Senkung der Stickoxidemissionen durch erhöhte Verbrennungstemperaturen

Die rauchgasseitigen Wände von Kohle betriebenen Kesseln korrodieren bereits bei Verbrennungsprozessen mit Standardtemperaturen. Um jedoch Stickoxidemissionen zu reduzieren, müssen die Verbrennungstemperaturen erhöht werden. Die erhöhten Temperaturen können wiederum zu stärkeren Angriffsmechanismen gegen die rauchgasseitigen Kesselwände und somit zu einer schnelleren Korrosion, verringerten Zuverlässigkeit und einem niedrigerem Wirkungsgrad der Kessel führen.

Der Grund für die Erhöhung von Materialverbrennungstemperaturen ist größtenteils auf den Wunsch zurückzuführen, die Stickoxidemissionen in die Atmosphäre zu reduzieren. Diese Emissionen tragen zum Abbau der stratosphärischen Ozonschicht bei und verursachen sauren Regen und fotochemischen Smog. Zudem werden die gesetzlichen Auflagen zur Einschränkung dieser Schadstoffe immer strenger.

Infolgedessen müssen neue und alternative Verbrennungsmethoden wie z.B. höhere Temperaturen beim Materialverbrennungsvorgang gefunden werden. Jedoch verhalten sich die Materialien anders, wenn thermo-elektrische Anlagen zur Reduktion des Stickoxidausstoßes mit höheren Temperaturen betrieben werden. Dieser Fakt verursacht im Gegenzug dazu eine Veränderung der Korrosionsmechanismen.

Im Rahmen des Projektes wurde eine Überwachungssonde entwickelt und verbessert, die das Korrosionsverhalten der Kessel messen und die Ergebnisse online wiedergeben kann. Damit soll der bekannte Wechsel der Korrosionsmechanismen bekämpft werden. Die mit Hilfe von Korrosionsexperimenten gewonnenen Ergebnisse wurden daraufhin mit dem Verhalten der Verbrennungsmaterialien abgeglichen.

Zusätzlich wurden durch die Laborexperimente Korrosionsdaten für die Entwicklung eines Prognosekorrosionsmodells gewonnen, das ein besseres Verständnis für die Reduktion der Nebenbedingungen des Oxidationsgases ermöglicht. Mit diesem Wissen gewappnet, profitieren die Kunden durch dieses erhöhte Bewusstsein von einer verlängerten Lebensdauer der Anlagenkomponenten sowie einer verbesserten Anlagenzuverlässigkeit und -leistung.

Es wurde ein Bericht (einschließlich einer Beschreibung der Sondeneigenschaften, -konstruktion und -kalibrierung) erstellt, der auch die Experimente, Ergebnisse und die entsprechenden Schlussfolgerungen enthält. Die mit diesen Experimenten gewonnenen Informationen werden daher die Auswahl der besten Hochtemperaturmaterialien und -beschichtungen unterstützen und die prädikative Analyse der Verbrennungsarten und Betriebsbedingungen ermöglichen.

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Lucia Torri
Centro Elettrotecnico Sperimentale Italiano Giacinto Motta SpA (CESI)
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