Lågtemperaturkorrosion

Transkript

1 Feb-2007 Lågtemperaturkorrosion Erfarenheter från Våt/Torra Rökgasreningsanläggningar efter Biobränsle och Avfallseldning Tina Edvardsson

2 Lågtemperaturkorrosion Introduktion - Definition Lågtemperaturkorrosion i barkeldade, mindre pannor Diskussion av studie från 2001 av Lindau och Goldschmidt Erfarenheter från NID rökgasreningsanläggningar i drift Diskussion av ytbehandling och bättre materialval Slutsatser 2

3 Lågtemperaturkorrosion - Definition Korrosion - Angrepp av metall orsakat av en kemisk eller elektrokemisk reaktion mellan metallytan och dess omgivning Erosion - Nötning av ytan Erosionskorrosion - Nötning och korrosion i samverkan 3

4 Lågtemperaturkorrosion Typer av korrosion i torra rökgasreningsanläggningar: Allmän korrosion Punktfrätning Avlagringskorrosion Spänningskorrosionsprickning Erosionskorrosion 4

5 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Värmeforskstudien "Lågtemperaturkorrosion i barkeldade, mindre pannor" av Lindau och Goldschmidt Undersökte lågtemperaturkorrosion i ett antal 2-12 MW biobränsleeldade värmepannor Studien bestod av två delar: Inspektion och kartläggning av lågtemperaturkorrosion i 8 svenska anläggningar Test med två korrosionssonder i en anläggning Eldstad Panna Cyklon Rökgasfläkt Bränsleinmatning Luftfläkt Elfilter Fjv Rökgaskondensor Sk ors ten 5

6 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Försöken genomfördes på Sävelundsverket i Alingsås Luftkylda korrosionssonder med en temperaturgradient på mellan 70 och 110 C placerades i rökgaskanalen vid en rökgastemperatur mellan 140 och 180 C 6

7 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Sondernas Temperaturgradient 80 Temperatur C cm Försöken visade att det är materialets yttemperatur som påverkar korrosionshastigheten och följande slutsatser kunde dras. 7

8 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Korrosionen orsakades av påslag av de lättlösliga salterna CaCl 2 och ZnCl 2 och uppstod då rökgasens fukthalt var hög och kylytornas temperatur tillräckligt låg Salter upptar vatten vid vissa kriterier och bildar en stabil vattenfas i vilken det kommer att lösas in sura komponenter från rökgasen (HCl, SO 2 ) som drastiskt sänker ph och därmed orsakar korrosion Kriteriet då detta sker för ett visst salt kallas Delikvescent Relativ Fukthalt 8

9 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Delikvescent Relativ Fukt (DRH) för salter: Relativa Fukten (RH) då saltpartikeln upptar vatten från ånginnehållet i omgivande luft och bildar vattenlösningar För varje salt (klorider, sulfater och nitrater) finns en DRH som är funktion av temperaturen 9

10 Lågtemperaturkorrosion - Värmeforskstudie Delikvescent Relativ Fukt (DRH) för CaCl 2 salt och ZnCl 2 salt som funktion av Temperaturen 0,6 DRH, RH 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Temperatur, grad C DRH CaCl2 DRH ZnCl2 RH, RG med H2O=15% RH, RG med H2O=25% 10

11 Lågtemperaturkorrosion Erfarenheter WtE NID TC Fabric Filter Water Recirc. Mixer Reagent End Product 11

12 Lågtemperaturkorrosion - Erfarenheter Alstom har drygt 90 NID anläggningar i drift varav 25 behandlar rökgaser efter bio/avfallseldning. Ingen signifikant korrosion har noterats efter kolförbränning (typiskt mycket låga kloridhalter) Första NID systemet efter bioeldning startades upp 2000 Viss korrosion har noterats i mixer och hydrator på vissa bio- och avfallsanläggningar där ytbehandlingen har skadats 12

13 Lågtemperaturkorrosion - Erfarenheter Ingen eller försumbar korrosion i kanaler & reaktor pga låg relativ fukt NID reaktorn, där fukten tillsätts, har förhållanden som kan skapa korrosion Slutsats: NID tekniken begränsar området för korrosion till mixern 13

14 Lågtemperaturkorrosion NID Mixer 14

15 Lågtemperaturkorrosion - Erfarenheter NID Mixer Viktigt att ha jämn fördelning av vatten, aska och kalk Vattenfördelningen kan förstöras om inte lansarna hålls rena enligt givna instruktioner Lans ej underhållen Smutsiga lansar kan orsaka lokalt mycket sura vattenfaser på materialytor Korrosion 15

16 Lågtemperaturkorrosion Ytterligare möjlig korrosions-mekanism i mixer baserat på Värmeforskstudien : 1. Ca(OH) 2,aska, etc. sätter sig på kalla ytor i systemet och bildar beläggningar 2. HCl och SO 2 /SO 3 i rökgasen reagerar med Ca(OH) 2 och bildar, CaCl 2, CaSO 3 -, CaSO 4 med tiden blir Ca(OH) 2 conc. = 0 (alkaliteten försvinner) 3. CaCl 2 och CaSO 4 är delikvescenta salter som löser sig vid olika relativa fukthalter och bildar CaCl 2 (aq), CaSO 4 (aq) med ph runt 5 4. Dessa upplösta salter absorberar ytterligare HCl, HF och SO 2 vilket kan resultera i ph under 1..MYCKET SURT!!! KORROSION 16

17 Lågtemperaturkorrosion Erfarenheter WtE Ytbehandling av Mixer Vinyl ester med glasfiber Viktiga parametrar: Skikt och totala tjockleken Förbehandlingen av metallytan Täckningen Måste appliceras inomhus (rumstemp. och låg fuktighet) Spricka pga av dålig förbehandling och lokalt för stor skikttjocklek 17

18 Lågtemperaturkorrosion Erfarenheter WtE Fördelar med Vinylester: Utmärkt resistans mot syror vid höga temperaturer (<220 C) Toppskiktet ger ett bra motstånd mot nötning Nackdelar med Vinylester: Känsligt för mekaniska krafter, och svåra att reparera Hårdnar om temperaturen ökar över max. gräns och kan bli sprött Tillräckligt med en repa eller ofullständig täckning för att korrosion ska starta och äta sig under beläggningen 18

19 Lågtemperaturkorrosion Erfarenheter WtE Duplex material som alternativ till ytbehandling: Lika bra eller bättre resistans mot korrosion jämfört med austenitiska stål Lätta att reparera och tåliga mot mekaniska krafter eftersom materialet är solitt (inte bara ytskikt) 19

20 Lågtemperaturkorrosion Duplex Material 20

21 Lågtemperaturkorrosion Bio- och Avfallsförbränning Slutsatser: Korrosion kan orsakas av beläggningar av CaCl 2 och ZnCl 2 salter på kalla eller kylda ytor. En koncentrerad saltlösning bildas om rökgasens fukthalt är tillräckligt hög och yttemperaturen tillräckligt låg. Korrosion i rökgasreningsanläggningar kan orsakas av dessa saltbeläggningar, men också av sura vattenfaser på materialytorna 21

22 Lågtemperaturkorrosion Bio- och Avfallsförbränning Fortsättning Slutsatser: För att undvika korrosion i NID rökgasreningssystem är det mycket viktigt att: Underhålla/rengöra vattenlansar enligt instruktioner Designa mixern i "rätt" material för applikationen Optimera tillsats av vatten för att undvika vatten på alla ytor Isolera och designa systemet så att DRH för kritiska salter aldrig uppnås. Glöm inte att det är materialets yttemperatur som är betydande! 22

23 POWER PT/PE