Additivs inverkan på lågtemperaturkorrosion SEBRA Bränslebaserad el- och värmeproduktion Stockholm juni 2016 SP Sveriges Tekniska

Relevanta dokument
KORROSIONSREDUCERANDE ADDITIVS INVERKAN PÅ SYRADAGGPUNKTEN OCH LÅGTEMPERATURKORROSION

Solvie Herstad Svärd

Överhettarkorrosion och materialavverkning. Anders Hjörnhede Vattenfall Power Consultant AB Göteborg

Färdig bränslemix: halm från terminal till kraftvärmeverk SEBRA Bränslebaserad el- och värmeproduktion Stockholm juni 2016 Anders Hjörnhede SP

Bränslehandboken Värmeforskrapport nr 911, mars

Utsläppen av kolmonoxid och PAH inverkan av svavel och ammoniumsulfat

Eldning av spannmål för uppvärmning - presentation av projekt inom Energigården. SP Sveriges Tekniska Forskningsinstiut Enheten för Energiteknik

Salix och poppel som bränsle Nätverksträff för landets salixaktörer

Svåra bränslen sänk temperaturen!

ämnen omkring oss bildspel ny.notebook October 06, 2014 Ämnen omkring oss

Korrosion i bioeldade anläggningar

Sammanställning av bränsledata

Lågtemperaturkorrosion

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Göran Stenman. Syror och Baser. Göran Stenman, Ursviksskolan 6-9, Ursviken

Additiv för ökad tillgänglighet

Materien. Vad är materia? Atomer. Grundämnen. Molekyler

Undersökning och riskbedömning av lågtemperaturkorrosion i ett kraftvärmeverk

Martin Karlsson Götaverken Miljö AB.

Eassist Combustion Light

Materien. Vad är materia? Atomer. Grundämnen. Molekyler

Analyslaboratoriet, 4380 A OES 0,003 5,5 vikt% Stål Nej Nej ASTM E415, mod OES 0,003 1,5 vikt% Stål Nej Nej ASTM E572, mod/ss-en 10315:2006

emissioner av co, nmvoc och btx från förbränning

Material och Kemi för framtiden

Parameter Metod (Referens) Mätprincip Provtyp Mätområde. Ammonium SS EN-ISO 11732:2005 Autoanalyzer III 1:1, 2, 4 0,04 0,2 mg/l

/788 Ackrediteringens omfattning Eurofins Environment Testing Sweden AB, Lidköping

Miljörapport halvår 2015 Stora Enso Skoghall AB

Grundvattenkvaliteten i Örebro län

Nr Ekvivalensfaktorer för dibenso-p-dioxiner och dibensofuraner

Mineraler. Begreppen mineraler och spårämnen

Siktning av avfall. Centrum för optimal resurshantering av avfall

Tentamen i Kemi för miljö- och hälsoskyddsområdet: Allmän kemi och jämviktslära

11-02 Bränsleanalys anpassad till förgasning-analys av förgasningsråvara

Corrosion of steel in concrete at various mouisture and chloride conditions. Licentiate work Johan Ahlström


Götaverken Miljö AB Från idéer till produkter.. för energi ur avfall

Bränsleanalys och rökgaskalkyl. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Bilaga 2. Ackrediteringens omfattning. Kemisk analys /1313

Naturvårdsverkets författningssamling

Laboratorieundersökning och bedömning Enskild brunn

Ämnen runt omkring oss åk 6

Uppsala Ackrediteringsnummer Sektionen för geokemi och hydrologi A Ekmanhämtare Sötvatten Ja Ja. Sparkmetod Sötvatten Ja Ja

Bränslerelaterade problem för överhettare och eldstadsväggar. Magnus Nordling

PRISLISTA VA Kvalitetskontroll

Laboratorier Karlskrona kommuns Laboratorium Lyckeby Ackrediteringsnummer 1042 Laboratoriet i Lyckeby A

Provningslaboratorier Eskilstuna Strängnäs Energi och Miljö AB Eskilstuna Ackrediteringsnummer Kvalitetskontroll A

Laboratorier Örebro kommun, Tekniska förvaltningen Örebro Ackrediteringsnummer 4420 Verksamhetsstöd VA, Laboratoriet A

Mätosäkerheter ifrån provningsjämförelsedata. Bakgrund, metod, tabell och exempel Bo Lagerman Institutet för Tillämpad Miljöforskning (ITM)

Ackrediteringens omfattning

Framtidens avfallsbränslen. Inge Johansson SP Energiteknik

Beräkning av rökgasflöde

Laboratorier Norrvatten Järfälla Ackrediteringsnummer 1353 Kommunalförbundet Norrvattens laboratorium A

Kartaktärisering av biobränslen

Analysvariabel Metod (Referens) Mätprincip Provtyp. Alkalinitet SS-EN ISO 9963, del 2, utg. 1, mod. Titrering 1:1

Föreläsning om metallers korrosion Prof. Christofer Leygraf, Materialvetenskap, KTH

ESKILSTUNA ENERGI & MILJÖ VATTEN & AVLOPP LABORATORIUM

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Hur mycket energi. Förbränning av fasta bränslen

EKA-projektet. Analysmetoder, mätkrav och provhantering av grundvatten

Minican resultatöversikt juni 2011

MCP-direktivet Kommande regler för pannor 1-50 MW

Stökiometri I Massa-Molmassa Substansmängd

Innehåll. Energibalans och temperatur. Termer och begrepp. Mål. Squad task 1. Förbränning av fasta bränslen

Grundläggande Kemi 1

/ /1

Energibalans och temperatur. Oorganisk Kemi I Föreläsning

Mätning, karaktärisering och reduktion av stoft vid eldning av spannmål

Lackarebäcks vattenverk Laboratorium A Antimon, Sb EPA Method 200.8, mod ICP-MS 0,1 10 µg/l Dricksvatten Nej Nej

Uppsala Ackrediteringsnummer Teknikområde Metod Parameter Mätprincip Mätområde Provtyp Flex Fält Anmärkning.

Vad innebär nya bränslefraktioner? Björn Zethræus Professor, Bioenergiteknik

Naturvårdsverkets författningssamling

Kemins grunder. En sammanfattning enligt planeringen men i den ordning vi gjort delarna

1006 ISO/IEC Metodbeteckning Analys/Undersökning av Resultat Mätosäkerhet

Information. Box 622, Uppsala Tel: E-post:

Naturvårdsverkets författningssamling

Dnr KK18/456. Taxa för provtagning av vatten- och avloppsprover på Vattenlaboratoriet. Antagen av Kommunfullmäktige

Ackrediteringens omfattning Göteborg Stad, Kretslopp och vatten, Laboratoriet

Kurs i Matarvattenteknik för lågtrycksanläggningar

Atomer, joner och kemiska reaktioner

Kolmonoxidutsläpp från ett förbränningskraftverk. En rapport over studiebesök vid Oriketo förbränningskraftverk

Förbränning av returträbränsle (RT-flis) med svaveladditiv

Erfarenheter från fjärrövervakning av matarvattenkemin på Öresundsverket. Eva Fransson, Karlshamn Kraft AB, Eon värmekraft Sverige AB.

Salix som bränsle. Susanne Paulrud, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

K A R L S H A M N S V E R K E T S L A B O R A T O R I U M A N A L Y S U T B U D

Instuderingsfrågor Lösningar Wester kap 3-5

Det mesta är blandningar

Fältutvärdering av pannor och brännare för rörflenseldning. Susanne Paulrud, SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut

Syror och baser. Syror kan ge otäcka frätskador och kan även lösa upp metaller. Därför har flaskor med syra ofta varningssymbolen "varning frätande".

Örtoftaverket. Lars Hammar Projektledare, specialist

Föreläsningsplan Del 1 Allmän kemi

Laboratorier SYNLAB Analytics & Services Sweden AB Umeå Ackrediteringsnummer 1006 Umeå A

4 Beräkna massprocenthalten koppar i kopparsulfat femhydrat Hur många gram natriumklorid måste man väga upp för att det ska bli 2 mol?

Sänkning av kväveoxidemissioner samt förlängd livslängd genom rökgasåterföring i en pelletsbrännare 750 kw

1.1 Inledning Växters mineralnäringsbehov enligt Tom Ericsson Hofgårdens golfbana 3

Energiåtervinning av brännbar fraktion från fragmentering av metallhaltigt avfall

HGU Arbete - Zeoliter

Joner Syror och baser 2 Salter. Kemi direkt sid

Varför? Litteraturstudie om slameldning i rostpanna (WR 37)

Skrivning i termodynamik, jämvikt och biokemi, KOO081, KOO041,

Olja 11% Avfall 49% Biobänsle 40%

TESTA DINA KUNSKAPER I KEMI

Transkript:

Additivs inverkan på lågtemperaturkorrosion SEBRA Bränslebaserad el- och värmeproduktion Stockholm 15-16 juni 2016 SP Sveriges Tekniska Forskningsinstitut Anders Hjörnhede

Mål Genom dosering av svavel och svavelföreningar till en fluidbäddtestrigg experimentellt bestämma i vilken omfattning lågtemperaturkorrosionen påverkas vid tillsatser av olika additivhalter

Additiv Svaveladditiv och alkalisorbenter. Syftet med båda typerna är att förhindra bildandet av alkaliklorid genom att bilda mindre aggressiva ämnen. Svavel som tillsätts reagerar med korrosiva alkaliklorider och bildar alkalisulfater och gasformigt väteklorid. 2 KCl(g) + SO 2 + H 2 O + ½ O 2 K 2 SO 4 (s)+ 2 HCl(g) 2 KCl(g) + SO 3 + H 2 O K 2 SO 4 (s)+ 2 HCl(g)

Lågtemperaturkorrosion Korrosionsangrepp på ekonomiser, luftförvärmare och på andra ytor med en relativt låg temperatur Orsakerna till detta är flera men bl.a. så understigs syradaggpunkten, Td Den utkondenserade gasen är oftast mycket korrosiv, vilket hänger samman med faktorer som exempelvis fukthalt i rökgaserna, bränslekvalité och tillsatser. I en helt ren rökgas, som inte innehåller några föroreningar beror daggpunkten enbart på vattenånghalten. Ju högre fukthalt i rökgasen, desto högre blir daggpunktstemperaturen för vatten. Vid en fukthalt i bränslet på 50% ligger daggpunkten i området 60-70 C. Om rökgasen innehåller lättlösliga salter kommer kondensering att ske vid högre temperatur. Bränsle som innehåller svavel kan bilda svavelsyra enligt: SO 3 + H 2 O H 2 SO 4 (g,aq)

Delikvescenta salter - Delikvescent korrosion I pannor som förbränner korrosivt bränsle kan stoft som innehåller salter med delikvescenta egenskaper bildas. Delikvescenta salter är hygroskopiska i den mening att de bildar en elektrolyt som potentiellt orsakar omfattande korrosion Den delikvescenta korrosionen skiljer sig från daggpunktkorrosion genom att salter som innehåller halogener, vanligen klorider, övergår från gasfas till fast fas och består rökgasen av tillräckligt hög fukthalter, vilken den vanligtvis gör, bildas en mättad saltlösning som utgör den korrosiva elektrolyten. Doseras svavel eller svavelföreningar kompliceras bilden ytterligare genom att korrosionen inte bara påverkas av daggpunkten utan också av den s.k. delikvescenta korrosionen. Värt att notera är att salter med delikvescenta egenskaper bildas företrädelsevis av Ca, Mg och Zn men inte med K eller Na

Mätning av lågtemperaturkorrosion Vid studier av lågtemperaturkorrosion är egentligen syradaggpunkter inte helt relevanta eftersom de endast indirekt ger information om korrosionen och korrosionsprocessen. Bestämning av syradaggpunkt identifierar ej heller den delikvescenta korrosionen Korrosionssonder detekterar således den korrosion som uppstår p.g.a. de delikvescenta egenskaperna hos bildade salter, samt den korrosion som uppstår p.g.a. syradaggpunktens underskridande. Korrosionssonderna detekterar ej daggpunkt men kan indirekt användas för detta.

Utrustning: Realtidskorrosionssensorer Korrosionshastigheten på godtycklig legering mäts var 30:e sekund Linjär polarisationsresistans och elektrokemiskt brus (electrochemical noise) Allmänkorrosion och gropfrätning Från mikrometer till decimeter per år Korrosion i sopbilar, kraftvärmeverk <300C, kylsystem, bottenaska från avfallseldade pannor, dricksvatten

Utrustning: ERC SO 3 -Quickspot-mätinstrument SO 3 -Quickspot-mätinstrumentet är dock förhållandevis okänsligt och ger ett grovt värde på SO 3 -halten. Daggpunkten (Td) för SO 3 kan beräknas enligt Verhoffs metod: Td=1000/{2.276-0.0294ln(PH2O) - 0.0858*ln(PSO3) + 0.0062*ln(PH2O*PSO3)}

Syradaggpunkttemperaturer

Bränsleanalyser Parameter enhet Trä RT-flis Fukthalt vikt-% 7,0 7,4 Aska vikt-%ts 0,3 8,6 effektivt värmevärde MJ/kgTS 18,93 18,54 Svavel vikt-% TS <0,01 0,1 Kväve 0,06 1,8 Väte 5,9 5,6 Kol 48,9 45,9 Syre 44,8 38 Klor <0,01 0,26 Kisel vikt-% TS 0,010 2,31 Kalcium 0,066 0,72 Aluminium 0,023 0,28 Järn 0,004 0,4 Kalium 0,028 0,17 Magnesium 0,013 0,10 Mangan 0,008 0,01 Natrium 0,001 0,22 Fosfor 0,005 0,02 Titan 0,000 0,16

Försök 8-fall Träflis (referens) RT-flis (referens) Träflis + 1% svavel RT-flis + 1% svavel Träflis + 3% svavel RT-flis + 3% svavel Träflis + 12,4% ammoniumsulfat (motsvarar 3% svavel) RT-flis + 12,4% ammoniumsulfat (motsvarar 3% svavel)

Fluidbäddrigg

Korrosionssond

Uppmätta NOx-, HCl- och SO 2 -halter 600 NOx-, HCl- och SO 2 -halt 2500 NOx-, HCl-halt [ppm] 500 400 300 200 100 2000 1500 1000 500 SO 2 -halt [ppm] NOx ppm HCl ppm SO2 ppm 0 Träflis RT-flis Träflis + 1% svavel RT-flis + 1%svavel Träflis + 3% svavel RT-flis + 3% svavel Träflis + 3% RT-flis + 3% Träflis+olja S amm.sulf S amm. sulf 0

Uppmätta SO3-halter i rökgas SO3-koncentration [mg/nm3] 140 120 100 80 60 40 20 Uppmätta SO3-halter i rökgas 0 Träflis referensrt-flis referens Träflis + 1% svavel RT-flis + 1% svavel Träflis + 3% svavel RT-flis + 3% svavel Träflis + 3% S amm.sulf RT-flis + 3% S amm.sulf Träflis + olja

Temperaturer vid maximal korrosionshastighet [250 C] 70 60 Temperaturer vid maximal korrosion [250 C] 50 Temperatur [ C] 40 30 20 10 0 Träflis referensrt-flis referens Träflis + 1% svavel RT-flis + 1% svavel Träflis + 3% svavel RT-flis + 3% svavel Träflis + 3% S amm.sulf RT-flis + 3% S amm.sulf Träflis + olja

Korrosionshastighet: Träflis Rökgastemp: 250 C 0,04 Korrosionshastighet: Träflis Rökgastemp: 250 C Korrisionshastighet[mm/år] 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 30 50 70 90 110 130 150 Temperatur [ C]

Korrosionshastighet: Träflis 0,0004 Korrosionshastighet: Träflis Korrisionshastighet[mm/år] 0,00035 0,0003 0,00025 0,0002 0,00015 0,0001 0,00005 0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Temperatur [ C]

Korrosionshastighet: Träflis + 12,4% ammoniumsulfat Korrosionshastighet [mm/år] 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 Korrosionshastighet: Träflis + 12,4% ammoniumsulfat 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Temperatur [C]

Korrosionshastighet: Träflis + 12,4% ammoniumsulfat 0,005 Korrosionshastighet: Träflis + 12,4% ammoniumsulfat Korrosionshastighet [mm/år] 0,004 0,003 0,002 0,001 0 50 70 90 110 130 150 170 Temperatur [C]

Korrosionssond efter exponering

Daggpunkt och korrosion 160 140 120 Daggpunkt, korrosion Rökgastemperatur: 250C och 200C Temperaturramper: 160-40C (250C) och 120-40C (200C) Temperatur [C] 100 80 60 40 20 Beräknad daggpunkt (SO3-halt) 1:a Korrosion 250C 0 Träflis referens RT-flis referens Träflis + RT-flis + Träflis + RT-flis + Träflis + 1% svavel 1% svavel 3% svavel 3% svavel 3% S amm.sulf RT-flis + 3% S amm.sulf Träflis + olja

Korrosionstemperaturökning 60 50 Korrosionstemperaturökning Temperaturökning [ C] 40 30 20 10 0 Träflis + 1% svavel RT-flis + 1% svavel Träflis + 3% svavel RT-flis + 3% svavel Träflis + 3% S amm.sulf RT-flis + 3% S amm.sulf

Slutsatser Vid tillsättande av svaveladditiv, eller likande föreningar kan korrosionsmekanismen ändras från hygroskopisk delikvescent korrosion till korrosion som beror på syradaggpunktens underskridande eftersom bränsle utan svavelinnehåll ej kan ha en syradaggpunkt. Daggpunktstemperaturen stiger signifikant av svaveltillsats, men dock inte lika mycket vid ammoniumsulfattillsats i bränslet Korrosionshastigheten är förhållandevis låg strax under syradaggpunkten Använd realtidskorrosionssond för att mäta lågtemperaturkorrosionsrisken

Tack för uppmärksamheten!