Korrosion på affaldsanlæg
Korrosion i forskellige miljøer
Temadag på Haldor Topsøe d. 15. september
Rikke Mattsson
R&D Engineer
•Kort introduktion til Babcock & Wilcox Vølund
•Præsentation af et affaldsanlæg
•Hvor ses korrosion på en affaldskedel?
•Eksempler på korrosion
•Hvad er affald?
•Hvorfor er affald korroderende?
•Hvad kan man gøre?
•Hvad er fremtiden?
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.2
Babcock & Wilcox Vølund
BWV er blandt verdens førende leverandører af udstyr
og teknologier, der er designet til at omdanne affald
og biomasse til termisk energi.
I løbet af de sidste 100 år, har BWV installeret mere
end 500 linjer i mere end 70 lande.
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.3
Babcock & Wilcox Vølund
100% ejet af Babcock & Wilcox Power Generation
Group Ltd., Ohio, USA
Hovedkontor i Esbjerg
Filialkontorer i Glostrup og Århus
400 ansatte i Danmark
Datterselskab, Götavärken Miljö AB, i Göteborg
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.4
Forretningsområder
Affald
Biomasse
Halm
Fossile brændsler
Forgasning
After sales service
Renovering
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.5
Affaldsanlægget – horisontal overheder
~80% CO2 neutral
AffaldPlus+, linie 4
Næstved
G
Fossil/Biomasse
~20%/80%
Volumenreduktion: ~90%
Vægtreduktion:~75%
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.6
Affaldsanlæget – vertikal overheder
Overbeholder
OH1A
50 bar / 260 °C
OH1B
OH1C
Baffelvæg
OH3
OH2
Forbrændingsrist
Boden, Sverige
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.7
Hvor korrosionsbeskytter man i en kedel?
Damptrykskurve
350
Overmættet damp
Temperatur (C)
Mættet damp
300
250
200
150
100
50
0
0
20
40
60
80
100
Tryk (bar)
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.8
Panelvægge i P 265 GH
P 265 GH er varmefast op til 450°C.
Damptemperaturen er typisk 250°C
Metaltemperaturen er 260-300°C
Røgassen er typisk 1050°C
Model fra Dr. J. Krüger, VWT-Ing. Büro
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.9
Vandrørskedel
Vand og damp løber i rørene
Røggassen er uden på rørene
Der opbygges en gastæt kasse
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.10
Korrosionsbeskyttelse i kedel
Murværk
Korrosionsbeskyttelse
Isolering
Billigt
Uforudsigeligt vedligehold
Inconel 625
Korrosionsbeskyttelse
Dyrt
Forudsigeligt vedligehold
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.11
Korrosionsbeskyttelse i fyrrum
Slaggepåbagning
Vandkølet slidzone
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.12
Panelvægskorrosion
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.13
Inconel 625 som korrosionsbeskyttelse
Ni- legering
Panelsvejst CMT
Panelsvejst CMT
0.1% C
20-23% Cr
5 % Fe
8-10% Mo
3-4% Nb
Proprietary and Confidential
Spiralsvejst
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.14
Finnekorrosion
Damptemperatur 260°C
Rørtemperatur < 310°C
Finnetemperatur 380-400°C
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.15
Finnekorrosion
250°C
250°C
269°C
272°C
263°C
271°C
Model fra T. Herzog, CheMin
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.16
Hvirvelstrømme er også korroderende
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.17
Korrosion i overhedersektionen
Overbeholder
Overmættet damp
50 bar / 260 °C
40 bar og 400°C
Metaltemperatur 410-450°C
Baffelvæg
OH3
OH2
16Mo3
Forbrændingsrist
Legeret med 0.25-0.35% Mo
Varmefast op til 500°C
Boden, Sverige
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.18
Korroderede overhederrør
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.19
Påsvejste beskyttelsesskaller
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.20
Aske og saltsmelter på overhederrør
Billeder fra T. Herzog, CheMin
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.21
Aflejringer på kedelrør
Røggas
CO2, O2, HCl, H2O,
KCl, NaCl, SO2, SO3
Belægningen består af:
Damp
Proprietary and Confidential
Aske
Salte af Si, Na, K, Mg, Ca, Pb, Zn,
Fe, Al, O, Cl, SO42-, CO32-
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.22
Aflejringer på kedelrør
CaSO4, NaSO4
NaCl, KCl
SiO2, Fe2O3
Fe2O3
FeCl2 / Fe3O4
Stål
Billede fra T. Herzog, CheMin
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.23
Godstykkelsen svinder i vindretningen
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.24
Hvad er affald?
Gladsaxe kommune 2007
747 kg affald pr. person pr. år
- 298 kg dagrenovation
- 57 kg papir
- 20 kg glas
- 2 kg pap
- 212 kg storskrald
- 153 kg haveaffald
- 5 kg "ukendt affaldstype"
www.gladsaxe.dk
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.25
Kemisk sammensætning af affald
Calcium, Ca
Natrium, Na
Kalium, K
Klor, Cl
Fluor, F
Svovl, S
Fosfor, P
Zink, Zn
Kobber, Cu
Bly, Pb
Cadmium, Cd
Kviksølv, Hg
Proprietary and Confidential
27
6
2,5
7
0,2
1
0,7
1,5
1
0,7
0,01
0,003
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
g/kg affald
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
Belevi, H. 1996
.26
Hvorfor er affald korroderende?
Stålet angribes direkte af HCl eller Cl2 i røggassen.
Stålet angribes af saltsmelter under askeaflejringer på
overhederrør og flader.
Rene salte
Smeltepunkt
Eutektiske systemer
Smeltepunkt
NaCl
801°C
25 NaCl – 75 FeCl3
156°C
KCl
772°C
55 ZnCl2 – 45 KCl
230°C
FeCl2
676°C
60 KCl – 40 FeCl2
355°C
ZnCl2
292°C
58 NaCl – 42 FeCl2
370°C
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.27
Kendte tiltag for at reducere korrosion
• Lavere temperatur i ovnrummet
• Reducere indfyrede mængde klor
• Substituere med sulfat
• Optimere strømningsforhold
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.28
Korrosionstiltag i B&W Vølund
• Test af nye materialer
Austenitiske overhederrør
• Test af compound coatings
16Mo3 coated med en korrosionsfast legering
• Implementering af opkøbt teknik
Svovlrecirkulering
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.29
Vølund compound coating
Lysbue spraypåføring
Induktionshærdning
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.30
Vølund Compound Coating
Avanceret metalcoating
indeholdende Ni, Cr, Mo, Cu, B, Si
Hvor er den øvre grænse for
korrosion med dette nye
•Kontrolleret lagtykkelse
materiale?
•Ensartet glat overflade
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.31
Svovlrecirkulering
H2O2 + SO2 -> H2SO4
H2SO4 -> H2O + SO3
SO3 -> SO2 + ½ O2
S
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.32
Korrosionsprobe 1000 timer v. 525 °C
Reference
16Mo3
Proprietary and Confidential
Svovlrecirkulering
16Mo3
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.33
Tak for opmærksomheden
Spørgsmål?
Proprietary and Confidential
© 2008 Babcock & Wilcox Vølund A/S. All rights reserved.
.34