Sulfatierung gegen Kesselkorrosion

In vielen Verbrennungsprozessen entstehen umweltbelastende Schadstoffe und Verbindungen, die die Feuerungsanlage beschädigen können. Bei der Verbrennung von chlorhaltigen Brennstoffen wird chloridhaltige Flugasche gebildet, die sich auf der Oberfläche des Dampferzeugers ablagert. In den Aschebelägen wird durch komplexe metallkatalysierte Reaktion mit der Rauchgasatmosphäre und dem metallischen Kesselwerkstoff Chlor (Cl₂) gebildet.

Die Cl₂-Bildung und die dadurch hervorgerufene chlorinduzierte Kesselkorrosion steigen mit zunehmender Temperatur. Um die Schädigung des Dampfkessels gering zu halten, ist heute die maximale Dampfüberhitzung meist auf 400 Grad Celsius bei 40 bar begrenzt. Bei diesen niedrigen Dampfparameternist die elektrische Energieerzeugung nur mit geringer Effizienz möglich. Untersuchungen an Kraftwerken belegen, dass bei Brennstoffen mit niedrigen Chlor- Schwefelverhältnissen deutlich geringere Korrosionsraten auftreten. Durch Mitverbrennung von schwefelhaltigen Verbindungen kann die Schwefeldioxidkonzentration (SO₂) in Relation zur Salzsäurekonzentration im Rauchgas erhöht werden. Die dadurch initiierte Sulfatierungsreaktion führt zu chloridarmer Flugasche mit niedrigem Korrosionspotential. Ein hoher Sulfatierungsgrad kann auch bei relativ niedrigen SO₂-Konzentrationen durch eine optimierte Auslegung der Kesselgeometrie erreicht werden. Das Institut für Technische Chemie (ITC) des KIT hat ein Konzept für eine Kesselgeometrie entwickelt, die eine korrosionsarme Erzeugung von hochüberhitztem Dampf für eine effiziente elektrische Energieerzeugung ermöglicht. Durch Verlängerung der Abkühlzeit des Rauchgases von 900 auf 700 Grad Celsius wird schon bei niedrigeren SO₂-Konzentrationen eine chloridarme Flugasche gebildet. Dadurch wird neben der Minderung von Kesselkorrosion auch die Dioxin-Bildung erheblich verringert. Das KIT sucht Partner zum industriellen Einsatz.

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