Minderung der Hochtemperatur-Chlorkorrosion durch den Einsatz von Additiven
Andreas Stephan
Zur Umsetzung der Klimaziele fällt der Biomasse als Energieträger eine immer größere Bedeutung in Stromproduktion zu. Damit rücken auch Biomassen mit einem hohen Chloridgehalt und niedrigen Ascheerweichungstemperaturen, wie Stroh, in den Fokus der thermischen Stromerzeugung. Die Inhaltsstoffe von Stroh führen zu verstärkten Verschmutzungen an den Kesseleinbauten und fördern den Korrosionsprozess, welcher für kürzere Wartungsintervalle und Beschädigungen verantwortlich gemacht wird. Der gezielte Ein-satz von Additiven kann die Entstehung von korrosiven Ablagerungen mindern und die Reisezeit, sowie den Wirkungsgrad der Anlagen erhöhen.
Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einfluss verschiedener Additive auf die Rauchgaszusammensetzung, auf die Bildung von Aerosolen, Partikeln, Aschen und Ablagerungen und das Korrosionsverhalten hin untersucht. Dabei werden, neben weiteren Messtechniken, eine industrieerprobte Online-Korrosionssonde im Labormaßstab eingesetzt. Die Zielsetzung besteht in der Kombination von etablierten Messtechniken in Verbindung des Online-Korrosionssensors, um eine Bewertung von alternativen Additiven und deren Minderungseigenschaften im Labormaßstab in verkürzten Versuchszeiten zu ermöglichen.
Als Basisbrennstoff wird Stroh eingesetzt, welches gezielt mit den Additiven Ammoniumsulfat und Eisen(II)Sulfat angereichert wird. Des Weiteren wird die Tonerde Kaolin in zwei verschiedenen Verhältnissen dem Basisbrennstoff beigemischt, um den Effekt der Einbindungsreaktion der Alkalien in eine Aluminium-Silikat-Matrix zu untersuchen.
Die Ergebnisse zeigten den Erfolg, sowohl der Sulfatierungs- als auch der Einbindungsreaktionen. Der Chlor-Gehalt der Aerosole, Partikel und Aschen konnte durch das Einbringen von sulfathaltigen Additiven reduziert werden, bis teilweise unter die Nachweisgrenze. Das Kaolin zeigte bei hohen Konzentrationen den gewünschten Effekt bei den Einbindungsreaktionen. Bei niedriger Dosierung hingegen stieg der detektierte Chlor-Gehalt der Aerosole und Partikel an.
Die Ergebnisse der Online-Korrosionssonde konnten die Minderungseigenschaften der benutzten Additive bestätigen. In diesem Fall zeigte sich, dass mit der Online-Messtechnik auch im Labormaß-stab und unter verkürzter Versuchsdauer eine belastbare Aussage über die Korrosivität des Brennstoffes möglich ist.
