High-temperature chlorine corrosion during co-utilisation of coal with biomass or waste

Literaturschau stahl + eisen 07/2010 Rauchgasseitige Hochtemperaturchlorkorrision bei Mitverbrennung von Kohle und Biomasse/Abfall High-Temperature Chlorine Corrosion during Co-Utilisation of Coal with Biomass or Waste Die Erhöhung des Wirkungsgrades von Kohlekraftwerken ist eine der wesentlichen Aufgaben der Kraftwerkstechnik. Der Wirkungsgrad von Kraftwerken ist eng mit der Entwicklung hochtemperaturfester Kesselrohmaterialen verknüpft. Bei Biomasse- und Abfallverbrennungsanlagen wird die feuerraumseitige Korrosion überwiegend durch Chlorverbindungen hervorgerufen, wenn Chlor im Brennstoff reichlich vorhanden ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Korrosionsmechanismen und Ablagerungsverhalten von Chlorkorrosion untersucht. Dabei wurden grundsätzliche Unterschiede zwischen der Korrosionsmorphologie in reduzierter und in oxidierender Atmosphäre festgestellt. In sauerstoffarmer Umgebung entstehen ungeheilte Fehlstellen in der Oxidschicht, so dass sich eine honigwabenartige Oberfläche von Metall bildet. In oxidierender Atmosphäre wird die Diffusion von gasförmigen Metallchloriden durch die schnell nachwachsenden Metalloxide verhindert. Als Konsequenz ergibt sich eine relativ kompaktere Oxidschicht. Außerdem ist die Korrosionsmorphologie stark von der Temperatur abhängig. Die Untersuchungen der Kinetik der chlorinduzierten Korrosion zeigten unterschiedliche Reaktionsabläufe für Stähle in der Initialphase. Im Lauf der Zeit nähert sich dann das Wachstum der Oxidschicht von Stählen dem Charakter der Oxidation von Metall an. Unterschiedliche Interaktionen zwischen Rauchgas und Ascheablagerungen in reduzierender und oxidierender Atmosphäre konnten für die Beschleunigung der Korrosionsrate festgestellt werden. Auch Brennstoffmineralien wie KCI im Rauchgas wirken sich auf das Depositionsverhalten von Chlor- und Schwefelverbindungen aus. Aus diesem Grund wurde abschließend Braun- und Steinkohle für die Mitverbrennung von Stroh ausgewählt. Der hohe Anteil an sauren Aschekomponenten, wie die Aluminiumsilikate in der Steinkohle, ist in der Lage, Kalium aus dem Stroh während des Verbrennungsvorgangs zu binden. So bilden sich bevorzugt HCI und SO2, die beide weniger korrosiv sind als die Verbindungen KCI und H2SO4.