Presentation laddar. Vänta.

Presentation laddar. Vänta.

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

Liknande presentationer


En presentation över ämnet: "– Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare: Lars-Gunnar Johansson www.htc.chalmers.se HTC Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion."— Presentationens avskrift:

1 – Forskning för ett uthålligt samhälle Föreståndare: Lars-Gunnar Johansson HTC Kompetenscentrum Högtemperaturkorrosion

2 HTC har tre sponsorer Energimyndigheten 23 medlemsföretag Chalmers Swerea-KIMABSwerea-IVFKTH HTC

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; ½Cr 2 O 3 ( s ) +K 2 CO 3 ( s ) +3/4O 2 K 2 CrO 4 (s)+CO 2 korrosionen leder till driftstörningar! korrosionen påverkar ask-kvaliteten ! Exempel på korrosionsangrepp i en pellets-eldad panna

5

6 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

7 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 = oC.

8 Temperature: 600°C Atmosphere: 5% O % H 2 O + 55% N 2 Salt: Ex-situ addition of 0.11 mg/cm 2 K 2 CO 3 Exposure time: 24 and 168 hours Exposure technique: tube furnace Evaluation techniques: gravimetric analysis, SEM/EDX, XRD Några highlights från laboratoriestudien FeCrNiCotherCr/Fe Sanicro Mo: MA L Mo: Kanthal AF Al: Chemical composition i wt% chromia forming alloys alumina forming alloy

9 Surface morphology before oxidation Sanicro 28 polished and sprayed with a K 2 CO 3 solution K 2 CO 3 (s) ground and polished surface

10 Sanicro 28 after oxidation with K 2 CO 3 Sanicro 28 with K 2 CO 3, O 2 + H 2 O, 24 h, 600°C

11 K 2 CrO 4 (Fe,Cr) 2 O 3 Sanicro 28 with K 2 CO 3, O 2 + H 2 O, 24 h, 600°C Sanicro 28 after oxidation with K 2 CO 3

12 outer Fe-rich oxide inner Cr-rich oxide High alloyed steel, e.g. Sanicro 28 CO 2 (g) Alloy Cr-rich (Fe,Cr) 2 O 3 O 2, H 2 O, 600°C Environment: Mechanism for K 2 CO 3 (s) induced corrosion K 2 CO 3 (s) K 2 CO 3 (ads) O2O2 K 2 CrO 4 Cr diffusion in the steel Initiation K 2 CO 3 + ¾ O 2 + ½ Cr 2 O 3 K 2 CrO 4 + CO 2 Formation of chromate:

13 Fe 2 O 3 (Fe,Cr,Ni) 3 O 4 Cr poorer steels, e.g. 304L, 253 MA CO 2 (g) Alloy Fe 2 O 3 islands Mechanism for K 2 CO 3 (s) induced corrosion K 2 CO 3 (s) K 2 CO 3 (ads) K 2 CrO 4 Cr-rich (Fe,Cr) 2 O 3 PropagationInitiation O 2, H 2 O, 600°C Environment: O2O2 K 2 CO 3 + ¾ O 2 + ½ Cr 2 O 3 K 2 CrO 4 + CO 2 Formation of chromate:

14 Summary of results from the lab study K 2 CO 3 reacts with (Fe,Cr) 2 O 3, forming potassium chromate (K 2 CrO 4 ).  T his may result in transformation of the protective chromium-rich oxide to a rapidly growing iron-rich oxide. H ighly alloyed stainless steel can form chromate without causing accelerated corrosion.

15 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

16 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 mars 2011)

17 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

18 Tidplan 2år ( – ) 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

19 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

20 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


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

Liknande presentationer


Google-annonser