En lång och omfattande studietid, med åtskilliga mängder av kunskap och lärdomar, går mot sitt slut. Det avslutande momentet har sannerligen varit en enorm utmaning, därför är det på sin plats att fördela ut tacksamhet. Först och främst vill jag tacka min handledare, Markus Broström vid Umeå universitet. Hans otroliga stöd och hjälp, i form av expertis inom ämnet och en givande dialog, har varit högst nödvändigt i allt problemlösande. Jag vill också tacka min handledare, Erik Torshage på Umeå Energi, för att han alltid tagit sig tid att erbjuda hjälp med allt från arbetsutrustning till projektfrågor. Ett stort tack riktas också till Erik Eriksson på Umeå Energi samt Peter på Delete, för deras specifika kunskaper om de relevanta panndelarna i Dåva 1. Ett tack går också ut till Åsa Benckert och Eva Wiedermann, båda på Umeå Energi, för bidragande av data och svar på diverse allmänna frågor. Jag tackar övrig personal på Umeå Energi för hjälpsamhet samt vänliga bemötanden under min arbetstid på anläggningen. Slutligen vill jag tacka mina studiekamrater, mina föräldrar, syskon samt alla stöttande vänner och bekanta. Utan er hade jag inte kunnat hantera både mina studier och min familjs vedermödor. Daniel L. Appelbom Umeå, maj 2018 iii

8 Innehåll Sammanfattning Abstract Förord i ii iii 1 Inledning Bakgrund Motivering Syfte och mål Avgränsningar Kraftvärme från avfall Rosterpanna Avfall Förbränning Rökgasrening Additiv Filter Skrubbrar och rökgaskondensering Emissionsmätningar Dåva 1, drift och korrosionsproblem Utformning Ekonomiser Drift Intermittent drift Driftavbrott Rökgasinnehåll Saltbildning Stökiometri Temperatur Korrosion Hög temperatur Låg temperatur Stillestånd Syradaggpunkter Underhåll och åtgärder Sotning Sotningsmetoder Rengöring Nuvarande åtgärder

9 4.3.1 Additiv Underhåll Panndelsbyte Metod Rökgasmätningar och daggpunktsberäkningar Korrosionssond Korrosionsmätningar Mätning 1 - Med stilleståndskorrosion Mätning 2 - Endast sondmätning Provberedning Analys av sondprover SEM - EDX Analysmetod Resultat Syradaggpunkter Sondmätningar Mätning 1 - Exponering och stilleståndskorrosion Mätning 2 - Enbart exponering Stilleståndskorrosion Endast sondmätning SEM Analys Mätning 1 - Med stilleståndskorrosion Mätning 2 - Endast sondmätning Diskussion Möjliga åtgärder Slutsatser 53 9 Förslag på framtida arbeten Referenslista Bilagor Bilaga A

10 1 Inledning Att utvinna och använda energi har en varierad påverkan på den omgivande miljön. Den problematik och de olika grader av påverkan som uppstår beror helt på typen av energiproduktion som hamnar i fokus. Främst handlar problematiken om utsläpp och förbrukande av resurser [1] [2]. I ett tidigare agerande har Sveriges regering därför beslutat om införandet av ett omfattande miljömålssystem [3], bestående av bl.a. 16 miljömål med enskilda styrningar och direktiv. Miljömålssystemet verkar och arbetar för en mer hållbar och långsiktig miljöpåverkan och energiomsättning. Ett antal av de styrningar och direktiv som avser en hållbar produktion samt användning av energi, finns återgivna i ett av miljömålen; God bebyggd miljö [4]. Särskild fokus läggs bl.a. på att energi och naturresursers användning..sker på ett effektivt, resursbesparande och miljöanpassat sätt för att på sikt minska och att främst förnybara energikällor används [1]. Det ställs därför enorma krav på att kapaciteten och effektiviteten hos förnybara energikällor i Sverige möter upp det växande behovet [2] [3]. De tidigaste formerna av avfallsförbränning var direkta ageranden för att reducera de växande sopbergen. Effektivare framställningsmetoder möjliggjorde en växande omsättning av resurser, som skog, mineraler och andra tillgångar. Med diverse växande industriprocesser, tillkom därför ett konsumtionssamhälle med kortsiktiga lösningar på avfallsproblem. De goda tillgångarna på råvaror och de låga produktionskostnaderna ledde inledningsvis till att återvinning eller återanvändning av material inte var angeläget. Men den tilltagande mängden av sopor resulterade i ett ökat fokus på att förbättra processer för avfallshantering och deponier [5]. År 1903 togs den första avfallsförbränningssanläggningen i bruk i Lövsta, destruktionsförbränning fortsatte dock vara lösningen på många andra deponier till följd av befintliga avfallskvantiteter. Fram till och med 1960 togs ännu en anläggning i bruk samtidigt som enskild uppvärmning hastigt började övergå till fjärrvärmeuppvärmning. Vidare ersattes oljeberoendet nästan helt, med en diversifierad resursbas bestående av biomassa- och avfallsförbränning för värmeproduktion, fram t.o.m [5] [6]. Den största förändringen inträffade mellan åren 1960 och 1985, då ytterliggare 25 anläggningar tillkom. Dock skulle utbyggnaden bromsas från och med ett moratorie, 1985, bl.a. till följd av insikten kring dioxiners och tungmetallers inverkan på omgivningen. Även lagstadgade krav på ansvar hos energiproducenter infördes. Följande incitament för en hållbarare samhällsutveckling, återfinns i kretsloppsprepositionen från 1992/93 [7] [8], minskade avfallsmängder renare produktion mer miljöanpassade produkter ökad återvinning och slutna kretslopp Övriga införda regulationer, som banade väg för en ökad energiåtervinning av avfall, var: införandet av en skatt på deponerat avfall från och med år 2000, ett förbud att deponera brännbart avfall som trädde i kraft år 2002 och ett förbud att deponera organiskt avfall till 2005 [5] [9]. Den väl etablerade avfallshanteringsprocessen, med tillhörande rökgasrening 1

11 efter förbränning, har lett till att den egna uppkomsten av avfall ej är tillräcklig. Import av avfall från bl.a. Norge, England och Irland sker därför över tid [10] [11] [12]. Figur 1 Trendutveckling och egenskaper, hos energiåtervunna avfallsmängder och energiproduktion ur avfall i Sverige, under perioden [10]. I Fig. 1, kan mängden energiåtervunnet avfall samt energiproduktion ur avfallet observeras. Den svaga ökningen av energiåtervunnet hushållsavfall beror främst på en omfattande källsortering och materialåtervinning. Att totala mängden avfall till energiåtervinning ökar, beror dels på att deponering minskar (till följd av styrningar och bättre avfallshantering) och även då kapaciteten för att energiåtervinna i Sverige är större än den inhemska tillgången på avfall att förbränna [10] [12]. En stor avgörande faktor hos energianläggningar med avfallsförbränning är att de hanterar två befintliga problem samtidigt, själva avfallshanteringen och energiproduktionen. Optimeringar i olika panndelar (t.ex. mer omfattande värmeuttag), leder till reducerade värmeförluster och effektivare energiproduktion. År 2016 fanns 34 anläggningar för förbränning av avfall i drift, med fler utbyggnader på gång som höjer kapaciteten för hantering ytterligare [10]. 1.1 Bakgrund Den förväntade ökningen av kraftvärmeproduktion med avfallsförbränning skapar ett högt tryck på befintliga anläggningar, gällande drift och underhåll. Dåva 1 är en kraftvärmeproducerande rosterpanna på Umeå Energis kraftvärmeverk, med avfall som huvudbränsle. Pannan är också försedd med en våt rökgaskondensering för att, på ett så effektivt sätt som möjligt, kunna utvinna energin från bränslet. Avfallet, som bränsletyp, är heterogent och har ett högt innehåll av föroreningar. Tillsammans med en hög förbränningstemperatur skapar detta enorma påfrestningar för pannmaterialena, bl.a. med beläggning 1 och korrosionsproblem. Ett återkommande problem i Dåva 1 är en typ av 1 Kan även benämnas som avlagring, påväxt eller påslag. 2

12 korrosion som bildas i pannförloppets senare delar. Under värmeväxlingen, på de kallare ytorna, tilltar vissa olika korrosiva beläggningar som minskar pannans tillgänglighet och ökar underhållskostnaderna. År 2016 genomfördes ett examensarbete som riktade in sig på att undersöka och riskbedömma lågtemperaturkorrosion i Dåvapannornas ekonomisers. I huvudsak förväntades svavelhaltiga korrosionsbeläggningar, men det upptäcktes att korrosioner bestående av ammoniumsalter utgjorde ett avsevärt större problem. Ammoniumsalterna utgjorde större delen av beläggningen och exponerad sondutrustning som lämnats i rumstemperatur, visade spår av förvärrad korrosion. Det blev tydligt att graden av korrosion varierade till följd av den omgivande miljön. 1.2 Motivering Beläggningar och korrosion är ett ihållande problem som begränsar livslängden hos drabbade panndelar. Mycket begränsade kunskaper om lågtemperaturkorrosion på ekonomiserdelar resulterar i att inga tillräckliga eller systematiska åtgärder görs. Arbete som leder till realistiska samt genomförbara åtgärder kan resultera i en effektivare och mer hållbar drift, vilket gynnar Umeå energi både miljömässigt och ekonomiskt. 1.3 Syfte och mål Syftet med detta arbete är främst att undersöka samt införskaffa mer kunskap kring de korrosiva saltbeläggningarna som tilltar på avfallspannans lågtemperaturdelar. Målet består av att redogöra för de mer exakta förhållandena kring ammoniumkloridernas bildning/kondensation samt påverkande/bidragande faktorer. Slutligen skall även förslag på åtgärder ges, med hänsyn till erhållen kunskap, mätningsresultat samt analysen av dessa. En rapport i tre delar utgör det genomförda arbetet. Rapportens första del består av en strukturerad, teoretisk sammanställning där kunskap bakom processen, problemen och hur nuvarande hantering sker. Andra delen utgörs av två genomförda sondmätningar med tillhörande följdexperiment; I Endast saltbildning och korrosion (i pannmiljö) II Saltbildning och korrosion (i pannmiljö), följt av stilleståndskorrosionsstudie (i experimentmiljö) Den tredje delen består utav en resultatanalys, en jämförelse med den teoretiska delen och slutligen en sammanställning för att kunna utvärdera och dra relevanta slutsatser som är okända för beställaren/uppdragsgivaren i dagsläget. 1.4 Avgränsningar Pannan med tillhörande rökgasrening i Dåva 1 har en unik utformning och drift. Erhållna resultat bör därför beaktas med en vetskap av att avvikelser jämfört med andra anläggningar förekommer. Sondmätningar som utfördes bör ses som stickprov, med hänsyn till mättiden, årstiden, den övergripande avfallsammansättningen och de rådande halterna av ämnen i rökgaserna. Teoretiska beräkningar av syradaggpunkter i rökgaserna, med befintlig data, gjordes med ett samband som ger en hög osäkerhet i resultatet. 3

13 2 Kraftvärme från avfall Följande kapitel avser att ge en övergripande redogörelse av el- och värmeproduktion, med avfall som bränsle. Förbränningsprocessen samt rökgasreningen, med de typiska processmomenten, förklaras kortfattat och översiktligt. Vidare redogörs förloppet hos beläggningsbildning och korrosionsproblematik genomgående, för att ge en god generell uppfattning om de förhållanden som råder. 2.1 Rosterpanna Av de olika förekommande panntyperna för fastbränsle är rosterpannan den äldsta samt en av de vanligast förekommande. Energin utvinns ur bränslet genom en exoterm reaktion. Med höga förbränningstemperaturer är denna panntyp särskilt lämplig för problematiska bränslen, t.ex avfall. Själva rostret, som kan vara fast, rörligt eller med lutning, utgörs av ett galler (med metallstavar). Luft tillförs genom hål i eller mellan stavarna och tillförseln av luft och bränsle styr sedan förbränningseffekten [13] [14] Avfall Det avfall som går till förbränning utgörs, som tidigare nämnt huvudsakligen av två fraktioner; hushållsavfall och verksamhetsavfall. Hushållsavfallet utgörs mestadels av köks-, grov- och trädgårdssopor som uppkommer i bostäder, skolor samt andra faciliteter. Verksamhetsavfallet uppkommer hos industrier och andra näringsidkare. Detta avfall kommer generellt sett i större kvantiteter, med mer homogena beståndsdelar (t.ex. trä, papper, plast och textil). Olika fraktioner av hushållsavfall och verksamhetsavfall i en anläggnings förbränning styr därför faktorer som; energiinnehåll, fukthalt och grad av negativ påverkan på pannan [15] [16] [17]. Avfall klassas som ett heterogent bränsle och skapar en problematik till följd av ett varierat innehåll av olika ämnen. Höga halter av bl.a klor (Cl), alkali och andra tungmetaller blir skadliga i förbränningsprocessen då de, tillsammans med andra ämnen, kan orsaka kraftiga beläggningar och korrosion [14] [12] [18]. 2.2 Förbränning Med avfall som bränsle ställs en serie lagstadgade krav på energiproducenten. Förbränningen får endast ske i specialutrustade förbränningsanläggningar som uppfyller de förordningar och krav som gäller [19] [20]. De höga temperaturerna reducerar bl.a. bildandet av dioxiner och andra skadliga/farliga komponenter som bildas vid förbränningen. Därmed måste extra motståndskraftigt stål användas i själva förbränningsdelen, eftersom det inhomogena avfallet och den höga temperaturen påfrestar roster och pannväggar. Förbränningen resulterar i ask- samt rökgasbildning. Fast aska samlas upp och förs bort och luftburen aska, s.k. flygaska, transporteras vidare genom rökgasstråket. Bottenaska som smälter på rostret kan bilda slagg, vilket skapar problem med t.ex. en ojämn förbränning. Flygaskan passerar konvektionsytorna i förbränningens senare delar, där beläggningar från deponering och kondensering inträffar. Rökgasen transporteras sedan vidare till reningsprocesserna. [21] [22]. 4

14 2.3 Rökgasrening Detta underkapitel redogör för de vitala delarna som utgör rökgasreningsprocessen Additiv I syfte att förbättra förbränningen, optimera driften och reducera problematiska föreningar som uppkommer vid rökgasbildningen kan olika metoder tillämpas, där de två vanligaste metoderna redogörs i punkterna nedan. Principen går huvudsakligen ut på att tillsätta olika sk. reduktionsmedel och uppnå en önskad reaktion som reducerar eller binder särskilda skadliga föreningar, vilket reducerar kväveoxider (NO X ) [23] [18] [24]. SNCR - Selektiv icke katalytisk reduktion, är en teknik där kväveoxider (NO X ) reduceras termiskt till vatten (H 2 O) och kvävgas (N 2 ). Reduktionsmedlet som används är ammoniak (NH 3 ) eller urea (CO(NH 2 ) 2 ) och tillsätts vanligen via insprutning i övre delen av förbränningssektionen. Metoden är mer simpel och kostar mindre än SCR (se nästa punkt), men har sämre verkningsgrad och högre reduktionsmedelsförbrukning. Reduktionsgraden varierar mellan 30 och 50%. Oreagerat reduktionsmedel som inte avskiljs, s.k. ammoniakslip riskerar att föras med i rökgasstråket och orsaka problem i pannans senare delar [13] [22]. SCR - Selektiv katalytisk reduktion, utnyttjar insprutning av samma typer av reduktionsmedel som SCNR ihop med en katalysator för att reducera kväveoxider (NO X ) och dioxiner (C 4 H 4 O 2 ) till vatten (H 2 O) och kvävgas (N 2 ). Med en reningsgrad på upp till 90% under gynnsamma omständigheter, blir metoden den effektivaste. Dock är installationen dyr, då katalysatorn nyttjar kostsamma material t.ex. platina. Placeringen av katalysatorn är av vikt, då det medför olika problem beroende på om reduktionen sker före eller efter rökgasreningen. Valet att placera katalysatorn före ger en högre drifttemperatur, med risk för igensotning eller en högre förorenad kondensatoryta. En senare placering av katalysatorn i rökgasreningen, kräver att rökgasen värms upp innan, samt kyls efteråt. Dessa åtgärder är nödvändiga för att bibehålla en hög verkningsgrad hos katalysatorn [13] [22] Filter Cyklon samt el- och spärrfilter utgör typiska delar för att fånga upp stoft och större partiklar när rökgaserna passerar filtersektionen. Nedan förklaras ovannämnda filtermetoder. Cyklon - Förekommer som enkel eller multi där en eller flera cykloner nyttjar den tröghetskraft stoftpartiklarna utsätts för i en cirkulär flödesbana. Partiklarna avskiljs från flödet och faller ned i cyklonens nedre del. Verkningsgraden varierar och är högre för större partiklar [25] [24]. Spärrfilter - Utgörs av textila slangar eller strumpor, arrangerade i ett system, som fångar upp stoft och partiklar på sin utsida när rökgasen passerar det i rökgaskanalen. När en viss skillnad i differenstrycket uppstår, används en stöt av tryckluft för att frigöra stoftet, som uppsamlas nedanför filtret. Filtren är känsliga för gnist- 5

15 bildningar och för varma rökgastemperaturer, vilket kan smälta eller bränna hål på filtertextilet. Det är en anledning till att underhållet blir kostsammare än hos elfilter. För att bibehålla ett tillräckligt rökgasflöde används rökgasfläktar. Beroende på genomströmningsmotståndet i filtret, varierar belastningen på fläkten [13] [24] [25] [26]. Elfilter - I ett elfilter attraheras stoftpartiklarna till elektriskt jordade plattor. Attraktionen är möjlig eftersom partiklarna upptar en negativ laddning från särskilda emissionselektroder, placerade före plattorna. Graden av uppsamling beror på uppehållstiden för rökgasen inne i filtret samt filtrets dimensionering. Stoftet avlägsnas sedan med en slaganordning samt en uppsamling nedanför. Metoden medför även att inte lika kraftiga rökgasfläktar krävs för att bibehålla rätt flöde. Dock erhålls en sämre förmåga att avskilja de minsta partiklarna samt förekommande dioxiner från rökgasen. Generellt sett har filtertypen en högre investeringskostnad, men en lägre driftkostnad [13] [24] [25] [26] Skrubbrar och rökgaskondensering I följande process sker de avslutande reningsprocesserna, där återstående sura föreningar, gas, partiklar, tungmetaller och eventuella dioxiner reduceras. Skrubbrarna kan vara torra eller våta, beroende på rökgasreningstypen. Vattnet som används i processen, passerar ett särskilt reningsverk innan utsläpp. Återcirkulering av vatten förekommer också [25] [27]. Nedan förklaras våta rökgasskrubbar [13] [25], med värmeutvinning, i fyra steg: 1 - Initialt passerar rökgaserna quenchen, där temperaturen sänks med värmeväxling. 2 -Rökgaserna reduceras från syror, klorider, ammoniak (NH 3 ), metaller och övriga partiklar. Vattnet som används för att fånga upp föroreningarna blir extremt surt, därför tillsätts en kalkslurry för att neutralisera. En droppaskiljare frigör rökgaserna från ämnen som inte får förekomma i följande steg. 3 - I detta steg avskiljs svaveloxider (SO X ) i en neutral miljö. Genom att tillsätta natriumhydroxider kan svavelhalter reduceras ytterligare. Kalkslurry används också i detta steg, för att binda svavel till gips som sedan utvinns från processen. En droppavskiljare nyttjas även, innan rökgaserna slussas vidare. 4 - Slutligen kondenseras vattenångan i rökgasen och värmen från kondensatet leds bort. En system av sk. fyllkroppar nyttjas för att skilja rökgaserna från eventuella dioxiner. Avslutningsvis kan våta elfilter eller katalysatorer nyttjas som en sista reningsprocess innan de renade rökgaserna lämnar anläggningen, m.h.a. en rökgasfläkt via en skorsten Emissionsmätningar Samtliga anläggningar bevakar och genomför ständiga kontroller av förbränningen, energiproduktionen och reningsprocesserna. Hänsyn tas till t.ex. årstider och bränsleförbrukning. All relevant data som erhålls blir registrerad och hålls tillgänglig för ansvariga myndigheter. Detta är nödvändigt för att möta rådande lagar, förordningar och krav som gäller för drift av en kraftvärmeanläggning [28] [29]. 6

16 3 Dåva 1, drift och korrosionsproblem Dåva Kraftvärmeverk färdigställdes och startades år Rosterpannans huvudsakliga bränsle består av sorterat avfall (hushålls- och verksamhetsavfall) och rester från skogsindustrin. Totala effekten utgörs av värmeproduktion (55M W ), som distribueras ut via fjärrvärmesystemet och den producerade elen (10MW ) som matas ut på elnätet [30]. 3.1 Utformning Avfallspannan nyttjar SNCR som metod för NO X -reducering, vanligen med ammoniak (NH 3 ). I förbränningsdelens senare sektioner finns värmeupptagande ytor och vidare, ett slangfilter följt av en våt skrubber (inkl. quench och rökgaskondensering). I det sura skrubbermomentet avskiljs och återförs ammoniaken (NH 3 ) cykliskt till NO X - reduktionen. Figur 2 Dåva 1 i genomskärning, med de mest relevanta panndelarna numrerade [30]. Den röda ovala markeringen visar ekonomiserns plats i rökgasstråket 1.Avfallsmottagningar, 2.Gripklotravers, 3.Avfallstratt, 4.Ammoniakinsprutning, 5.Panna, 6.Värmeupptagande ytor, 7.Spärr-/slangfilter, 8.Quencher, 9.Sur- /Neutralskrubbrar, 10.Rökgaskondensor, 11.Rökgasfläkt, 12.Värmepumpar, 13.Vattenrening, 14.Ask-/Gipscont., 15.Slagglager, 16.Magnetseparation (metaller), 17.Slaggkulvert, 18.Roster/Slagghant., 19.Tilluft (förbr.), 20.Bränslebunker 7

17 I Fig. (2) visas en genomskärning av Dåva 1, med benämningar av de mest relevanta panndelarna. Det vatten som återvinns ur rökgasen och reningsprocessen tillåter anläggningen att bli självförsörjande på vatten. Några år efter driftstarten uppstod problem med dioxinhalter, varpå fyllkroppar och droppavskiljare installerades för att klara de godkända utsläppsvärdena. En viktig aspekt i utformningen var att konstruera anläggningen för att möta upp kommande stränga miljökrav från EU [30] [31] [32] Ekonomiser Pannans ekonomiser har till uppgift att värma ett inkommande vattenflöde ( matarvatten) som senare skall ersätta vätskeförlusten vid pannans förångning. Ekonomisern är alltid placerad efter överhettarpaketen och utsätts därför av rökgaser med lägre temperatur. Utformningen av ekonomisern är ofta ett s.k. tubpaket som sitter upphängt i rökgasstråket, materialet som används är vanligen olegerat tryckkärlsstål (P 235GH T C2). Beroende på rökgasernas stoftmängd och egenskaperna hos stoftet, så kan riktningen på tuberna variera något. Hög stoftbelastning innebär att släta tuber installeras i samma riktning som rökgasflödet [22] [33]. För att uppnå en mer optimal drift, kan en anläggning genomföra väldigt specifika utformningar av bl.a. rökgasflödet. Beroende på styrningar från anläggnings- och driftansvariga kan driften kompletteras med delar, utöver en standardiserad rökgasrening [34]. I Dåva 1 har en sådan utformning resulterat i en ändring av rökgasledningen. Efter förbränningsdelen, i slutet av de värmeupptagande ytorna (överhettaren och förångaren), passerar rökgasflödet halva HT-ekonomisern innan det leds genom spärrfiltret. Rökgasen återförs sedan i rökgasstråket för att passera den andra sektionen av HT-ekonomisern, sedan LT-ekonomisern och slutligen till quenchen. LT-ekonomisern är den panndel som projektet syftar på, därför kommer den benämnas enbart som ekonomisern framöver. Den röda markeringen i Fig. (2) visar ekonomiserns placering i rökgasstråket. En av anledningarna till denna lösning var en problematisk kulsotning, som tidigare sotat lågtemperaturdelarna (ekonomisern). När en ny sotningsmetod skulle väljas, gjordes även ett beslut om en omkonstruktion för att reducera beläggningsbildning och föroreningar som drabbade ekonomiserpaketet. En försämrad värmeväxling till följd av beläggningar kan medföra att temperaturen i pannans efterliggande delar får en ofördelaktigt högre rökgastemperatur än normalt. Genom att placera om filtret kunde en större mängd rökgaspartiklar upptas, vilket resulterar i mindre deponeringar och kondenseringar på lågtemperaturdelarna. Genom att hålla drifttemperaturen över vissa kritiska temperaturer (se avsnitt (3.6) om syradaggpunkter), riskeras inte heller en överdriven kondensering av vissa syror i gasform [33] [35]. 3.2 Drift En kontinuerlig energiproduktion över tiden är eftersträvansvärd. Planering och uppföljning av drift samt hantering av driftproblem är två avgörande moment för att hålla en 8

18 konstant produktionsprocess. Förutom en helt kontinuerlig energiproduktion, kan även ett mer intermittent driftsätt tillämpas. Stopp och störningar som förekommer är antingen planerade, till följd av t.ex. revisioner, underhåll eller styrningar. Utöver sker övriga driftstopp oplanerat. Avbrott som inte kan förutses, kräver en aktiv problemlösningsprocess för att driften skall kunna säkerställas och energiproduktionen återtas med så små ekonomiska förluster som möjligt. På Dåva 1 präglas energiproduktionen också av en aktiv utveckling att minska utsläpp och skona miljön [33] [30]. I undersektionerna nedan presenteras två kategorier av driftstopp med respektive egenskaper och orsaker Intermittent drift Denna typ av drift innebär frekventa start och stopp av energiproduktionen, som kan vara anpassade till t.ex. elpris, typ av säsong eller andra energiproducerande sektorer. Intermittent drift av kraftvärme i framtiden är oklar, men ett ökat behov av reglerbar energiproduktion kan medföra att kraftvärmeproduktion inkluderas. Beroende på om regleringen skall ske med liten eller stor laständring, blir stopptiden kortare respektive längre. En viss intermittens i driften förekommer, men är reducerad till att bestämma typen av energiuttag, t.ex. mer kraftuttag under sommaren, p.g.a. ett minskat värmebehov. Detta påverkar inte pannan nämnvärt. Att tillämpa en mer betydande intermittens innebär många utmaningar, speciellt eftersom det uppstår många tekniska problem. Frekventa start och stopp, där längre cykler introduceras, skapar kraftigare temperaturdifferenser som kan utmatta material, skapa aggressivare korrosion och kortare hållbarhet hos panndelar. Dåva 1 har i dagsläget ingen intermittensplanerad drift, utan anpassar kraft- och elproduktion efter säsongsbehov [36] [37] [33] Driftavbrott Driftavbrott, både planerade och oplanerade, medför starka bidragande faktorer till främst korrosion. Korrosionens egenskaper beror på om panntemperaturen förblir konstant, till följd av kort avbrottstid, eller om stödförbränning används för att bibehålla temperatur över tid. Om avbrottet medför att temperaturen understiger kritiska kondensationspunkter för föreningar i kvarvarande rökgaser, kan utfällningar inträffa. Befintliga beläggningar på utsatta konvektionsytor kan påverka kondenseringen ytterligare med följden av att en korrosionsgynnsam miljö uppstår [22]. 3.3 Rökgasinnehåll Rökgasinnehållet är direkt avgörande för hur panndelarnas beläggningsbildning tilltar. Flygaskan, som förs med i rökgasen, består av fragment, stoft och övriga partiklar. Här kan också flyktiga föreningar från rökgasen kondensera på ytan av partiklar under transporten och i takt med den sjunkande rökgastemperaturen. De kan i sin tur påverka en ytas beläggningsbildning, med att tillföra kondens samt föroreningar av olika slag [35] [22]. 9

19 Med användningen av SNCR-teknik för NO X -reduktion, utan dosering, uppstår överskottet av ammoniak (NH 3 ) i rökgasen. Ur särskilda avfalltyper, t.ex. mat- och plastavfall uppkommer en betydande halt av klor (Cl). Kloret reagerar och bildar sedan saltsyra (HCl), som blir problematisk tillsammans med ammoniak när saltbeläggningar bildas [16]. 3.4 Saltbildning Med saltbildning menas kristalliseringen av ammoniak (NH 3 ) och klor (Cl) på panndelsytan. De processer som resulterar i saltbeläggning, präglas till stor del av temperaturgradienter. Själva transportprocessen av bildad partikel till panndelsyta sker bl.a. genom tröghetsimpaktion, diffusion och termofores. Mekanismen i sin helhet är komplex och omdiskuterad och full förståelse av förloppet saknas fortfarande [38] [39] [40] Stökiometri Ammoniumsalter bildas vid reaktion mellan ammoniak (NH 3 ) och olika syror. Förutom ammoniumklorid (NH 4 Cl), är andra salter t.ex. ammoniumnitrat (NH 4 NO 3 ) och ammoniumkarbonat ((NH 4 ) 2 CO 3 ) också vanliga. Då endast ammoniumklorid är relevant, gäller följande jämviktsreaktion: NH 3 (g) + HCl(g) NH 4 Cl(s). (1) I fall där saltet återgår till ursprungsbeståndsdelarna, sker det beroende på koncentrationer av gaser ovanför ytan. När ammoniumklorid sublimerar (vid 338 C, i ren form), sker en förgasning av saltets beståndsdelar till ångor [41] [42]. Egenskaperna hos ammoniumklorid kan variera, beroende på föroreningshalter och omgivande ämnen. Rent ammoniumkloridsalt (NH 4 Cl(s)) är vitt, torrt och lättlösligt i vatten. Kristallbildningen på värmeväxlarytorna resulterar i nålar som oftast ingår i spröda saltformeringslager [43]. Figur (3) visar en exempelbild på saltbeläggningen. Figur 3 Ammoniumklorid (NH 4 Cl(s)), som brutits loss under en korrosionsstudie. 10

20 3.4.2 Temperatur Graden av saltbildning på pannytan utgörs till största delen av en temperaturgradient som uppstår i gasskiktet utanför pannytan. Om ytan håller en temperatur under rökgasens, uppstår ett övergångsskikt. Gaserna av ammoniak och saltsyra förenas, först när temperaturen är kritisk nog, i gradienten mot ytan. Därför avstannar också graden av tjocklek hos en beläggning, då temperaturgränsen för en möjlig reaktion överskrids. Med rökgassflödet uppkommer också flödesmässiga temperaturgradienter över pannytan, till följd av dess utformning. Krökar och veck i tubpaketen kan orsaka skillnader (t.ex. lä), vilket resulterar i lokal temperaturavvikelse och ett område för partiklarna att ingå i en saltbildning. I övrigt kan dålig isolering i rökgasstråket leda till att pannväggen blir kall nog för att drabbas av saltbeläggning [44]. Salter med hygroskopiska egenskaper innebär en adsorberingsförmåga av omgivande fukt. I samband med att andra hygroskopiska salter (se sektion 3.4.1) förekommer kan en växelverkan mellan salterna uppstå, vilket kan resultera i högre daggpunktstemperaturer och kondensering långt över ordinarie temperatur [9]. 3.5 Korrosion Utbredningen av korrosion på konvektionsytorna påverkas av ett flertal faktorer, där driften av pannan är avgörande. Vid driftstopp med temperaturavtagande riskerar mer utkondensering att inträffa till följd av att daggpunkter underskrids. Vätskebildningarna kan då resultera i följande korrosionstyper [9] Hög temperatur Korrosion till följd av temperaturer över 450 C, är klassad som högtemperaturkorrosion. Riskområdet är fördelat över pannans initiala delar, med störst risk på de varmaste konvektionsytorna, framför allt överhettare [45]. Eftersom ingen risk för högtemperaturkorrosion inträffar, vid ekonomisern, behandlas detta område inte ytterligare Låg temperatur Korrosion som inträffar under 200 C klassas som lågtemperaturkorrosion. Hög svavelhalt i bränslet genererar svavelsyra. Korrosionsförloppet kan uppkomma till följd av kondens från svavelsyra (H 2 SO 4 ), som inträffar vid en pannyta som håller en temperatur strax över 100 C. Kondens som inträffar vid lägre temperaturer kan vara till följd av saltsyra (HCl), som fälls ut vid ungefär 70 C. Problem med lågtemperaturkorrosion är vanligt i anläggningar som installerat SN CR i kombination med förbränning av lägre kvalitativt bränsle. Ekonomisern håller en arbetstemperatur, som beror på matarvattnets temperatur vilket resulterar i kondenseringar ur den varmare rökgasen. Hygrosivitet och adsorbtiva egenskaper hos salter på ytan, t.ex. ammoniumkloriden (NH 4 Cl) leder också till att fukt upptas, vilket kan resultera i elektrolyt på ytan som påskyndar korrosionsförloppet [14] [46]. Andra faktorer som orsakar beläggning, med korrosion som följd, kan vara köldbryggor som uppstår i kanalerna eller lä i tubpaketet [35]. 11

21 Studien av lågtemperaturkorrosion utgör huvuddelen i detta arbetet, då det är korrosionsförloppet på ekonomiserns metalltyp som undersöks Stillestånd Begreppet stilleståndskorrosion avser en lågtemperaturkorrosion som uppstår vid andra tillfällen än normal drift, ofta till följd av avbrott etc. Kritiska egenskaper hos den omgivande luften till den korroderande ytan är av stor betydelse, t.ex. fukthalt och temperatur [9]. I ett tidigare arbete genomfördes en korrosionsstudie där bl.a. adsorbtionsförmågan hos NH 4 Cl mättes i olika halter av relativ fuktighet med korrosion på olika metaller. Studien visade att korrosionen var mest omfattande i intervallet 50% 70% av relativ fuktigthet [47]. För att skapa en så statisk miljö som möjligt under kommande arbetet kan ett slutet utrymme, med fast temperatur, konstrueras. En konstant luftfuktighet nås, utan att använda avancerad utrustning, genom att ett öppet kärl med en vattenyta nyttjas. Med en konstant temperatur och förångning från vattenytan, stabiliseras den relativa luftfuktigheten. I teorin sker detta närmare RH = 100%, i verkligheten mättes RH till ca 90 % vid sondringarna. I ett verkligt scenario kan denna miljö jämföras med ett mer omfattande driftstopp, där temperaturen tillåtits sjunka med kondens till följd. Ett annat, mer realistiskt scenario, återfinns efter ett genomfört underhåll (sotning/tvätt) med vatten som rengöringsmedie. Efter utförd service lämnas ekonomisern med en fuktig yta, alternativt med sektioner som kan samla större mängder vatten. Rester av korrosionsprodukter från tidigare, eller icke tillräcklig rengöring till följd av t.ex. åtkomst, löser sig då i vätskan och fukten och ett korrosionsförlopp uppstår. Förloppet avbryts sedan när pannan tas åter i drift och torkar upp fukt under initieringsprocessen som går mot full drift. Den kraftiga korrosionen får då ett alternerade förlopp, som initialt beror på typen av underhåll. Om vatten används utgör korrosionsrester, närvaro av fukt och tidsintervall tills full drift återupptas, kritiska egenskaper. Det kan leda till ett intervall för kraftigare korrosion. I arbetet innebär detta att materialprov med beläggning studeras i ett värmeskåp, särskillt preparerat för att studera korrosionsförlopp, där en konstant fukttillgång föreligger [48] [49]. 3.6 Syradaggpunkter De syrafraktioner som bildats i rökgasen under förbränningen riskerar att orsaka stora problem innan de upptas och neutraliseras i rökgasreningen. I rökgaserna bidrar de till att förändra bl.a. övriga kondenserbara ämnens daggpunktstemperatur. Reaktionen med vattenånga blir kritisk, då syra riskerar att fällas ut på en kallare beläggningsdrabbad yta eller på partiklar som deponeras på ytan. 12

22 Vanligt förekommande syror är svavelsyra (SO 3 ), saltsyra (HCl) och salpetersyra (HNO 3 ). Temperaturen, då kondenseringen inträffar, är syrans daggpunkt. Vidare har varje syrahalt ett partialtryck som kan användas tillsammans med vattenångans partialtryck för att empiriskt beräkna den bildade syrans teoretiska daggpunktstemperatur i den befintliga rökgasen [50] [43]. Som utgångspunkt redovisas vatten, då principen delvis bygger på vattenångans partialtryck. I en helt ren rökgas, med endast koldioxid (CO 2 ) och vattenånga (H 2 O), beror daggpunkten enbart på halten vattenånga: T DV atten = ln(p H2 O). (2) T DV atten är temperaturen för daggpunkten och (p H2 O) är vattnets partialtryck i rökgasen [51] [52]. Följande samband visar bildandet av svavelsyra, reaktionen kombinerar svaveltrioxid och vattenånga enligt: H 2 O(g) + SO 3 (g) H 4 SO 4 (g, l). (3) Svavelsyradaggpunkten påverkas av mängden svaveltrioxid (SO 3 ) i rökgasen, däremot kan flera empiriska samband användas för att beräkna daggpunktstemperaturen. Samtliga samband nyttjar respektive partialtryck av svavelföreningen i rökgasen. SO X utgör hela mängden svavelandelar i rökgasen. SO 2 utgör störst procentdel av SO X, men SO 3 är andelen som bildar svavelsyran. SO 2 -andelen används oftast till följd av att den mäts relativt enkelt. Det resulterar i uträkningar med hög osäkerhet, när sambandet baserat på SO 2 -partialtryck används. Följande samband nyttjar partialtrycket för svaveldioxid (SO 2 )[vilket i sin tur bygger på antagandet att partialgastrycket för SO 3 följer partialgastrycket för SO 2 ]. Sambandet kan därför nyttja SO 2 för att beräkta daggpunkten enligt, T DSvavel = ln(p H2 O) ln(p SO2 ) ln(p H2 O)log e (p SO2 ). (4) Sambandet beror både på partialtrycken för svaveldioxid(p SO2 ) och vatten(p H2 O). Produkten som utkondenserar har extremt hög korrosivitet [53] [54] [55]. Kloridinnehållet i rökgaserna stiger när gasformig väteklorid löses i vatten enligt, H 2 O(g) + HCl(g) HCl(g, l). (5) halten påverkar sedan beräkningen av saltsyrans daggpunktstemperatur, T DSalt = ln(p H2 O) ln(p HCl ) ln(p H2 O)ln(p HCl ) (6) 13

23 Vidare bildas salpetersyra i rökgaserna då kvävedioxid och vatten utkondenserar enligt följande samband, H 2 O(g) + NO 2 (g) H 2 NO 3 (g, l). (7) Salpetersyrans daggpunkt nyttjas precis som de andra daggpunktstemperaturerna, både vattnets partialtryck(p H2 O) och partialtrycket hos salpetersyrafraktionen(p HNO3 ) enligt, T DSalpeter = ln(p H2 O) ln(HNO 3 ) ln(p H2 O)ln(p HNO3 ) (8) Samtliga syror är, som tidigare nämnt, beroende av partialgastrycken hos vattnet och syrafraktionerna i gasform [53] [54] [55] [56]. Eftersom att svavelsyran utkondenserar vid en temperaturintervall, långt över övriga syror och vatten, så blir endast den relevant för ett beräkningsexperiment med rökgasdata [57]. Syradaggpunkten påverkas också av en ökad fukthalt, som resulterar i temperaturförändringar med utkondensering i olika intervall som följd. För att teoretiskt mäta den mest relevanta risken, att syra fälls ut på ekonomisern, används endast Ekv. (4) i metoden [55]. 14

24 4 Underhåll och åtgärder För att reducera problematiken med beläggningsbildning, i syfte att begränsa bl.a. spridningen av korrosion på konvektionsytor inne i pannan, så rengörs panndelarna med olika metoder. I regel tillkommer de kraftigare beläggningarna tidigt i rökgasstråket, för att sedan avta, eftersom de tyngre beståndsdelarna deponeras vartefter. Metoderna för att avlägsna beläggningar blir därför mer skonsamma i rökgasstråkets senare delar [9]. I nedanstående sektioner beskrivs de vanligaste åtgärderna för avlägsnande av beläggningar och påslag. 4.1 Sotning När beläggningarna väl har bildats och blir bestående är sotning aktuellt. Sotningen kan genomföras under drift eller vid avbruten drift, beroende på hur omfattande sotning som krävs eller om mätningar skall genomföras. Vanligtvis är sotningen tidsstyrd, med ett fast sotningsintervall som bestämmer tid och omfattning. Denna styrning tar ej hänsyn till faktiskt behov, varpå onödigt slitage eller ineffektivt avlägsnande kan uppstå. Behovsstyrd sotning är en annan styrmetod, där man mäter effektiv värmeöverföring i den drabbade panndelen för att sedan initiera sotning beroende på resultatet. Däremot är metoden problematisk, då otillräckliga avläsningar ger upphov till att för kraftiga beläggningar hinner bildas eller att permanenta beläggningar kvarstår efter sotningen. Att tidsstyrd sotning är nyttjad i större grad, medför därför också till stor del att materialavverkningen blir för omfattande. Detta påverkar panndelarnas livslängd avsevärt [58] [59] Sotningsmetoder Följande metoder för sotning går från kraftigast till skonsammast, vilket korresponderar till vilken del av pannan som bör behandlas. En del sotningsmetoder är flexibla och går därför att använda i flera panndelar. Metoderna undergår även teknikutveckling för att bli effektivare på anläggningen, där den används och för att t.ex. förbruka mindre sotningsmedier [59] [60]. Vattensotning - Vatten under tryck sprutas mot de ytor som skall sotas. Anslagsenergin ger ett effektiv avlägsnande av påslag, men också ett högt materialslitage. Metoden används med fördel i pannans tidigare delar, där beläggningarna bildats under hög temperatur. Vattnet tränger in i beläggningen, volymändring vid avkylningen bidrar till sprickbildning och krackelering uppstår som följd. Används metoden i en senare del av pannan, sker sotningen inte under drift. Ångsotning - Den vanligaste sotningsmetoden. Med ånga under högt tryck, som sprutas mot påslagsytan, avlägsnas beläggningen bitvis. Metoden kan med fördel användas i större delen av rökgasstråket. Materialslitage kan uppstå till följd av kondensathalten i ångan eller ett icke tillräckligt varierat rörelsemönster hos ångstrålen. Andra vanliga problem som uppstår, är avskärmningar i värmeväxlarpaketen, vilket skapar en ineffektiv avlägsning. Skyddsskärmar kan installeras i delar där känsliga områden riskerar onödigt slitage. 15

25 Luftsotning - Nyttjar luft istället för ånga och undviker därför erosion till följd av kondensatinnehåll. Metoden har en lägre effektivitet vid avlägsnandet av påslag, vilket gör den till en skonsammare variant av ångsotning, med samma tillämpningsområde. Slagsotning - Med s.k. slagor förs vibrationsenergi över till de ytor, där påslag ska avlägsnas. Påslaget lossas av vibrationerna från stationära eller mobila slaganordningar. Metoden räknas som skonsammare, men kan medföra materialutmattning hos pannytan. Metoden används med fördel i komplexa panndelar (t.ex. tubpaket), där åtkomst är problematisk. Sprängsotning - Tryckvågen från sprängladdningar (gas eller dynamit) nyttjas för att avlägsna påslagen. Metoden är manuellt utförd, antingen med fasta eller uttagbara anordningar. Vanliga problem med metoden innefattar få anslutningsmöjligheter i pannstråket och precis som slagsotningen kan materialutmattning uppstå hos pannytan, fast från explosionsenergin. Kan med fördel användas som komplement till annan sotning, som drabbats kraftigare påslag. Kulsotning - Förlitar sig på kollisionskraften från en ström av metallkulor, som slår på panndelsytan, för att avlägsna påslaget. Kulorna transporteras cykliskt, vilket gör att hamnar i utgångsläget på nytt, efter varje fall. Problematiken med denna metod, innebär att panndelar med undersidor (t.ex. tubpaket) inte blir träffade på motsatta sidan av kollisionssidan. Det resulterar i ett tilltagande påslag, där vibrationerna inte kommer åt ordentligt. Ljudsotning - Med tryckluft skapas ljudvågor av både hörbart ljud eller infraljud som avlägsnar påslag. Sotningen lämpar sig bäst på torra och lösa beläggningar som ofta tilltar i t.ex. tubpaket. Med varierad frekvens nås också en varierad räckvidd. Metoden är relativt ekonomisk i förhållande till effektiviteten. Figur 4 Exempelförlopp hos en förbränningsprocess med olika sotningsmetoders intervall över panndelar, inklusive respektive processtemperaturer [59]. 16

26 I Fig. (4) visas de vanligaste sotningsmetoderna, med sina respektive intervall för vanligaste användningsområde. Vanligtvis övergår sotningsmediet från vatten och ånga till luft samt ljudvågor. Sand kan också användas som sotningsmedie, istället för vatten, vilket ger en kraftfullare rengöring med risk för högre materialavverkning. Användning av ispartiklar kan också förekomma, vilket ger en materialpåverkan mellan sand och vatten [59], [48]. 4.2 Rengöring Med rengöring menas enklare metoder, som vattendusch med kompletterande skrubb. Dessa metoder förekommer när pannan är tagen ur drift och utförs ofta i samband med inspekteringar eller demonteringar [48]. 4.3 Nuvarande åtgärder En fullgod drift uppnås genom regelbundet underhåll, men även regelbundna kontroller av utsatta panndelar, i detta fall ekonomisern. Ändringar i driften måste också beaktas, t.ex. avvikelser i bränslesammansättningen eller luftöverskottet. De mest avgörande faktorerna för att möjliggöra drift blir däremot att följa upp de lagar, regler och förordningar som gäller för bl.a. trycksatta kärl. Precis som på övriga anläggningar, genomförs årliga kontroller från en tredjepart på Dåva 1. Kontrollerna innebär visuella mätningar, med ultraljud, av rengjorda tubers metalltjocklek och befintliga driftskick. Om minsta kravet på tjocklek inte uppfylls måste panndelen kasseras, alternativt kassera det icke godkända segmentet. Virvelströmsmätningar inne i tuberna kan också genomföras för att avgöra om materialförtunning, sprickor eller om oförutsedda avvikelser inträffar. En annan metod är videoskopi, för inspektera problematiska områden med dålig åtkomst [33] [48] Additiv I dagsläget sker ingen aktiv reglering av additivet, när det tillsätts i förbränningsprocessen. Prioriteten ligger istället på att reducera NO X enligt gällande utsläppsrätter. Därför tas ingen hänsyn till det rådande överskottet av ammoniak-slip i rökgasstråket [33] [7] Underhåll Underhållet av ekonomisern och övriga utsatta panndelar sköts av ett externt företag. Rutinerna sker beroende på krav av renlighetsgrad (baserat på UA-värde 2 ), metod, tidsåtgång eller andra beslut som Umeå Energi fastställer. I övrigt nyttjar företaget sin expertis och kunskap för att påverka t.ex. problematiska beslut eller om genomförbarhet av en metod förändras. Ett stort förtroende mellan Umeå Energi och företaget blir också en faktor som säkerställer den mest optimala servicen av den drabbade panndelen. För att undvika onödiga driftstopp så genomförs en stor del av underhållet under drift. Detta arbetssätt innebär fler arbeten med renhållning, men kräver oftast inte de kraftful- 2 Det befintliga värmegenomgångstalet hos pannytan. 17

27 laste sotningsmetoderna. Under alla stopp är strävan att få igång full drift så snabbt som möjligt, för att undvika oljeförbränning för återställning av panntemperaturen. Valet av sotningsmetoder varierar också, till fördel för den metod som är mest optimal eller om försök av nya metoder skall genomföras. Test av nya rutiner leder därför till att bibehålla en ständig utveckling och optimering. Ett exempel är ett kommande försök på Dåva 1, med en spolrobot för sotning. En motivering till försöket är mindre förbrukning av vatten och en snabbare avverkning av panndelen i behov av sotning. Däremot har roboten en begränsad åtkomst, till följd av dess utformning, och kommer därför att först kunna ses som ett komplement. Även om rengöringen av ekonomisern är fullständig till graden, så kommer det alltid finnas beläggningsrester kvar i områden där åtkomsten är svår. Mellan tuber, i sprickor och gropar kan beläggning kvarstå och skapa framtida problem. Valet av sotningsmedie kopplat till beläggningstyp är också en kritisk faktor, då vissa kombinationer skapar aggressiva korrosionsförlopp. I fallet med Dåvas ekonomiser är detta avgörande, då den förekommande beläggningen tillsammans med vatten resulterar i denna typiska korrosion. Kvantiteterna av beläggningsrester, mängden återstående vätska och tiden för att torka ekonomisern avgör därför sannolikt graden av korrosion utöver ett normalt materialslitage [48] [33] Panndelsbyte En ekonomiser har en förväntad livslängd på ca 20 år, vilket innebär att en större insats för att byta ut panndelen görs när den tiden är förbrukad. Däremot är ekonomisers, som tidigare förklarat, konstruerade som ett system av flera delar. Det ger möjligheten att kassera enskilda delar, som t.ex. drabbas mer frekvent av korrosion eller erosion. Ett exempel på en sådan del är segment som hamnar i lä eller de kallare delarna av ekonomisern, där kondenseringar, utfällningar och andra materialförbrukande processer förekommer. Även i ett fall, under hösten 2017, uppstod ett problemområde som demonstrerar konsekvenserna av en för låg temperatur på ett område. På en del av tubpaketet uppstod ett lä, vilket resulterade i en kritisk temperatursänkning och syrakondens med en kraftig korrosion som följd. En annan nödvändighet är att demontera ekonomisern vid ett panndelsbyte. Innan en demontering av ekonomisern är möjlig, måste en grundlig sotning och rengöring genomföras. Pannans rökgasstråk blåses även igenom för att sedan vädras. Detta krav ställs för att skapa en godkänd arbetsmiljö för inblandad personal, ur ett hälsoperspektiv. Rengöringen genomförs också på ett sätt som begränsar att beläggningsrester förorenar eller kontaminerar övriga delar av pannan och anläggningen. Slutligen sker en viss dokumentering av insatsen. Om en onormal materialpåverkan har inträffat, kan den utbytta panndelen fotograferas eller provtagas. Vid en analys används den relevanta dokumenteringen från panndelsbytet. Det förekommer dock ett förväntat slitage, då ekonomisern är särskilt utsatt. Däremot har ekonomisern relativt låg prioritet, men en eventuell åtgärd skulle fortfarande gynna Umeå Energi ekonomiskt och hållbarhetsmässigt [48] [33] [22]. 18

28 5 Metod Arbetets utförande delades in i fyra faser; beräkningar, provtagning, provberedning och analys av provresultaten. I sektionerna nedan förklaras de olika momenten i varje fas mer detaljerat. 5.1 Rökgasmätningar och daggpunktsberäkningar Med empiriska samband, för de mest betydande utfällningarna av syra, kunde teoretiska temperaturer för syradaggpunkter fastställas. Beräkningarna behövde komplettering av ämneshalter i rökgaserna (som erhölls från Umeå Energi:s online-mätning under drift). Dataregistreringen av föroreningshalterna i rökgaserna skedde varje hel timme. Sammanlagt erhölls över 700 registreringar under totalt fyra veckor, där de två genomförandena tog 2 veckor vardera. Halterna som användes var; mängd vattenånga (H 2 O) och svaveldioxid (SO 2 ) i totala rökgasflödet. Initialt krävdes omräkningar från procentandel i totalt rökgasflöde (% av m 3 /h) till tryckenheten (mmhg) av partialgastrycket. Sedan kunde samtliga partialgastryck sättas in i sambandet för svavelsyrans daggpunktstemperatur, Ekv. (4). Därefter erhölls en temperaturfunktion, med hänsyn till varje uppmätt partialgastryck hos de båda gaserna. Funktionen av daggpunktstemperaturer för svavelsyra kunde sedan jämföras i en graf, med ekonomiserns temperaturfunktion kring den kallaste delen under samma mätintervall. Slutligen kunde risken för svavelsyrautfällning bedömas utifrån daggpunktstemperatur i förhållande till ekonomiserns kallaste del Korrosionssond En korrosionssond med tillhörande styrningsutrustning användes för att samla upp beläggning och eventuell korrosion, nära den aktuella panndelen i rökgasstråket. Sonden som användes utgjordes av ett modifierat stålrör, en s.k. lans, med invändiga anordningar för matning av tryckluft och termoelementsledningar. Termoelementens givare exponerades vid de sektioner där s.k. sondprovringar var fixerade. Sondprovringarna försågs med en sågad öppning, för att underlätta anslutning på sondlansen. Tre sondringar träddes sedan på lansen, så att termoelementen kom i kontakt med respektive sondprovring. Tillhörande mellansegment träddes sedan på, så att utrymmet mellan sondprovringarna blev skyddat. Slutligen fixerades sonden med en topphätta försedd med en skruv, vilket gör sonden mer uniform och reducerar glipor. I sondens bakre del återfanns anslutningsmöjligheter för tryckluft och stickkontakter till termoelementen (tre stycken vardera). Fig. (5) visar en bildserie av olika sonddelar under monteringsprocessen. Vänster bild visar en oförbrukad sondprovring, mittenbilden visar den exponerade termoelementsgivaren och höger bild visar den yttersta sondprovringen påträdd. 19

29 Figur 5 Olika delar av sonden.vänster: En oexponerad sondring, Mitten: En givare till ett av termoelementen vid ett provringsfäste, Höger: En monterad sondring på sondlansen, utan toppsektion. Lansen blev invändigt avkyld av tre tryckluftsflöden som reglerades från utsidan. Kylningen möjliggjorde en bibehållen sondprovringstemperatur i det varma rökgasflödet. Tryckluftslangarna och termoelementen kopplades till en styrningsutrustning, en regulatorbox med yttre ström- och tryckluftsmatning. Varje termoelement hade en enskild PID-regulator och en tillhörande monitor, för inställningar och temperaturavläsningar. Fig. (6) visar den färdigställda sondlansen, med experimentdata för tre monterade sondringar. Figur 6 Monterad sondlans med tre anslutna sondringar samt tillhörande specifikationer. Materialet som utgör sondringarna kan med fördel vara av samma material som den panndel experimentet avser, i detta fall olegerat kolstål (P 235GH T C2). En viktig notering är att en osäkerhet i givaravläsningen hos termoelementet kan uppstå, beroende på var termoelementet placeras. Däremot försummas denna osäkerhet, då placeringen av termoelementet gällde för samtliga sondmätningar. 20

30 5.2 Korrosionsmätningar Innan sondmätningarna kunde genomföras, ställdes P ID-regulatorerna in för det gällande temperaturintervallet under mätningarna. Intervallet innefattade dels den faktiska ekonomiserns relativt stabila temperatur, samt ytterligare temperaturer i båda leden. Det skulle resultera i en önskad beläggningsbildning och en tydlig övergång i en ökad beläggningstjocklek. Även tidigare mätningar med samma inställningar, genomförda vid tidigare tillfälle, hade resulterat i en tydlig övergång hos beläggningsutbredningen. Samma temperaturintervall valdes även för dessa genomförda mätningar, vilket också skulle ge en redundans när mätningarna jämfördes. I Tab. (1) kan temperaturinställningar samt datum för båda genomförandena, observeras. Första mätningen genomfördes utan ett ett installerat termoelement, under sondring 2, med en marginell avvikande temperaturövergång mellan sondring 1 och 3. Tabell 1 Mätningsgenomföranden med respektive sondringstemperaturer och perioddatum. (*) Termoelement saknades. Temperatur Mätning Sondring 1 Sondring 2 Sondring 3 Period * Under mätningarna var driften normal, utan yttre påverkan för att påverka resultatet. Exponeringstiden sattes till 14 dygn för varje mätning. regelbundna dagliga kontroller under vardagarna gjordes, för att upptäcka eventuella avvikelser och problem i att bibehålla kylning eller temperaturavläsning. Fig. (7) demonstrerar P ID-regulatorernas monitorer på vänstra bilden samt en sond, under pågående exponering, på högra bilden. 21

31 Figur 7 Exempeluppställning av sondutrustning.vänster: PID-regulatorernas monitorer med inställningar från en pågående mätning. Höger: Sond under en pågående exponering med tillhörande utrustning Mätning 1 - Med stilleståndskorrosion Efter att första mätningen var fullföljd, kunde sonden extraheras. En initial dokumentering, med fotografering och noteringar, genomfördes direkt innan sonden demonterades. De första tre exponerade sondringarna skulle studeras i en bestämd exponeringsmiljö, en studie av en s.k. stilleståndskorrosion. I ett avsedd lokal preparerades ett värmeskåp med en delvis improviserad upphängningsanordning för sondringarna samt ett öppet kärl i botten av skåpet. Kärlet försågs sedan med en mängd vatten och skåpet tätförslöts under tidsperioden för studien, som fastställdes till 14 dygn. Tidsperioden och miljön för stilleståndskorrosionsstudien motiverades med att skapa en omgivning med fasta, tydliga parametrar. Temperaturen fastställdes till rumstemperatur (25 C), vilket skulle säkerställa en konstant omgivning. Yttre omständigheter och eventuella problem hos värmeskåpet skulle då ha relativt minimal inverkan på studien. Den relativa luftfuktigheten i skåpet skulle vara i jämvikt under större delen av tiden, med undantaget vid öppningar för vattenpåfyllning, inspektering och dokumentation. Vid en genomförd mätning med hygrometer (Testo 440) under jämvikt var luftfuktigheten 90 %. Efter att tiden för studien var uppfylld, torkades ringarna hastigt för att avstanna korrosionen och förhindra fuktföroreningar inför nästa steg. Slutligen samlades provringarna in för vidare preparering. 22

32 Figur 8 Exempeluppställning av utrustningen som användes under studien av stilleståndskorrosionen. I Fig. (8) kan en exempeluppställning, med relevanta parametrar, observeras för stilleståndsstudien. Skåpet var placerat i ett rum med begränsad aktivitet, för att säkerställa en konstant yttre påverkan. Kärlet fylldes kontinuerligt på med vatten Mätning 2 - Endast sondmätning När den första sondmätningen var fullföljd och första serien sondringar var insamlade, kunde sonden direkt prepareras för genomförande nummer två. Förberedelserna som gjordes var samma som för första mätningen, med samma inställningar på utrustningen. Efter 14 dygn extraherades sonden och en initial dokumentering gjordes innan sonden blev demonterad. Andra uppsättningen av exponerade sondringar samlades in och samtlig sondutrustning kopplades ur och färdigställdes för förvaring intill mätningsplatsen. Sondringarna från andra mätningen skulle endast utsättas för en exponering, utan en ytterligare studie. Därför färdigställdes sondringarna direkt för vidare preparering inför nästa genomförandefas Provberedning Under hela genomförandes lades en stor vikt på noggrannhet och konsekvens i utförandena. Med kontinuerliga inspektioner av händelseförloppen följt av tillhörande noteringar, säkerställdes en genomgående ordning och minimal risk för hopblandning av proverna. Den viktigaste hanteringsaspekten av proverna var att försöka begränsa korrosionsförloppet till tillfällena för själva experimenteringen och undersökningarna. 23

33 Särskilda plastkärl, med tätande gummilist i locket, preparerades med en lager fuktabsorberande silikagranulat i botten. Ovanpå granulatet placerades en wettexduk (svampduk i naturmaterial), där proven sedan kunde placeras. Placeringen av proverna i de olika försöken gjordes också så uniformt som möjligt, för att korrosionsförloppet skulle gå att utvärdera med utgångspunkten att proven varit stationära. Delvis för att ekonomisern i pannan är stationär i rökgasflödet (när beläggningen tilltar och korrosionen blir ett faktum), men också för att se hur olika typer av beläggning (på toppen, längs sidorna och under) påverkar korrosionen på sondringen, då vätskor och avlagringar tenderar att rinna nedåt. Sondringarna tvättades med etanol innan exponering, med en följande tid för dunstning av överflödig vätska. Även sonden rengjordes efter varje exponering, med en noggrann vattendusch, för att skapa så neutrala utgångslägen som möjligt. Eftersom analysen skulle ske med ett svepelektronmikroskop (SEM) krävdes en särskild beprövad metod för att preparera sondproverna. Första steget var epoxigjutning. Gjutning av de exponerade sondringarna sker för att fixera beläggningen och bibehålla den så intakt som möjligt. Innan gjutningen skrapades beläggningsprov från samtliga sondringar, om ett ytterligare analyssteg skulle behöva införas. Proverna gjöts sedan i små runda plastkärl, dels för att tillgången på korrekta gjutkärl var obefintlig och för att spara på epoxi. Proverna placerades centrerade i kärlen tillsammans med märkta papperslappar, för att möjliggöra identifiering. Epoxin preparerades genom att blanda samman Resin och härdare utefter förpackningens instruktioner. Efter att kärlen försetts med rätt mängd epoxi, krävdes det minst ett dygn för att härda proverna fullständigt. Efter härdning kunde kärlen avlägsnas och proven var nu inneslutna i en epoxivolym motsvarande en stympad kon från botten sett. Sedan återstod kapning, med precisionssåg, på bredden av konerna. Kapningen utfördes för att exponera mittenskiktet för slipning samt polering. För att underlätta fortsatt hantering kapades även tre kanter på varje delad kon. De sektorer på de delade konerna som hade sämre härdad epoxi (luftbubblor och ojämnheter) prioriterades för kapningarna. I Fig. (9) kan en bildserie från det initiala prepareringsförloppet granskas. Den vänstra bilden visar proverna under gjutning och den högra bilden visar ett färdigkapat sondringsprov. 24

34 Figur 9 Bearbetningen av sondproverna. Vänster: Samtliga sondringar under epoxygjutningen. Höger: En härdad, epoxygjuten och kapad sondring. Slutligen återstod slipning och polering av sondringssegmenten. Det mest optimala segmentet från varje kapad sondring valdes ut. Attribut som styrde sondringsvalet var jämna och tydliga segment samt en representativ andel av beläggning och korrosion på ytan. Därför valdes bottensegmentet hos varje prov, eftersom det hade ett plant underlag och det var en prioritet. Slipningen utfördes med en tilldelad slipmaskin samt utbytbara kiselkarbid (SiC)-slippapper av olika kornstorlek. En serie av slippapper, med kornstorlekarna i ordningen 70, 120, 320, 500, 800 och 1200 användes på varje sondringsprovs yta som valts för analys. All kapning och slipning utfördes utan tillförsel av vatten i slipprocessen. Fig. (10) visar en bildserie från slipprocessen. Vänstra bilden visar en full serie slippapper, med mätutrustning och sondringsprov. Mittenbilden visar ett sondringsprov under slipning. Högerbilden visar ett delat sondringspar där det övre sondringsprovet exponerar en färdigslipad yta och det undre provet är den opreparerade, översta delen. Slutligen polerades proverna varsamt med en textilduk och blåstes därefter rena med en luftström. Prover kunde sedan invänta den, delvis metallurgiska, analysfasen. Figur 10 Bearbetning av sondproverna. Vänster: En serie kiselkarbid (SiC)- slippapper, sondprover och mätningsutrustning, Mitten: Ett sondringsprov under pågående slipning, Höger: Ett övre, färdigslipat sonringssegment samt ett undre, opreparerat sondringssegment. 25

35 5.3 Analys av sondprover Följande sektion förklarar hur sondproverna analyserades och utvärderades efter genomförandet av samtliga experiment. Utrustning för analysen, bokades på Kemiinstitutionen vid Umeå universitet och resultatdatan kunde erhållas digitalt efteråt SEM - EDX Huvuddelen av analysen bestod av att studera de preparerade sondproverna med ett svepelektronmikroskop (SEM, Scanning Electron Microscope), som tillåter extrem grafisk förstoring av det som analyseras. Svepelektronmikroskopet var också utrustat med en energidispersiv röntgenspektrometer (EDS eller EDX, Energy Dispersive X-ray Spectrometer), vilket ger detaljerad data kring elementärsammansättningen hos det studerade provet. Ett SEM nyttjar en koncentrerad stråle av elektroner med hög energi som riktas mot det prov som skall analyseras. Elektronstrålen träffar provet och elektroner, med lägre energi än ursprungsenergin, emiteras bort för att fångas upp av en detektor. Detektorn avgör intensitet och riktning hos elektronerna, varpå en välstrukturerad, grafisk återgivning av provet erhålls. Genom att svepa provet med elektronstrålen kan den yta som undersöks återges i realtid. Med en mjukvara koordineras samtliga inställningar och inmatningar för att sedan ge det önskade grafiska återgivningen i ett lämpligt dataformat. En EDX upptar och registrerar emitterade elektroner samt röntgenstrålar, som också uppstår och reflekteras till följd av elektronkollisionerna. Intensiteten hos elektroner och röntgenstrålar används sedan av spektrometern för att återge en elementärsammansättning 3 hos det bestrålade provet. Även här samlar en mjukvara in och sammanställer erhållna data grafiskt och i önskat format [61] Analysmetod Undersökningen med Svepelektronmikroskopet (Zeiss EVO LS15) ägde rum under två bokade tillfällen, med krav på ständig handledarnärvaro. De relevanta prov som valts ut för analysen, preparerades enskilt genom att fästa dem, med s.k. kol-tape, på en avsedd provbricka. Provbrickan fördes sedan in, med en förbestämd samt enskild turordning, i svepelektronmikroskopet. Ett system, för hur provet skulle placeras vid införandet, etablerades. Detta för att underlätta orientering och tidseffektivisera varje analys. Turordningen alternerade mellan motsatta sondprover, från de olika experimenten. Denna arbetsmetod säkerställde en minsta möjliga variation hos slutresultatet, om svepelektronmikroskopet skulle bli obrukbart till följd av t.ex. ett ihållande driftavbrott. Undersökningarna som genomfördes, var på de båda sondmätningarnas extrema temperaturer (75 C och 125 C). Två undersökningar på varje sondprov genomfördes, ett på sondringens ovankant och en på en representabel horisontell sida. Totalt erhölls åtta enskilda resultat, fyra per genomförd sondmätning. Undersökningen begränsades till dessa proven, då endast dessa behövdes för att presentera relevanta resultat. Begränsningen medförde också att resultatdelen inte blev för omfattande och svårtydd, till följd av för 3 (Ett atomnummer som korresponderar till energiinnehållet hos de reflekterade bestrålningarna.) 26

36 stor mängd data. Figur 11 Exempeluppställning av SEM-utrustningen. Vänster: SEM-enhetens optikdel, Mitten: Provlucka med monterat sondprov., Höger: PC med styrinställningar och mjukvarubehandling. Data erhållen från analysen sammanställdes i ett system, där varje prov hade en grafisk överblick och en extremförstoring av ett relevant område. Elementärsammansättningsdata för varje analys sammanställdes också i ett system för varje prov. Linjefunktioner över tvärsnittet och integraler över relevanta områden, gjordes för varje extremförstoring. Samtliga analysdata erhölls sedan digitalt för att komplettera resultatdelen. 27

37 6 Resultat Följande sektion redovisar beräkningar och samtliga resultat från mätningarna i Dåva Syradaggpunkter Med rökgasdata från standardmätningar i Dåva 1 beräknades syradaggpunkterna. Svavelhalten i avfallet och störst förekommande risk för syrautfällning, gjorde att endast utvärdering av svavelsyradaggpunkten var relevant [62] [57]. Sambanden har sedan grafiskt redovisats[se Fig. (12)], med rökgastemperaturen efter slangfiltret (vid ekonomisern), som en referensfunktion till daggpunktstemperaturfunktionen. Med begränsad data på övriga svaveloxider (SO X ), användes endast procentandelen utav partialgastrycket av SO 2 med Ekv. (4) för beräkning. Rökgastemperaturen visade ytterst få avvikelser och indikerar en jämn drift över tiden. Samtliga av svavelsyrans teoretiska daggpunktstemperaturer understeg den kallaste delen av ekonomisern, vilket ger en avsevärt liten risk för kondens. Däremot har resultatet hög osäkerhet, vilket mest troligt ger en stor skillnad jämfört med verkliga temperaturer [62]. Figur 12 Jämförelse mellan den teoretiskt beräknade syradaggpunkten, (T _Svavel) för svavelsyra och rökgastemperaturen, (T _rokgastemp) vid ekonomiserns kallaste del. Beräkningen bygger på mätdata från perioden

38 6.2 Sondmätningar Genomförandena av båda sondexponeringarna gick väl, utan avvikande driftparametrar. En anmärkning var termoelementet till sondring 3 (125 C). De övriga termoelementen höll temperaturen helt exakt, när sondring 3 hade problem att initialt komma upp i inställd kylningstemperatur samt fluktuerade med 1 2 C vid arbetstemperaturen. En av orsakerna til det var att termoelementet höll en temperatur väldigt nära rökgastemperaturen. Dock kan avvikelserna bortses ifrån, då den förekommande felmarginalen hos temperaturåtergivningen inte är känd. Samtlig upptäckt korrosion hade samma egenskap, då någon form av rödbrun nyans kunde observeras. Det var känt sedan tidigare att det rörde sig om olika järnoxider (F e x O y ), med varierande mängd klorhalt beroende på mängden av ammoniumsalt (NH 4 Cl). I regel hade kraftigare och mer långt gången korrosion mindre klorinnehåll, vilket också föreföll naturligt, då den förekom på områden där ammoniumsaltets förekomst var begränsad. Insidan av sondringarna visade också spår av korrosion, med kondens (möjligen med ett innehåll av löst ammoniumsalt), som bestod av eventuella syror eller vätska som runnit in under ringen. Inget tydligt samband mellan avlagringar, korrosion på insidan och exponeringstemperatur, kunde fastställas. 29

39 6.2.1 Mätning 1 - Exponering och stilleståndskorrosion På den första sonden kunde en förväntad förekomst av saltbeläggning (NH 4 Cl) observeras. Typen av beläggningskristaller var känd sedan tidigare och visade samma typ av utbredningsmönster som vid försök genomförda i andra sammanhang, se [63]. Då rökgaserna passerar ett varmt filter innan lågtemperaturdelen av pannan, blir saltbeläggningarna relativt fria från förorenande partiklar som filtret fångar upp. En gradient mellan temperaturintervallet 100 och 125 C var tydlig, där tilltagandet av saltbeläggningen ökade mot sondens kallaste delar. Fig. (13) och (14) visar den extraherade sonden samt enskilda närbilder på sondringarna. Figur 13 Den extraherade sonden från mätning 1. Figur 14 Närbild på samtliga sondringar från mätning 1, inkl. kylningstemperatur. Vänster: 75 C, Mitten: 100 C*, Höger: 125 C. *-saknade termoelement. 30

40 Den kallaste sonddelen saknade delar av beläggningen, som brutits loss i underkant av sondens exponeringsriktning i rökgasstråket. Undertill hade sondringarna en fläckvis utbredd rostmissfärgning med en ojämn struktur samt indikationer på en mer långt gången korrosion. Den varmaste delen av sonden hade en uniform, svag missfärgning med ett tunt skikt av saltbeläggning. Här var korrosionsutbredningen tydligt begränsad, då ytskiktet på sondringen hade en jämnare struktur. Korrosion såg ut att inte vara lika djupgående Mätning 2 - Enbart exponering Den andra sonden hade liknande beläggningsutbredningar som den första sonden. Det var förväntat, då båda exponeringarna i princip hade samma förutsättningar. En skillnad var en något större mängd bortfall av det tjockaste beläggningslagret på sondens kallaste del (sondringen med 75 C). Utbredning av den ojämna, kraftiga korrosionen undertill var nästan total. I Fig. (15) och (16) kan sond nummer 2 efter extraktion med närbild på varje enskild sondring observeras. De största skillnaderna har inträffat på extremtemperaturernas sondringar. Figur 15 Sond 2 efter extraktion. 31

41 Figur 16 Närbilder på samtliga sondringar inkl. kylningstemperatur, från andra mätningen. Vänster: 75 C, Mitten: 100 C, Höger: 125 C. Vidare hade den varmare sonddelen nästan ingen förekomst av det korrosionslagret (strukturmässigt ojämnare) som kunde observeras på de kallaste sonddelarna. Endast enstaka områden av svaga, rödaktiga korrosionprodukter kunde observeras. Avlagringar på sondringen indikerade också att någon form av vätskeutfällning inträffat. Skillnader i utbredningsmönstrena mellan sond 1 och sond 2 kan bero på en liten temperaturskillnad i mitten på sond 1, jämfört med sond 2. Det kan också vara till följd av det inhomogena bränslet eller variationer i driften, som genererat skillnader i rökgaserna under respektive exponering. Även om små skillnader kunde observeras, var likheterna stora mellan båda exponeringsresultaten Stilleståndskorrosion Sondringarna från mätning 1 placerades i värmeskåpet, med kontrollerad temperatur samt RH, för att sedan tas ut efter 14 dygn. Efter genomförandet av stilleståndskorrosionen kunde en kraftig typ av korrosion på samtliga sondringar observeras. I Fig. (17) kan korrosionsförloppet från hela stilleståndsperioden observeras. 32

42 Figur 17 Sondringarna, hängandes på en anordning i värmeskåpet under hela genomförandet. Övre: Uppställningen från start (dag 1) och ett halvt dygn efter insättningen. Undre: Uppställningen efter halva tiden (dag 7) och precis innan urtagning (dag 14). Vänster kolumn: Sondring 1 (75 C). Mittenkolumnen: Sondring 2 (100 C). Höger kolumn: Sondring 3 (125 C). Viktiga observationer kan göras angående effekten av saltets hygroskopiska förmåga. Första ringen, med det tunnaste skiktet av ammoniumsalt, blev glansigt redan efter några timmars exponering, till följd av fuktadsorbtionen från värmeskåpets RH på 90 %. De övriga två ringarna erhåller en hög adsorbtionskapacitet av fukt, till följd av ett tjockare lager ammoniumsalt. Under stilleståndet blev beläggningen tydligt mättad, och korrosion såg ut att före- 33

43 kommma på samtliga sondringars yta. En kontinuerlig process av adsorbtion såg ut att lösa upp beläggningarna, vilket resulterade även i att lösningen kunde rinna nedåt längs ringytan och spridas vidare till övriga delar av sondringen (även på insidan). I Fig. (18) kan jämförelser från hela sondmätning 1, med stilleståndskorrosionen, göras hos varje sondring i studien. En icke-exponerad sondring finns med i varje figurserie för att en tydlig kontrast skall kunna observeras. Sondringarna 1 och 2 erhöll kraftigast korrosion efter genomförandet. Strukturen på ytan var ojämn och missfärgad, till föjd av korrosionen. Rester av salt, som inte blivit helt upplöst, låg ovanpå. Skillnader i volymutvidgning och torkning hade medfört att flagor, samt segment på ytan, delvis lossnat. Sondring 3, som hade tunnast beläggningslager, hade fortfarande en synbart jämnare struktur på ytan, bakom täta ansamlingar av korrosion. Även här hade fukt löst sig med beläggningen, vilket lett till en mindre mängd rinnande lösning, som återfanns även på insidan av sondringen. Omfattning på korrosionen som uppstod framgick tydligt, då ett tjockt lager ammoniumsalt blev mättat av fuktadsorbtion. Kombinationen av kall temperatur, omfattande saltbeläggning och hög fukthalt orsakade mest skada. 34

44 Figur 18 Sondringsjämförelse från mätning 1, med oexponerad sondring samt resultat efter stilleståndskorrosion. Rad 1: Sondring 1 (75 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. Rad 2: Sondring 2 (100 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. Rad 3: Sondring 3 (125 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. 35

45 6.2.4 Endast sondmätning Det initiala momentet av mätning 2 var i princip likadan som mätning 1, förutom att enbart exponeringen i pannan med korrosionsförlopp studerades. Proverna bearbetades således direkt efter extraktionen ur pannan, utan en följdstudie. I Fig. (19) kan jämförelser från hela sondmätning 2, hos varje sondring i studien, genomföras. Sondringarna tilläts därför bara korrodera vid exponeringen i pannan. Saltbeläggningens tjocklek och utbredning blev därför tydliga, då mängden fukt och lösningsbildning blev begränsad (jämför med mätning 1). Varje bildserie inkluderar, även här, en oexponerad ring för att ge en tydligare jämförelse. Figur 19 Sondringsjämförelse från mätning 2, med oexponerad sondring samt resultat efter endast exponering. Rad 1: Sondring 1 (75 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. Rad 2: Sondring 2 (100 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. Rad 3: Sondring 3 (125 C), med detaljerad bild av korrosionsprodukterna ovanifrån samt från sidan. 36

46 6.3 SEM Analys Analysen med svepelektronmikroskopet gav resultat från de båda mätningarnas extrema temperaturer, dvs. (75 C) och (125 C). De totalt åtta enskilda resultaten gav en tydlig kontrast till hur metallen hade påverkats av stilleståndskorrosion jämfört med endast rökgasexponering. De grafiska EDX-analyserna av grundämnen som var vanligast förekommande, klassades mer som brus och var därför svårtolkade. Ett urval av de ämnesanalyser som användes uppvisade liknande tendenser, dock var en del kontraster starka nog för att bli inkluderade. Svårigheter att mäta beståndsdelar, t.ex. väte (H), kväve (N) eller kol (C), berodde på att metoden inte är lämplig för att mäta strålningssignaturer från dessa ämnen. Mätresultaten från stilleståndssondproven indikerade kraftig materialpåverkan av sondringsytan, då stora gropfrätningar och ett mycket ojämnt ytskikt förekom. På sondring 1 (75 C), var gropfrätningen mest omfattande på ovansidan av ringen. Ytan var mer ojämn och med marginellt fler gropar. På sidan av sondring 1 var groparna en aning mer utspridda, men fortfarande djupgående i metallen. Korrosionsskiktet på ovansidan indikerade ett initialt oxidlager, rikt på järn (F e). Vidare utgjordes den tjockare beläggningen ovanpå oxidlagret av ammoniumsalt med höga halter av klor (Cl). Den andra sondringen (125 C), uppvisade ett liknande mönster med en aning mer utspridda gropfrätningar på sidorna än på ovansidan. Vidare var avsaknaden av en kraftig ammoniumsaltbeläggning tydlig, då förekomsten av klor (Cl) var begränsad till korrosionsfronten (mellan metall och oxidskikt), vilket sågs undantagsvis i Fig. (21)). Däremot var stora förekomster av järn (F e) och syre (O) tydliga indikeringar på att järnoxider (F e x O y ) dominerade. I Fig. (20), (22), (24) och (26) visas SEM-resultaten för samtliga ringar från mätning 1. Tydliga vita streck och vita partiklar, som kan observeras över figurerna är metallrester och spår som uppkommer under slipningen. Ursprunget av metallen är från sondringen. I Fig. (21), (23), (25) och (27) visas EDX-analyser till respektive SEM analys. Symboler samt text som förekommer på återgivningarna är formateringsåterstoder från de mjukvarumässiga analyserna. 37

47 6.3.1 Mätning 1 - Med stilleståndskorrosion Figur 20 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på ovansidan av sondring 1 (75 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 21 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Gula ansamlingar avser järnutbredning (F e) och ansamlingar i orange avser klorutberdning (Cl). 38

48 Figur 22 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på en sida av sondring 1 (75 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 23 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Gula ansamlingar avser järn (F e) och ansamlingar i orange avser klor (Cl). 39

49 Figur 24 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på ovansidan av sondring 3 (125 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 25 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Förekomster: Gula ansamlingar avser järn (F e), ansamlingar i orange avser klor (Cl) och gröna ansamlingar avser syre (O). 40

50 Figur 26 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på en sida av sondring 3 (125 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 27 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Förekomster: Gula ansamlingar avser järn (F e), ansamlingar i orange avser klor (Cl) och gröna avser syre (O). 41

51 6.3.2 Mätning 2 - Endast sondmätning Figur 28 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på ovansidan av sondring 1 (75 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 29 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Gula ansamlingar avser järn (F e), ansamlingar i orange avser klor (Cl) och blå ansamlingar avser aluminium (Al). 42

52 Figur 30 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på en sida av sondring 1 (75 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 31 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Gula ansamlingar avser järn (F e) och ansamlingar i orange avser klor (Cl). 43

53 Figur 32 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på ovansidan av sondring 3 (125 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 33 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Förekomster: Gula ansamlingar avser järn (F e) och ansamlingar i orange avser klor (Cl). 44

54 Figur 34 Grafisk återgivning från SEM-analysen, föreställande ytan på en sida av sondring 3 (125 C). Figuren är arrangerad så att sondringsytorna (ljusast) ses i nedre kanten med det övre korrosionslagret (gråaktigt) och slutligen epoxin (mörkast). Vänster: Översikt av ytan och korrosionslagren. Höger: Närbild av ytan med lokala korrosionslager. Figur 35 Översikt av beståndsdelar framtagna med EXD-analysen, som korresponderar med de grafiska återgivningarna från SEM-analysen. Förekomster: Gula ansamlingar avser järn (F e) och ansamlingar i orange avser klor (Cl). 45

55 I Fig. (28), (30), (32) och (34) visas SEM-resultaten för samtliga ringar från mätning 2. Här förekommer också tydliga vita streck och partiklar över figurerna som är metallrester och spår som uppkommer under slipningen. Ursprunget av metallen är från sondringen. I Fig. (29), (31), (33) och (35) visas EDX-analyser till respektive SEM analys. Symboler samt text som förekommer på återgivningarna är formateringsåterstoder från de mjukvarumässiga analyserna. Mätresultaten från det andra genomförandet (endast sondexponering) indikerade svagare materialpåverkan av sondytan, där ytan på sondring 1 (75 C) var betydligt mer anfrätt än ytan på sondring 3 (125 C). Ingen märkbar skillnad återfanns på ytskiktet av ringens olika delar, bortsett från kraftiga oxidlager närmast ytan samt efterföljande beläggningslager ovanpå. Det mest iögonfallande på ovansidan var en hög halt av klor (Cl), men också halter aluminium (Al) i beläggningslagret. Aluminiumhalterna beror förmodligen på flygaska som passerat rökgasfiltret för att sedan deponeras på sondringen. Därför indikerade det en förekomst av både ammoniumsalt, men också en okänd aluminiumförening. På sidan av ringen förekom också ett kvävebrus, men med en svag kontrast som korresponderade till ytan på saltbeläggningen. Det kan vara kvävebeståndet i ammoniumsaltet. Den andra sondringen (125 C), uppvisade däremot ett minimalt järnoxidlager närmast en jämn och fin yta på sondringsmetallen. På ringens ovansida fanns ett tunt lager med jämn struktur, bestående utav ammoniumsalt. På sidan av sondringen var ytan en aning mer anfrätt, med ett tunt lager ammoniumsalt närvarande. Resultaten från sondringen visade också kol (C) i skiktet över beläggningen. Det kol som observerades var förmodat en av beståndsdelarna i epoxin. Genomgående resultat blev därför kraftig gropfrätning på båda stilleståndskorrosionssondringarna, vilket kan observeras i Fig. (20), (22), (24) och (26). Graden av frätning blev anmärkningsvärd, då endast förekomst av fukt (i en stilleståndsmiljö) under 14 dygn orsakar frätningar på flera tiotals mikrometer. Materialförbrukningen i samband med korrosionen och fuktförekomst blev kraftig, vid samtliga sondringstemperaturer, med liknande frätningsmönster hos båda temperaturerna. Däremot var gropfrätningarna mer spridda på sondringarnas sidor[fig. (22), (26)], än på ovansidorna[fig. (20), (24]. På ovansidan var frätningen mer genomgående på ytan, jämfört med ett jämnare ytskikt och mer lokala frätningar på sondringssidorna. På sondring 2 (125 C) dominerade förekomsten av järnoxider i tjocka lager, med en mycket begränsad förekomst av ammoniumsalt. Sondring 1 (75 C) hade däremot tjockare ammoniumsaltbeläggning och mindre förekomst av järnoxider. Sammanfattningsvis gav saltbeläggningen en viss dämpande effekt vid förekomsten av järnoxider. Det begränsar i sin tur korrosionen, genom att hindra kontakent med syre och fukt. 46

56 Figur 36 Jämförelse av sondring 1 (75 C) från mätning 1 och sondring 3 (125 C) från mätning 2. En linjefunktion med redovisning av ämnessammansättning kan observeras nedanför.vänster: Pågående korrosion, hög halt av järn (F e) i beläggningen. Höger: Relativt opåverkad saltbeläggning, låg järnhalt i beläggningen. I Fig. (36) kan den mest korrosionsutsatta sondringen från mätning 1 och den minst utsatta från mätning 2 observeras. Den relativt ojämna övergången hos lagret med hög järnhalt i beläggningen, tyder en långt gången korrosionsprocess. Efter beläggningen med den höga järnhalten kommer en kort ansamling av klor (Cl), som indikerar ammoniumsalt, längst ut. Ringen med det relativt opåverkade lagret av beläggningssalt har en mer tydlig övergång från kanten av sondringen, riktat ut i beläggningen. Det indikerar en svag upplösning av järnet på sondringens yta. Tabell 2 Sammanfattande översikt av sondringarna med respektive attribut och beläggnings- samt korrosionsegenskaper. Genomförande Temp. Fe O Cl Al Total korrosion Sondexponering med 75 C Hög Låg Hög Låg Kraftigare stilleståndskorrosion 125 C Hög Hög Medel Låg Kraftig Endast 75 C Hög Låg Hög Hög Påtaglig sondexponering 125 C Låg Låg Hög Låg Svag Tab. (2) ger en hastig överblick över ringarnas totala beläggnings- och korrosionsegenskaper i respektive genomförande. Provringarna med enbart sondmätning påvisade en marginellt större frätning på ytan hos sondring 1 (75 C), jämfört med sondring 2 (125 C). Den tjockare saltbeläggningen på sondring 1 (75 C) begränsar också tjockleken på järnoxidlagret. Däremot har det extremt tunna lagret av ammoniumsalt på sondring 47

57 2 (125 C) medfört att nästan ingen förekomst av järnoxider. Gemensamt för samtliga prov är att kraftig korrosion leder till transport av järn ut i beläggningslagret, med varierad spridning beroende på området av sondringen. Vidare förblir närvaro av fukt, skillnad i temperatur samt korrosionsprocessens tidsåtgång, faktorerna som avgör mest vid resultatet. 48

58 7 Diskussion I huvudsak gav detta arbete kunskap kring hur avgörande faktorer, främst syra/fukthalt i rökgas, temperatur och tidsaspekter, är för beläggningsbildning samt korrosion [64]. Även saltbeläggningens hygroskopiska egenskaper tillsammans med daggpunktstemperaturer, som beror av rökgasens halter av olika gasföreningar med partialtryck, avgör när kondenseringar sker. Andra faktorer som kan påverka temperatur för kondens är stoftmängder samt närvaro av andra delikviscenta salter [55]. Kondenseringar kan sedan bilda elektrolyter, vilket påverkar förloppet ytterligare. Däremot gjordes inga mätningar både före och efter filtret, vilket gör det svårt att avgöra vilken faktor som påverkat mest. Utöver föroreningen av aluminium i viss beläggning, har endast ammoniumkloridsalt blivit identifierat. Miljön i lågtemperaturdelarna blir också problematisk, till följd av den unika lösningen med att leda rökgaserna genom slangfiltret innan lågtemperaturdelarna passeras. Detta sänker trycket (med en knappt märkbar effekt) och temperaturen, vilket kan öka risken för främst saltutfällning och kondens. Filterplaceringen bidrar dock till att en renare saltutfällning sker, med begränsad förorening från kvarvarande komponenter i flygaskan [33]. Beräkningarna som utfördes gav en liten indikation av risk för syrakondensering, med den befintliga fraktionens (SO 2 ) partialgastryck i rökgasen. Men utan halterna av övriga svaveloxiders partialgastryck, blir beräkningen högst osäker, varpå resultatet får ett lågt sanningsvärde. Samband som förekommer i [53] och [54], baserade på övriga halter av svaveldioxiders partialgastryck skulle ge mer säkra resultat samt en redundans, då resultaten från funktionerna kan jämföras med varandra. Vidare kan uppgifter om syrakondensering fås av mer frekventa mätningar av rökgasens faktiska daggpunktstemperatur av t.ex. svavelsyror, dock är det en känd svårighet att direkt mäta daggpunktstemperatur. De specificka mätanordningar som finns innebär svårigheter och är oftast inte lämpliga för avfallspannor, då de ger en osäker temperaturangivelse [55], [65]. Att mäta konduktans med realtidskorrosionssonder, för att identifiera den temperatur vid vilken daggpunkten inträffar, kan tillämpas som ett komplement [55]. Resultat från temperaturberäkningar kan även jämföras med driftdokumentation för att hitta problematiska samband med höga halter av problematiska föreningar och stora förekomster av korrosion. Det erhållna beräkningsresultatet från studien bör därför endast ses som en möjlig analysmetod, vid vilka temperaturintervall som risker uppstår. Mest relevant blir detta resultat, då pannans temperatur sjunker till följd av ett långvarigt avbrott och kylda rökgasrester hinner fällas ut på ekonomisern, innan dessa fläktas eller vädras bort. Studien av stilleståndskorrosionen gjorde det möjligt att observera korrosionsförloppet i en relativt statisk miljö, vilket skulle kunna efterliknas vid ett längre driftstopp. Genom att välja en experimenttemperatur och en experimentmiljö med en relativ fukthalt av %, kunde experimentet pågå konsekvent utan en större materialinsats och risk för betydande påverkan från omgivningen. Tidigare försök att mäta den relativa fukthaltens påverkan på saltbeläggningen, visar att den mest kritiska korrosionen sker vid RH=50-70 % [66]. Övriga halter håller en mer genomgående, jämnare och lägre korrosionshastig- 49

59 het, vilket skulle stämma bättre överens med den varierande halt av RH som bedömt förekommer i den verkliga miljön. Däremot kan studien göras mer detaljerad, genom att efterlikna den verkliga miljön kring ett längre driftavbrott, baserat på uppmätta temperaturer samt fukthalter. Beroende på utrustningsutformningen kan även halter ur rökgas efterliknas för att studera en ännu mer realistisk reaktion. Exempel på testuppställningar som konstruerats för liknande, specifika ändamål återfinns, bl.a. i [43] och [67]. Genom att preparera sondproverna kan olika situationer simuleras innan stilleståndsstudien inleds, t.ex. icke rengjorda, sotade eller fuktiga sondprover. Då kan olika tillstånd hos pannytan utvärderas efter hur skadliga respektive tillstånd blir. Användningen av kylda korrosionssonder, förekommer i flertalet andra studier, bl.a. [68], [69] och [44] och är en beprövad metod. Kommersiella varianter kan behöva modifieras för att passa i pannan samt den gällande studien. Sondexponeringen kräver också planering och kunskap för att erhålla ett resultat som är precist nog för studien. Samtliga sondringstemperaturer i denna studie hade en beläggningsbildning, med en tilltagande beläggning som inträffar mellan 125 och 100 C och ökar i tjocklek mot sondens kallare del. Att erhålla ett mer precist intervall för ammoniumkloridens temperatur för kristallisering skulle kräva ett mer begränsat temperaturintervall hos de kylda sondringarna. Att nyttja en sond med ett mer begränsat temperaturintervall, ev. med fler kylda sondringar, skulle i teorin ge en ännu mer precis temperaturangivelse för när beläggningen tilltar. Vidare är det tydligt att beläggningen tilltar till följd av den temperaturgradient som uppstår längs sondens radiella axel, vilket gör att beläggningsbildningen kan ske med ett tjockare lager som följd. Beläggningen avtar sedan när temperaturen överstiger temperaturskiktet närmast sonden, som innebär en möjlig kristallation. En annan observation är avvikelser hos beläggningen på vind- och läsidan av sonden. De kallare delarna av sonden saknade segment av beläggning på läsidan, vilket mest troligt beror att de brytits loss till följd av t.ex. turbulens och beläggningens spröda natur vid ett lågt fuktinnehåll. Tiden för exponering av sonden i rökgasen är av betydelse, då en längre exponering ger ett bättre resultat. Avfallet som bränsle har, som tidigare nämnt, en inhomogen karaktär som leder till variationer i rökgasinnehållet. Varierande avvikelser mellan sondmätningar kan också förekomma [70]. Avfallet, bestående av höga halter klor tillsammans med överflödiga mängder ammoniakslip, blir tillräckligt för ett rökgasflödet med de huvudsakliga beståndsdelarna för ammoniumsaltkristallation[nh 3 (g) + HCl(g) NH 4 Cl(s)]. Gasernas partialtryck blir också relativt höga, till följd av ammoniakadditivet, vilket är av stor betydelse för bildandet av ammoniaksalt. Att reglera mängden insprutat ammoniak skulle därför kunna resultera i ett sänkt partialgastryck och en minskad saltbildning som följd. Även observationerna av kloransamlingar i SEM- samt EXD-analyserna kan användas för att se problematiken med ett högt klorinnehåll i rökgaserna. Förutom experiment kring dosering med hälp av data från återföringssystem, finns även laboratorieförsök där speciella filter använts för att samla upp ammoniumklorider, innan de bildas på lågtemperaturdelar. Försöken kompletterades även med direktinsprutning 50

60 av aktivt kol för att reducera ammoniakslip och undvika vidare beläggningsbildning. Problematiken kretsar mest kring att hitta en arbetstemperatur som är låg nog för filtret, utan att orsaka lågtemperaturkorrosion [67]. Beträffande reglering av rökgastemperatur för att åtgärda problemen med beläggningsbildning och korrosion, så är den åtgärden inte aktuell i detta fallet. Att ändra temperaturen riskerar att påverka andra panndelar negativt, utan vidare studier på effekter samt konsekvenser av dessa. Främst påverkas dock själva pannans verkningsgrad allt för omfattande, med en reducering som följd [49]. Däremot kan kunskaper om kritiska temperaturer användas för att berättiga ändringar i de fall där inga kritiska temperaturgränser överskrids och risker för utfällningar inte är avgörande. SEM- samt EXD-analyserna innebar även svårigheter att spåra samtliga elementärsammansättningar. Vanliga grundämnen, t.ex. väte, syre eller kväve, kunde inte spåras alls eller återgavs med hög osäkerhet. Däremot kunde analyserna från redan kända beståndsdelar, i viss typ av beläggning på sondringarna, oftast användas för att dra slutsatser om sammansättningen. Höga förekomster av järn och syre i beläggningen indikerade att järnoxider förekom. Höga halter av klor i beläggningen, utan uppgifter på syre eller järn tydde oftast på ammoniumklorid. Stor förekomst av ammoniumklorid (tjocka lager) kunde ha begränsande effekter på korrosionen, då sondringsytan kan isoleras från fukt och syre i en större utsträckning. Här kunde även omfattningen av de kraftiga korrosionerna i stilleståndsstudierna synliggöras. De kraftigaste frätningarna varierade, med upp till 100 mikrometer djupa gropar som följd. Eftersom detta inträffade inom loppet av två veckor, blir det viktig kunskap för att förstå hur kritisk fuktförekomsten är för materialet. En viss skillnad mellan frätningsmönstret kunde observeras på ringytans topp och sida, vilket kan bero på ifall saltlösning förekommer som en saturerad beläggning ovanpå ytan eller om endast saltlösning får rinna längs ytan. Dessa beläggningsförekomster på sondringarna visas närmare i bilaga A[ (11.1), Fig. (37)]. De verkliga korrosionsmönster borde vara tydligare när ekonomisern inspekteras och när problematiska områden studeras. Sedan föreligger det givetvis en skillnad om saltet enbart adsorberar fukt från omgivande gas eller om fukten uppstår från kvarblivet vatten, blandat med eventuella saltrester, efter en sotning. I övrigt var den erhållna sammansättningsdatan ofullständig, då valda analysmetoder inte alltid blev inkluderade i resultatdatan (t.ex. linjefunktioner över skikten). Tidsåtgången var stor på denna delen, varpå analysen begränsades. En mer omfattande analys av varje sondring ge ett mer representativt resultat. 7.1 Möjliga åtgärder De mest realistiska åtgärderna, baserade på teorisammanställningen samt de erhållna resultaten, kan genomföras t.ex. genom att dra ner innehållet av problematiska ämnen (ammoniak och saltsyra) i rökgasen eller att utvärdera underhållet av ekonomisern. Att reglera insprutningen av ammoniak skulle minska beståndsdelar för saltbildningen och nå 51

61 en effektivare användning av additivet. Att övervaka halterna av saltsyra kan också vara angeläget, för att få kunskap kring när rökgasinnehållet gynnar saltbildning som mest. Då skulle sotning och underhåll kunna styras ytterligare, bl.a då mycket problematiskt rökgasinnehåll, med risk för stor saltbildning, föreligger. Behovsstyrd sotning under drift, baserad på mätningar av värmeövergångstal hos de mer drabbade ekonomiserpaketen, kan jämna ut den totala beläggningsbildningen [59]. Mängden salt på pannytan innebär störst problem för värmeöverföringsförmågan (t.ex. på ekonomisern), vilket också motiverar till att jämna ut samt reducera beläggningsbildningen. En viktig notering blir att ett ovanstående ingrepp reducerar förekomsten av salt, däremot är tillgången på fukt den största faktorn för om kraftigare korrosion kan inträffa. Eftersom att fukthalten visade sig ha en så betydande roll i den kraftiga korrosionen (med bl.a. gropfrätning, som observerades efter stilleståndskorrosionerna), blir därför renhållning (med risk för kvarbliven fukt) i samband med driftavbrott mest angeläget att följa upp. Detta nämns också i [9] samt [64]. När vatten används vid sotning innebär metoden att ekonomisern får stå fuktig efter sotningen. Tiden tills dess att driften återupptas och den ökande temperaturen torkar panndelen, blir då avgörande för hur länge stilleståndskorrosionen på ekonomisern tillåts fortgå. Vidare kommer beläggningsrester som kvarstår på pannytan utgöra problem. Pannytans struktur till följd av t.ex. tidigare frätningar och gropbildningar, kan också medföra att renhållningen försvåras när beläggning blir kvar i sprickor och gropar och påskyndar korrosionen ytterligare. Genom att utesluta de problematiska sotningsmedierna i största möjliga mån, minskas en källa till fuktinförsel i korrosionsförloppet. Däremot betyder det att sotningarna med skonsammare medier måste utföras oftare, alternativt färre sotningar med grövre medier (med en ökad risk för materialslitage orsakad av erosion istället). Att utvärdera sotningsrutinen när fuktiga sotmedier används kan då leda till att kvarbliven fukt kan reduceras. Enkla försök med torkningsutrustning (fuktabsorbering) har används tidigare enligt [48], men dessa behöver studeras under tillfällen där resultatdata kan samlas in efter genomföranden, för att avgöra effekt. Ett annat förslag på rutinförändringar kan vara att eftersota vattensotningen med luft, för att blåsa bort/torka ekonomisern, vilket skulle reducera kvarbliven fukt. 52

62 8 Slutsatser Det huvudsakliga syftet med det här arbetet var att studera saltbildningen och korrosionsförloppet i förhållande till normal drift med rådande rökgasrening i Dåva 1. Detta, för att erhålla bättre kunskap kring ammoniumsaltets temperaturegenskaper, dess uppkomst och konsekvenserna av beläggningarna i pannans lågtemperaturdelar. Baserat på underlag kunde följande slutsatser dras: Av beräkningarna som utförts med gällande ekvationer, indikerades en obefintlig risk för utkondensering av svavelsyra under den uppmätta perioden. Resultatet gäller dock endast för tidsperioden vid sondmätningarna och en den drift som anläggningen hade under det tidsintervallet. Ingen hänsyn är tagen angående driftavbrott, då det ej förekom några. Exaktare resultat kräver mer omfattande mätdata eller fler daggpunktsmätningar. Mer exakta temperaturangivelser för ammoniumkloridkristalliseringen kunde inte fastställas. En gradvis övergående temperaturgradient i sondens riktning ger ingen tydlig gräns. I rökgasflödesriktningen uppstår också en gradient rund sonden, samt ett troligt, turbulent lä som lossar saltbeläggning på underkanten. Sondmätningarna som gjordes indikerade att beläggningsbildningen inledningsvis inträffar mellan 100 C C, för att sedan tillta drastiskt och öka i tjocklek mot den kallaste delen på sonden (med det totala temperaturintervallet på C). Saltets tillgång på fukt, i fall av ånghalt i rökgaserna, utkondenserad vätska på panndelsytan och kvarbliven fukt från vatten- /issotningar, är direkt avgörande för korrosionens utbredning och hastigheten på korrosionsförloppet. Med en ständig tillgång på fukt, medför saltets hygroskopiska egenskaper att saltbeläggningen mättas och elektrolytlösning uppstår. Det ger upphov till gropfrätningar samt spridning av järn, från ytan till beläggningen, om korrosionen får fortgå. Om tillgången på fukt är begränsad, avstannar korrosionen nästan fullständigt och beläggningen förblir statisk utan synliga förändringar. När fukt är närvarande, med ihållande RH = 90 %, kan kraftiga gropfrätningar uppstå under så kort tid som 14 dygn. Korrosionens utbredning och materialförbrukning kan begränsas genom att rutinerna vid vattensotning ses över. Den kvarblivna fukten tillsammans med beläggningsrester utgör ett problem. Ett alternativt kan även vara att sotningsmetiden byts ut mot ett en skonsammare metod, förslagsvis tätare sotningar med luft alt. ljudsotning. Kloridrikt avfall och ammoniakslip utgör ett problem genom att bidra till beläggningsbildningen i den lågtempererade panndelen. Då inte temperaturjustering är ett alternativ, skulle beläggningsbildningen kunna reduceras genom att reglera mängden insprutat ammoniak. Detta kan också kompletteras med kunskaper om de aktuella klorhalterna i rökgaserna, för att se när större risker föreligger. 53

63 9 Förslag på framtida arbeten Ett försök i att utvärdera uppsamling, kemisk reducering eller dosering av den oreagerade mängden av additiv som förekommer. Förslagsvis är additivet en enklare faktor att påverka, då ett återföringssystem redan finns, där värdefull data om förbrukningsmängder kan erhållas. Genomföra en mätning av den faktiska daggpunken för svavelsyra, för att erhålla ett underlag som kan jämföras med experimentellt framtagna temperaturer. Vidare kan studien kompletteras ytterliggare genom att försöka konstruera en mätsond där möjlig utkondenseringuppsamling kan ske. Samtliga mätningar med beräkningar kan då ge ett redundant underlag för bättre kunskap kring den omdiskuterade syrautfällningen. Studera metallprover med olika grader av rengöring utförd, för att sedan exponera dem för ett rökgasflöde under en längre tid. Olika metoder för underhåll kan då utvärderas med materialförbrukade metallprover som följd. En ytterligare parameter kan vara att exponera metallprover då de är saturerade, alternativt fuktiga. Kartlägga förbränning och rökgasdata över längre tidsperioder för att studera möjliga trender i förbränning eller avfallssammansättning. Det kan också kompletteras med en ännu längre korrosionsondmätning som återansluts efter varje kontroll, för att undersöka långtidseffekter (erosion tillsammans med beläggningsbildning och korrosion). Omgivande temperatur kan också ingå i studien. Utvärdera vattensotning/rengöring och samla in data efter en typisk insats för att se i vilket skick ekonomisern färdigställs i, innan driften återupptas. Med mätdata från undersökningen kan egenskaper i en laborativ korrosionsmiljö för metallprover (av samma material som ekonomisern) ställas in. Därigenom ges en möjlighet att studera förloppet med mer exakta parametrar (fukthalt och temperaturintervall från stopp till start av drift). Med fördel kan delar av en kasserad ekonomiser användas som referens, med hänsyn till driftparametrarna som segmentet utsattes för under användningen. 54

64 10 Referenslista Referenser [1] Naturvårdsverket Boverket. Planering - energi. url: https : / / www. miljomal. se/miljomalen/alla- indikatorer/indikatorsida/?iid=107&pl=1. (hämtad: ). [2] Svensk energi. Energikällor. url: Branschrekrytering/Energik%C3%A4llor%20.pdf. (hämtad: ). [3] Regeringskansliet. Sveriges miljömålssystem. url: Global/24_las_mer/broschyrer/sveriges- miljomalssystem.pdf. (hämtad: ). [4] Naturvårdsverket Sveriges regering. Sveriges miljömål. url: se/miljomalen/. (hämtad: ). [5] Weine Wiqvist Svenska renhållningsföreningen. Avfall blir till värme och el - En rapport om avfallsförbränning. Tekn. rapport 02. RFV Rapport, RFV Service AB, Malmö, [6] Svend Fredriksen och Sven Werner. Fjärrvärme och fjärrkyla. 1:1. p Lund: Studentlitteratur, isbn: [7] Naturvårdsverket. Strategin för giftfria och resurssnåla kretslopp, GRK Underlag till Miljömålsrådets fördjupade utvärdering av miljökvalitetsmålen. Tekn. rapport Naturvårdsverket, Stockholm, jan [8] Margareta Winberg Riksdagen. Riktlinjer för en kretsloppsanpassad samhällsutveckling. url: https : / / www. riksdagen. se / sv / dokument - lagar / dokument / motion/med-anledning-av-prop riktlinjer-for_gg02jo60. (hämtad: ). [9] Pamela Henderson Annika Stålenheim. Korrosion i avfallsförbränningsanläggningar. Tekn. rapport 887, M VÄRMEFORSK Service AB, Stockholm, nov [10] Weine Wiqvist Svenskt Avfall. Svensk Avfallshantering Tekn. rapport 01. Avfall Sverige AB, [11] L Youhanan A Fråne. Avfallsimport och materialåtervinning. Tekn. rapport B2266. IVL, Svenska Miljöinstitutet, okt [12] Mattias Bisaillon och Inge Johansson och Frida Jones och Jenny Sahlin. Bränslekvalitet - Sammansättning och egenskaper för avfallsbränsle till energiåtervinning. Tekn. rapport WR57. Waste Refinery, SP, Stockholm, [13] Naturvårdsverket. Förbränningsanläggningar för energiproduktion inklusive rökgaskondensering. Tekn. rapport utgåva 2. Naturvårdsverket, mars [14] Pamela Henderson Annika Stålenheim. Korrosion i avfallsförbrän. Tekn. rapport 887. Värmeforsk, nov [15] Avfall Sverige. Bränslet. url: avfallsbehandling/energiatervinning/branslet/. (hämtad: ). [16] ÅF Energi m.fl. Peter Adler. Vägledning för klassificering av förbränningsrester enligt Avfallsförordningen. Tekn. rapport 886, Q Värmeforsk,

65 [17] Henry Persson m.fl. Anders Lönnermark. Biobränslen och avfall - Brandsäkerhet i samband med lagring. Tekn. rapport SP Sveriges Tekniska Forskningsinst., [18] Solvie Herstad Svärd m.fl. Marianne Gyllenhammar. Additiv för att minska driftproblem vid rostförbränning av avfall. Tekn. rapport WR-47. Waste Refinery, [19] Kilpinen Zevenhoven. Chapter 2 Flue gases and fuel gases. Tekn. rapport 1. Gasbook, Netherlands, juni [20] Naturvårdsverket. Avfallsförbränning Vägledning om bestämmelser för förbränningsanläggningar där avfall förbränns. url: miljoarbetet/vagledningar/forbranning/avfallsforbranning/. (hämtad: ). [21] Naturvårdsverket. Avfallsförbränning Vägledning om bestämmelser för förbränningsanläggningar där avfall förbränns. url: miljoarbetet/vagledningar/forbranning/avfallsforbranning/. (Hämtad: ). [22] HANDBOK FÖR LIVSLÄNGDSARBETE MED ENERGIANLÄGGNINGAR. Tekn. rapport 2015:150, 3. Energiforsk, [23] Naturvårdsverket. Begränsning av koldioxidhalt i rökgas från fastbränsleeldning. Tekn. rapport IBSN: Naturvårdsverket, jan [24] Jernkontoret. Jernkontorets Energihandbok. url: www. energihandbok. se/rokgaser/. (hämtad: ). [25] SYSAV. Avfallsförbränning ett viktigt komplement. url: se/globalassets/media/filer-och-dokument/informationsmaterial-broschyrerarsredovisningar- faktablad- rapporter- etc/ broschyrer- och- faktablad/ varme-och-el-ur-avfall.pdf. (hämtad: ). [26] STORA BIOKRAFT- OCH VÄRMEKONFERENSEN Magnus Hermansson Scheuch. GODA EXEMPEL FÖR ATT KLARA DE NYA MCP KRAVEN, url: https : / / www. svebio. se / app / uploads / 2017 / 11 / Magnus _ Hermansson. pdf. (hämtad: ). [27] Lagen.nu. MÖD 2007:5 -Förbränning av avfall. url: :5. (hämtad: ). [28] Naturvårdsverket. Utsläpp av växthusgaser från el- och fjärrvärmeproduktion. url: (hämtad: ). [29] Naturvårdsverket. Bränsleanvändning för el- och fjärrvärmeproduktion. url: http: / / www. naturvardsverket. se / Sa - mar - miljon / Statistik - A - O / Klimat - bransleanvandning - for - el -- och - fjarrvarmeproduktion/. (hämtad: ). [30] Umeå Energi. Kraftvärmeverken Dåva 1 och 2. url: om-oss/dava-1-och-2. (hämtad: ). [31] gmab. Dåva 1, Umeå Energi. url: #1491. (hämtad: ). 56

66 [32] 1998 Bioenergi. Umeå Energi - Dåvaverken bygger på ny politik. url: novator.se/bioenergy/be9804/s18-19.pdf. (hämtad: ). [33] Intervju Erik Eriksson. Rutiner vid underhåll och panndelsbyte, Dåva 1. Tekn. rapport Möte på anläggningen. Umeå Energi, april [34] Energimyndigheten. Programbeskrivning för samverkansprogrammet Materialteknik för termiska energiprocesser. Tekn. rapport Elforsk, april [35] Solvie Herstad Svärd Birgitta Strömberg. Bränslehandboken Tekn. rapport 1234, A Varmeforsk, april [36] DANIEL MÅNGÅRD JAN STORESUND. KONSEKVENSER AV CYKLISK DRIFT SICC. Tekn. rapport 2015:192. Energiforsk, [37] Inspecta Technology Jan Storesund. Flexibel drift av kraftvärmeanläggningar - förstudie. url: https : / / energiforskmedia. blob. core. windows. net / media / / 05 - driftsflexibilitet - hos - kraftvarmeverk. pdf. (hämtad: ). [38] Inspecta Technology Peter Emanuelsson. Diffusionshastigheten hos ammoniak respektive väteklorid - en jämförelse. url: www4.ad.umu.se:8081/ Skolkemi/Experiment/experiment.jsp?id=154. (hämtad: ). [39] Jurij Kotar m.fl. Emma L. Talbot. Thermophoretic migration. Tekn. rapport (2017). Varmeforsk, maj [40] Andreas Johansson m.fl. David Eskilsson. Samförbränning av bilfluff, rötslam och avfall i en 20 MW fluidbäddpanna -Studier av bränslesammansättningens påverkan på beläggningsbildning. Tekn. rapport SP, april [41] 2014 Johnston Francis J. Ammonium salt. url: www. accessscience. com/content/028800#028800rx0010. (hämtad: ). [42] 1920 Tom Moll. 1. OORGANISK KEMI. url: 1/0117.html. (hämtad: ). [43] Wolfgang Muller m.fl. Thomas Herzog. Corrosion caused by Dew Point and Delisquescent Salts in the Boiler and Flue Gas Cleaning. - Amended composure. Tekn. rapport 2012,p CheMin, [44] Magnus Nordling. Korrosion hos luftförvärmare och ekonomisrar. Tekn. rapport 1235, M Värmeforsk Serviceaktiebolag, maj [45] T. Brunner S. Retschitzegger och I. Obernberger m.fl. Low-Temperature Corrosion in Biomass Boilers Fired with Chemically Untreated Wood Chips and Bark. Tekn. rapport vol. 29. EnergyandFuels, juni [46] Linda Bäfver m.fl. Gösta Norell. Svavelsyradaggpunkt i sodapannor. Tekn. rapport 1246, S Värmeforsk, maj [47] T Suzuki m.fl. K Toba. Effect of Relative Humidity on Ammonium Chloride Corrosion in Refineries. Tekn. rapport Vol. 67, no. 5. Corrosion, maj [48] Intervju Peter Johansson. Rutiner vid underhåll/sotning, Dåva 1. Tekn. rapport telefonmöte från UE. Delete AB, april [49] Markus Broström. Muntlig redogörelse. April [50] Barbara Goldschmidt. Lågtemperaturkorrosion i pannor med SNCR. Tekn. rapport 847, M Värmeforsk Service AB, jan

67 [51] Yen-Hsiung Kiang. Fuel Property Estimation and CombustionProcess Characterization: Conventional Fuels, Biomass, Biocarbon,Waste Fuels, Refuse Derived Fuels, and Other Alternative Fuels. Tekn. rapport 847, M ELSEVIER INC, [52] Harun; m.fk. Levy Edward; Bilirgen. Recovery of Water from Boiler Flue Gas Using Condensing Heat Exchangers. Tekn. rapport osti.gov INC, mars [53] F.H. Verhoff och J.T. Banchero. Predicting Dew Points of Gases. Tekn. rapport Vol. 78, Issue 8. Chemical Engineering Progress, mars [54] V. Ganapathy. Steam Plant Calculations Manual. Tekn. rapport 2nd Edition, ISBN CRC Press, [55] DANIEL RYDE ANDERS HJÖRNHEDE. KORROSIONSREDUCERANDE AD- DITIVS INVERKAN PÅ SYRADAGGPUNKTEN OCH LÅGTEMPERATURKOR- ROSION. Tekn. rapport 2015:215, ISBN Energiforsk AB, [56] Yen Hsiung Kiang. Predicting Dewpoints of Gases. Tekn. rapport Vol. 88, Issue 3, p Chemical Engineering, [57] K. Makela Keijo Salmenoja. Chlorine-induced superheater corrosion in boilers fired with biofuels. Tekn. rapport Vol II, Proceedings. Industrial Furnaces och Boilers, [58] Claes Fredö m.fl. Elisabet Blom. Förbättrad behovsstyrd sotning med hjälp av värmeöverförande tubens mekaniska egenskaper - etapp 2. Tekn. rapport 1193, P Värmeforsk, okt [59] Kent Davidsson Fredrik Niklasson. Behovsstyrd sotblåsning i avfallspannor. Tekn. rapport WR-10. Waste Refinery, [60] Heat Management. Sotningsteknik. url: http : / / www. heatmanage. com / sv / kunskapsbas/. (hämtad: ). [61] Surface Science Western. SEM/EDX. url: com/ analytical- services/ scanning- electron- microscopy- coupled- withenergy-dispersive-x-ray-semedx-spectroscopy/. (hämtad: ). [62] Naturvårdsverket. Utsläpp av ammoniak och lustgas från förbränning med SNCR/SCR. Tekn. rapport ISBN: X.pdf. Naturvårdsverket, [63] Solvie Herstad Svärd m.fl. Marianne Gyllenhammar. Additiv för att minska driftproblem vid rostförbränning av avfall. Tekn. rapport WR-47, ISSN Waste Refinery, [64] 1998 Thomas Eriksson och Sture Eriksson Bioenergi. Direktmätning av rökgassidig lågtemperaturkorrosion i en avfallspanna. url: http : / / www. novator. se / bioenergy/be9804/s38.pdf. (hämtad: ). [65] G. Nyqvist L. Gustavsson. Värmeforsks mäthandbok; utgåva 3. Tekn. rapport 937, nummer 3. Värmeforsk, [66] Jianmin Chen m.fl. Dawei Hu. Hygroscopicity and evaporation of ammonium chloride and ammonium nitrate: Relative humidity and size effects on the growth factor. Tekn. rapport 45, Atmospheric Environment, Science Direct, febr [67] Hiroshi Minoya m.fl. In-Hee Hwang. Removal of ammonium chloride generated by ammonia slip from the SNCR process in municipal solid waste incinerators. Tekn. rapport Vol. 74, Issue 10, p Chemosphere, Science Direct, mars

68 [68] Christoffer Boman m.fl. Marcus Öhman. Minskade askrelaterade driftsproblem (beläggning, slaggning, högtemperaturkorrosion, bäddagglomerering) genom inblandning av torv i biobränslen. Tekn. rapport A5-514, 999. Värmeforsk, dec [69] Jan Högberg. Korrosionsprovning med korttidsexponerade sondprover. Tekn. rapport Q4-142, 808. Värmeforsk service AB, maj [70] Annika Stålengeim m.fl. Rikard Norling. Korrosionskontroll genom analys av flygaska och avlagringar. Tekn. rapport 2015:151, ISBN Energiforsk,

69 11 Bilagor 11.1 Bilaga A Figur 37 Stilleståndsstudiens förlopp (referenssondring i kolumnen längst till vänster) med salt- och korrosionsförekomster, från vecka 2 och vecka 4. 60