VOKos - Effizienzsteigerung durch verfahrenstechnische optimierende Korrosionsschutzkonzepte in Verbrennungsanlagen mit heterogenen Festbrennstoffen

 

Die Hochtemperatur-Korrosion in Kesseln und Feuerungen zählt zu den Korrosionsformen mit dem höchsten Werkstoffverbrauch. Sie bewirkt damit einen besonders hohen Verlust an Ressourcen, einerseits auf der Seite der in großen Mengen für Kessel, Wärmetauscher und Rohrleitungen eingesetzten metallischen Werkstoffe und andererseits energieseitig durch korrosionsbedingte Beschränkungen hinsichtlich der Erzielung eines optimalen Anlagenwirkungsgrades und einer maximalen Verfügbarkeit. Dies gilt neben der Nutzung fossiler Energieträger insbesondere für biobasierte Energielieferanten wie auch für die thermische Nutzung von Abfällen. Die Schäden allein durch Hochtemperatur-Korrosion können pro (Heiz-)Kraft-Werken im Mittel mit etwa 500.000 Euro pro Jahr angesetzt werden (durch Abnutzung der Werkstoffe, verminderte Verfügbarkeit, zusätzliche Instandhaltungskosten etc.). Darüber hinaus führt die Minderung der Effizienz durch Belagbildung zum Beispiel auf den Rohren in einer mittelgroßen Anlage zu Kosten von rund 750.000 Euro pro Jahr. Bei knapp 200 Anlagen, die in Deutschland gemischte Brennstoffe wie Müll, Ersatzbrennstoff, Altholz etc. einsetzen, muss von einem wirtschaftlichen Schaden von etwa 250 Millionen Euro pro Jahr ausgegangen werden.

In Projekt VOKos sollen insbesondere die strukturellen Eigenschaften der Partikel untersucht werden, die offensichtlich einen entscheidenden Einfluss auf die Hochtemperatur-Korrosion haben. Parallel dazu werden neue Werkstoffe und Beschichtungen im praktischen Einsatz einer realen Anlage und im Laborofen unter Berücksichtigung der Partikeleinflüsse untersucht. Gleichzeitig zur Untersuchung der korrosiven Partikel und vielversprechenden Werkstoffen wird deren Wechselwirkung durch Messung von Korrosionsleitwerten in der realen Anlage aufgezeichnet und in einer Laboranlage nachgestellt. Erst durch das Nachstellen im Labor wird deutlich, ob das Korrosionsmodell richtig verstanden ist. Alle Erkenntnisse fließen in eine Modellierung ein, die Methoden mit integrierten chemischen, physikalischen und elektrostatischen Modellen nutzt.

Perspektivisch kann bei erfolgreicher Umsetzung des Projekts ein deutlicher Beitrag zur Ressourceneffizienz durch eine Steigerung der Energie- und Materialeffizienz und eine Verlängerung der Lebensdauer der betroffenen Anlagen(bauteile) geleistet werden.

Abbildung: Rohrreißer in einem Überhitzerbündel (Quelle: Warnecke, GKS)

 


Koordinator: Dr.-Ing. Ragnar Warnecke, GKS – Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH

Projektpartner (Karte):

  • GKS - Gemeinschaftskraftwerk Schweinfurt GmbH
  • Universität Augsburg, Lehrstuhl Experimentalphysik II
  • bifa Umweltinstitut GmbH
  • Universität Bochum, Lehrstuhl für Energieanlagen und Energieprozesstechnik (LEAT)
  • Dechema Forschungsinstitut (DFI)
  • Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA)
  • SAR Elektronic GmbH

Laufzeit: 01.07.2013 bis 30.09.2016

FKZ: 03X3589