1 / 20

– Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare: Lars-Gunnar Johansson www.htc.chalmers.se

HTC Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion. – Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare: Lars-Gunnar Johansson www.htc.chalmers.se. HTC har tre sponsorer. Energimyndigheten. 23 medlemsföretag. HTC. Chalmers. Swerea-KIMAB Swerea-IVF KTH.

garland
Download Presentation

– Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare: Lars-Gunnar Johansson www.htc.chalmers.se

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. HTC Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion – Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare:Lars-Gunnar Johansson www.htc.chalmers.se

  2. HTC har tre sponsorer Energimyndigheten 23 medlemsföretag HTC Chalmers Swerea-KIMAB Swerea-IVF KTH

  3. Inverkan av bränslekvalitet på högtemperaturkorrosion i större fastighetsbrännare (>50 kW) och mindre fjärrvärmeanläggningar Projektdeltagare: HTC SP Sveriges Provnings & Forskningsinstitut Janfire, Sonnys Maskiner, Trätek Projektledare: Lars-Gunnar Johansson, HTC, Chalmers

  4. Högtemperaturkorrosion av rostfria stål vid eldning av ved:  korrosionsangreppen beror till stor del på askans alkaliinnehåll; ½Cr2O3(s)+K2CO3(s)+3/4O2 K2CrO4(s)+CO2 korrosionenleder till driftstörningar! korrosionen påverkar ask-kvaliteten ! Exempel på korrosionsangrepp i en pellets-eldad panna

  5. Genomförande • inventering och dokumentation av högtemperaturkorrosion vid eldning av askrika bränslen i pelletpannor • konstruktion av luftkyld korrosionssond för exponering av högtemperaturmaterial i en realistisk korrosiv miljö i en pelletseldad panna • korrosionsförsök med hjälp av korrosionssonden i en pelletpanna som eldas med väldefinierade askrika bränslen (barkpellets) och under kontrollerade förbränningsförhållanden • välkontrollerade laboratorieförsök för att utvärdera sambandet mellan rökgasens och askans sammansättning, materialtemperatur och korrosionsangrepp

  6. Den luftkylda korrosionssonden Fyra stålprover exponeras samtidigt med sonden som kyls invändigt med tryckluft. Materialtemperaturen mäts kontinuerligt med termoelement och ställs in på ett förutbestämt värde med hjälp av en reglerutrustning. Under försöket kördes sonden under 24 timmar i en stokerugn (Sonnys maskiner) De exponerade materialen var ett aluminabildande (Kanthal AF ) och tre kromoxid- bildande högtemperaturstål (304L, 253MA och 310). Materialtemperatur = 700+-5oC.

  7. Några highlights från laboratoriestudien chromia forming alloys alumina forming alloy Chemical composition i wt% Temperature: 600°C Atmosphere: 5% O2 + 40% H2O + 55% N2 Salt: Ex-situ addition of 0.11 mg/cm2 K2CO3 Exposure time: 24 and 168 hours Exposure technique: tube furnace Evaluation techniques: gravimetric analysis, SEM/EDX, XRD

  8. Surface morphology before oxidation K2CO3(s) ground and polished surface Sanicro 28 polished and sprayed with a K2CO3 solution

  9. Sanicro 28 after oxidation with K2CO3 Sanicro 28 with K2CO3, O2 + H2O, 24 h, 600°C

  10. Sanicro 28 after oxidation with K2CO3 K2CrO4 (Fe,Cr)2O3 Sanicro 28 with K2CO3, O2 + H2O, 24 h, 600°C

  11. Mechanism for K2CO3(s) induced corrosion Formation of chromate: Environment: K2CO3 + ¾ O2 + ½ Cr2O3 K2CrO4 + CO2 O2, H2O, 600°C O2 K2CO3(s) CO2(g) K2CO3 (ads) K2CO3 (ads) K2CrO4 outer Fe-rich oxideinner Cr-rich oxide Cr-rich (Fe,Cr)2O3 Cr diffusion in the steel High alloyed steel, e.g. Sanicro 28 Alloy Initiation

  12. Mechanism for K2CO3(s) induced corrosion Formation of chromate: Environment: K2CO3 + ¾ O2 + ½ Cr2O3 K2CrO4 + CO2 O2, H2O, 600°C O2 K2CO3(s) K2CO3 (ads) K2CO3 (ads) CO2(g) Fe2O3 islands Fe2O3 (Fe,Cr,Ni)3O4 K2CrO4 Cr-rich (Fe,Cr)2O3 Cr poorer steels, e.g. 304L, 253 MA Alloy Propagation Initiation

  13. Summary of results from the lab study • K2CO3 reacts with (Fe,Cr)2O3, forming potassium chromate (K2CrO4 ).  This may result in transformation of the protective chromium-rich oxide to a rapidly growing iron-rich oxide. • Highly alloyed stainless steel can form chromate without causing accelerated corrosion.

  14. Samverkan med annan verksamhet och forskning Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion (HTC): Pågående projekt ”Högtemperaturkorrosion vid småskalig förbränning av biomassa” Partners: tillverkare av pelletanläggningar och av material för dessa tillämpningar Fokus: korrosion i småpannor eldade med stamvedspellets SP Energiteknik: FoU + provning av biobränsleeldade utrustningar + resurser för mätning (emissioner, förbränningsförlopp ….) + labb.testning och certifiering av utrustningar upp till 500 kW

  15. Sammanfattning av vad som uppnåtts inom projektet • En inventering och dokumentation av högtemperaturkorrosion vid eldning av askrika bränslen i pelletpannor har genomförts • En luftkyld korrosionssond för pelletseldade pannor har konstruerats som gör det möjligt att undersöka korrosionsförhållandena vid pelletseldning. Korrosionssondens användbarhet har demonstrerats i en barkpellet-eldad panna. Sonden kan användas för att jämföra olika material m.a.p. korrosionsbeständighet i en viss pannmiljö samt för att jämföra olika bränslen m.a.p. korrosivitet. • Välkontrollerade laboratorieförsök har genomförts för att utvärdera sambandet mellan rökgasens och askans sammansättning, materialtemperatur och korrosionsangrepp( Publiceras som en vetenskaplig artikel ”HOW TO SCREEN HIGH TEMPERATURE STEELS FOR OPTIMAL USE IN BIOFUEL-HEATED BURNERS FOR RESIDENTIAL BOILERS: ROLE OF ALKALI” vid NACE Corrosion i Houston USA 13-17 mars 2011)

  16. Den luftkylda korrosionssonden Fyra kvadratiska prover exponeras samtidigt med sonden som kyls invändigt med tryckluft. Materialtemperaturen mäts kontinuerligt med termoelement och ställs in på ett förutbestämt värde med hjälp av en reglerutrustning

  17. Tidplan 2år (080701 – 100631) Budget SP Sveriges Provnings & Forskningsinstitut 500 kkr HTC 500 kkr Deltagande företag 200 kkr Finansiering från Energimyndigheten 1000 kkr Summa projektbudget 1200 kkr Organisation projektet genomförs i samverkan mellan HTC och SP och deltagande företag  deltagande företag: Janfire, Sonnys Maskiner, Trätek

  18. Mål Att identifiera och undersöka högtemperaturkorrosionsproblem vid eldning av pellets Speciellt: askrika pellets & andra nya biobränslen Fokus: större fastighetsbrännare (>50 kW) och mindre fjärrvärmeanläggningar Förväntade resultat: Metoder för att lösa korrosionsproblemen: * tillsatser till bränslet * val av mer korrosionsbeständiga material * förslag på modifieringar av design

  19. Pågående FoU verksamhet samt finansiering HTC´s forskningsprogram Högtemperaturkorrosion – forskning för ett uthålligt energisystem samarbete med 23 medlemsföretag SP bedriver ett antal projekt med nya bränslen Utvärdering av utvecklingsstatus för småskalig förbränning av pellets från nya askrika råvaror (ERA-NET-projekt, SLU, SP m fl). SLF-projekt angående utsläpp av partiklar från spannmål

More Related