Parallel zur Entwicklung erneuerbarer bzw. alternativer Energiequellen aus Sonnenlicht und Wind wird die Stromerzeugung in Dampfkraftwerken auch in der näheren Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur Energiegewinnung leisten. Dabei muss jedoch aufgrund dringender ökonomischer und ökologischer Anforderungen eine kostengünstigere und ökologisch verträglichere Art der Energiebereitstellung erreicht werden.
Parallel zur Entwicklung erneuerbarer bzw. alternativer Energiequellen aus Sonnenlicht und Wind wird die Stromerzeugung in Dampfkraftwerken auch in der näheren Zukunft einen wesentlichen Beitrag zur Energiegewinnung leisten. Dabei muss jedoch aufgrund dringender ökonomischer und ökologischer Anforderungen eine kostengünstigere und ökologisch verträglichere Art der Energiebereitstellung erreicht werden. Dies kann mit einem verringerten Verbrauch fossiler Energieträger und/oder mit einer höheren Effizienz der aktuell genutzten Kraftwerke erreicht werden. Eine der Methoden zur Verringerung der Emissionen des Treibhausgases CO2 ist, Kohle zunächst teilweise durch sogenannte CO2-neutrale Brennstoffe wie Biomasse zu ersetzen – die sogenannte Mitverbrennung. Der Einsatz von Biomasse als Sekundärbrennstoff erhöht die Anforderungen an die Werkstoffe bezüglich des Korrosionsschutzes, da zusätzliche korrosive Spezies mit in den Prozess eingebracht werden.
Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderte Projekt beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Mitverbrennung von Biomasse bei Temperaturen von bis zu 700° C. Die Fragestellung hierbei ist, ob die in derzeit laufenden Kraftwerken verbauten Werkstoffe den neuen Korrosionsschutz-Anforderungen gerecht werden können und wie sich die gesteigerten Anforderungen auf die Lebensdauer der Werkstoffe auswirken. Unter Anwendung industrieller Kriterien wurde die Eignung der untersuchten Werkstoffe für die verschiedenen korrosiven Bedingungen abgeschätzt. Im Idealfall werden Werkstoffe eingesetzt, die nach einer Betriebsdauer von 30 Jahren einen Metallverlust von 1 – 2 mm aufweisen. Die experimentellen Arbeiten haben gezeigt, dass Angriffe durch Heißgaskorrosion in zwei Stadien unterteilt werden können: Inkubation und Fortschritt. Die Prozesse mit langsamen Korrosionsraten werden als Inkubationsstadium definiert. In diesem Zeitraum erfolgt die Ausbildung schützender Oxidschichten trotz Kondensation korrosiver Salze. Auf diese langsame Korrosionsperiode folgt ein Stadium mit erhöhter Korrosionskinetik, das normalerweise als Fortschritt bezeichnet wird. In diesem Stadium löst das Salz die schützenden Oxidschichten. Zunächst erfolgt dieser Angriff lokal in Form von Pits, breitet sich jedoch aus und erfasst schließlich die komplette Werkstoffoberfläche.
Die Ergebnisse zeigen, dass ein erhöhter Chrom-Gehalt in austenitischen und ferritischen Stählen den Schutz erhöht. Bei Nickelbasislegierungen bewirkt Cr ebenfalls einen verbesserten Schutz. Diese Wirkung kann aufgehoben werden, wenn die Legierung auch Co und Mo enthält. Als Faustregel gilt, dass Cr-Gehalte oberhalb von 23 Gew. % unter den meisten untersuchten Bedingungen einen akzeptablen Schutz bieten, wobei die Zugabe von Biomasse primär aufgrund der erhöhten Chlorfracht eine höhere Schädigung an Stählen verglichen mit Nickelbasislegierungen bewirkt 1. Die bessere Beständigkeit der Nickelbasislegierungen unter Biomasse-Bedingungen muss allerdings gegen den höheren Preis solcher Legierungen abgewogen werden. Im nachfolgenden Artikel lesen Sie, wie am DECHEMA-Forschungsinstitut Wege erforscht werden, um den Preisvorteil von Stählen mit der besseren Korrosionsbeständigkeit von nickelhaltigen Legierungen zu kombinieren.
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