påslag och högtemperaturkorrosion - Svensk Fjärrvärme

More documents

Recommendations

Info

Svensk Fjärrvärme AB │ FoU TPS 2004:11 Påslag och högtemperaturkorrosion – ett välkänt samband? 1. Bakgrund Det komplexa samspelet mellan olika komponenter i ett bränsles aska förklarar varför det ofta är så svårt att utifrån anläggningsbeskrivning och bränslesammansättning uttala sig om vilka åtgärder som kan avhjälpa eventuella påslags- och korrosionsproblem. 1.1. Påslag På överhettare och vid eldstadsväggar kan påslag uppträda. Påslagen bildas från bränslets askkomponenter och varierar i sin sammansättning beroende på i vilket temperaturområde (område i pannan) de bildas. Sammansättningen varierar i påslagets olika skikt på grund av att yttemperaturen som exponeras mot gasen kommer att allt mer närma sig gastemperaturen ju tjockare påslaget blir. Detta medför att de inre delarna, närmast metallytan kommer att bestå av salter i gasform som kondenserar vid den aktuella tubtemperaturen. Efterhand som yttemperaturen stiger kommer påslaget att bestå av en allt högre andel fasta flygaskpartiklar som fångas in av de smälta eller halvsmälta ytan, medan de lättflyktiga salterna kommer att utarmas då temperaturen är för hög för att de skall kunna kondensera. I samband med att påslaget övergår till att huvudsakligen bestå av infångade partiklar kommer också strömningsförhållandena att påverka påslagsbildningen så att sammansättningen kan skilja sig mellan vindsida och läsida av exempelvis överhettartuben. Också mängden påslag skiljer sig med vind- och läsida eftersom vindsidan i högre grad är utsatt för impaktion av stoft, se 0. Många undersökningar har genomförts av påslagsmekanismer och de finns rapporterade i litteraturen, se exempelvis 1 och 1. Bild 1 Illustration av bildning av påslag på värmeöverföringsyta. 1.2. Samband mellan högtemperaturkorrosion och påslag Kopplat till påslagsbildning har man i vissa fall funnit en accelererad korrosion av rörytan. De saltsmältor som förekommer i påslagen angriper rörväggens skyddande oxidlager. Olika joner i saltlösningen påskyndar metallens omvandling till metalljon och sedan metalloxid. Flera mekanismer har föreslagits som förklaringsmodeller för denna korrosion varav den som bedöms som trovärdigast utgår ifrån en lokal bildning │ 9
Svensk Fjärrvärme AB │ FoU TPS 2004:11 Påslag och högtemperaturkorrosion – ett välkänt samband? 10 │ av klorgas som angriper järnet, se 0. De komponenter som tros vara kritiska för bildningen av påslagen och den accelererade korrosionen under dem är kalcium, kalium, klor, natrium och svavel. Kalium och natrium verkar smältpunktssänkande och bidrar därför till bildning av smälta. Vilka roller kalcium och svavel har är oklart, de verkar kunna ha både positiv och negativ inverkan. Svavlet konkurrerar exempelvis ut klor vilket kan vara positivt om det sker när påslaget bildas men negativt om det sker inuti påslaget eftersom klor då frisätts. Finns bly och zink närvarande så verkar de också smältpunktssänkande. Dock är samspelet mellan dessa komponenter komplext, både vad gäller transportformer, bindningsformer sinsemellan och tendens till bildning av lågsmältande klibbiga faser. För den antagna korrosionsmekanismen enligt 0 där fritt klor är en motor i korrosionen kommer både koncentrationen syre och vatten (ånga) att ha en central betydelse. De behövs för att skapa fritt klor från alkaliklorider och för att upprätthålla klorcykeln intill korrosionsfronten. Vid brist på syre kommer efterhand denna reaktion att avta. Bild 2 Illustrerad korrosionsmekanism under bildat påslag. Alkaliklorid Oxidskikt Korrosionsfront Tub O2 KCl+SO2+H2O+O2 => K2SO4+HCl HCl+O2 => Cl2+H2O KCl+Fe2O3+O2 => K2Fe2O4+Cl2 FeCl2 + O => Fe2O3 + Cl2 Fe+Cl2 => FeCl2 H2O SO2 1.2.1. Experimentell studie av högtemperaturkorrosion och påslag I ett arbete har man genomfört korrosionsmätningar på två olika stål, ett olegerat (St 37) och ett höglegerat stål (Alloy 625) se 0 2. Man belade olika provbitar av stålen med olika saltsmältor enligt 0 och hettade sedan upp ringarna till 400°C i 360 timmar. Den uppmätta godsförlusten presenteras i 0 till 6, beräknad per tidsenhet och area. Minskningen i vikt på provbitarna, godsförlusten, är då samma sak som korrosionshastigheten. Försöken visar att det olegerade stålet, som väntat, angrips av korrosion i större utsträckning än det höglegerade. Saltsmältan med lägst smältpunkt, nr 1 och 3 i 0, ger också störst godsförlust för båda ståltyperna. När halten av saltsyra i gasfasen fördubblades från 1000 ppm så ökade korrosionen av det olegerade materialet. Det noteras att en ökning av fukthalten i rökgasen från 3 % till 10 % och en ökning av syrehalten från 5 % till 10 % hade en stor inverkan på korrosionen. Speciellt så för det höglegerade stålet med de lågtemperatursmältande salterna. Här blev dess godsförlust i samma storleksordning som för det olegerade stålet. Denna undersökning är begränsad till en materialtemperatur av 400°C vilket kan tyckas lågt för det höglegerade stålet som troligen används i överhettare vid en temperatur minst hundra grader högre. Undersökningen visar att i det fall påslag av Cl2 HCl
Page 1 and 2: påslag och högtemperaturkorrosion
Page 3 and 4: I rapportserien publicerar projektl
Page 6: Svensk Fjärrvärme AB │ FoU TPS
Page 12 and 13: Svensk Fjärrvärme AB │ FoU TPS
Page 32 and 33: Tabell 2. Matning av salixpellets,

påslag och högtemperaturkorrosion - Svensk Fjärrvärme

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?