Langen, Josef (2018)
Entwicklung elektrochemischer Korrosionsmesssysteme für den industriellen Einsatz in Kraftwerksanlagen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Aufgrund der zunehmenden Schwankungen des Stromangebots durch den Ausbau erneuerbarer Energien steigen die Anforderungen konventioneller Kraftwerksanlagen hinsichtlich der Lastflexibilität. Zudem sind häufige Anpassungen des Anlagenbetriebes infolge wechselnder Brennstoffqualitäten oder der Zufeuerung von Ersatzbrennstoffen erforderlich. Kraftwerksanlagen sind daher ständig wechselnden Belastungen ausgesetzt, welche sich auf die Korrosion der Anlagenkomponenten auswirken. Durch eine zeitaufgelöste Erfassung der Korrosionsgeschwindigkeit kann der Einfluss sich ändernder Betriebsbedingungen auf die feuerungsseitige Hochtemperaturkorrosion beurteilt werden. Ursächliche Gründe für erhöhte Korrosionsgeschwindigkeiten können somit leichter gefunden und gezielte Gegenmaßnahen eingeleitet werden. Schäden durch Hochtemperaturkorrosion werden in Kraftwerksanlagen hauptsächlich durch schwefel- und chlorhaltige Brennstoffbestandteile hervorgerufen, welche mit den Rohrwerkstoffen der Dampferzeuger reagieren. Dabei handelt es sich um elektrochemische Reaktionen, was den Einsatz elektrochemischer Messverfahren zur Bestimmung der Korrosionsgeschwindigkeit erlaubt. Hierfür wurden Korrosionsmesssonden entwickelt, mit denen die Korrosionsgeschwindigkeit im Verdampferbereich von Kraftwerksanlagen erfasst werden kann. Der Fokus lag hierbei auf die Entwicklung einer passiv gekühlten Korrosionsmesssonde, mit welcher der technische Aufwand der Korrosionsmessungen minimiert werden konnte. Zur Qualifizierung der Korrosionsmesssonden für den Kraftwerkseinsatz wurden zunächst Messungen in Technikumsanlagen durchgeführt, bei denen Versuche mit synthetischen Rauchgasen und verschiedenen Belägen erfolgten. Hier konnte der Korrosionsangriff aus der Gasphase und aus der festen Belagsphase gemessen werden. Dabei ließen sich kleinskalige Effekte, wie das Deckschichtwachstum von Korrosionsprodukten, erfassen. Zudem zeigten die Versuche eine sehr gute Reproduzierbarkeit. Abschließend wurden Korrosionsmessungen in steinkohlegefeuerten Kraftwerksanlagen durchgeführt, bei denen der Einfluss verschiedener Betriebsparameter auf die Korrosionsgeschwindigkeit in qualitativer und semiquantitativer Weise erfasst werden konnte. Hier konnten Änderungen der Betriebsweise, wie das Absenken der Luftzahl oder Justierung der Brenner, als ursächliche Gründe für erhöhte Korrosionsgeschwindigkeiten gefunden werden. Die Funktion der Korrosionsmesssonden in Kraftwerksanlagen konnte somit ebenfalls bestätigt werden.

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