Korrosion orsakad av delikvescent ZnCl2 i förbränning av sidoströmmar
Mannisto, Topias (2023)
2023
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231204151082
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20231204151082
Tiivistelmä
Utnyttjande av biomassa och sidoströmmar i energiproduktionen är ett alternativ att minska användningen av fossila bränslen och öka självförsörjningen av energi. Egenskaperna hos olika biomassor och sidoströmmar varierar mycket och beläggningar som bildas kan leda till flera utmaningar i deras användning. En av dessa utmaningar är den ökade mängden av hygroskopiska salter som kan bildas i förbränningsanläggningens kalla ända och förorsaka korrosion. I denna avhandling studerades en av dessa salters, zinkkloridens (ZnCl2), hygroskopiska egenskaper och hur saltet kan orsaka lågtemperaturkorrosion.
Zinkkloridens delikvescenstemperatur vid 25 volymprocent vattenånga (vol% H2O) bestämdes genom att mäta saltets konduktivitet med kronoamperometri. Saltets korrosivitet på rostfritt stål (AISI 347) och kolstål (P235GH) studerades vidare både under och ovanför saltets delikvescenstemperatur. För att simulera förhållanden i kalla ändan av en förbränningsanläggning- användes en rörugn och syntetisk rökgas. En ånggenerator användes för att producera en jämn ström av vattenånga. Efter varje experiment analyserades proven gravimetriskt och korrosionsprodukterna analyserades med mikroskop och SEM-EDX.
Delikvescenspunkten bestämdes vara 156 °C vid 25 vol% H2O, vilket motsvarar en relativ fuktighet på ca 5 %. Det konstaterades också att korrosionshastigheten är beroende på stålet och temperaturen vid förhållanden då delikvescens sker. Det rostfria stålet visade sig vara resistent emot korrosionen vid alla testade temperaturer, emedan kolstålet korroderade kraftigt. Korrosionshastigheten var högst vid den lägsta temperaturen (100 °C). Vid högre temperaturer var korrosionshastigheten lägre. Detta berodde på att ZnCl2 bildade ett salt med Zn/Cl molförhållandet ca 1, vilket indikerar bildning av ZnOHCl. Detta salt är inte lika hygroskopiskt som ZnCl2. På basis av resultaten kunde man dra slutsatsen att det rostfria stålet gav ett mycket bättre skydd gentemot korrosion orsakad av hygroskopiskt ZnCl2.
Zinkkloridens delikvescenstemperatur vid 25 volymprocent vattenånga (vol% H2O) bestämdes genom att mäta saltets konduktivitet med kronoamperometri. Saltets korrosivitet på rostfritt stål (AISI 347) och kolstål (P235GH) studerades vidare både under och ovanför saltets delikvescenstemperatur. För att simulera förhållanden i kalla ändan av en förbränningsanläggning- användes en rörugn och syntetisk rökgas. En ånggenerator användes för att producera en jämn ström av vattenånga. Efter varje experiment analyserades proven gravimetriskt och korrosionsprodukterna analyserades med mikroskop och SEM-EDX.
Delikvescenspunkten bestämdes vara 156 °C vid 25 vol% H2O, vilket motsvarar en relativ fuktighet på ca 5 %. Det konstaterades också att korrosionshastigheten är beroende på stålet och temperaturen vid förhållanden då delikvescens sker. Det rostfria stålet visade sig vara resistent emot korrosionen vid alla testade temperaturer, emedan kolstålet korroderade kraftigt. Korrosionshastigheten var högst vid den lägsta temperaturen (100 °C). Vid högre temperaturer var korrosionshastigheten lägre. Detta berodde på att ZnCl2 bildade ett salt med Zn/Cl molförhållandet ca 1, vilket indikerar bildning av ZnOHCl. Detta salt är inte lika hygroskopiskt som ZnCl2. På basis av resultaten kunde man dra slutsatsen att det rostfria stålet gav ett mycket bättre skydd gentemot korrosion orsakad av hygroskopiskt ZnCl2.