Verhinderung von Korrosion in Waste-to-Energy-Kesseln

Als bei einem Waste-to-Energy-Kessel (WTE) Brandkorrosion auftrat, stellten die Betreiber fest, dass die in der Werkstatt aufgebrachte Schweißauflage aus der Legierung 625 Anzeichen einer vorzeitigen beschleunigten Verschlechterung aufwies.

IGS wurde damit beauftragt, vor Ort eine Hochgeschwindigkeits-Thermalspritzbeschichtung (HVTS) auf die Schweißauflage aufzutragen, um Korrosion zu stoppen und den zuverlässigen und sicheren Betrieb des Kessels zu gewährleisten.

Nach 10 Monaten im Einsatz wies die thermische Spritzlösung von IGS keine Mängel auf. Dadurch wurden zusätzliche Bereiche der sich zersetzenden Legierung 625 mit HVTS geschützt.

Die Kehrichtverbrennungsanlage Renergia ist eine Gemeinschaftsleistung aller Entsorgungsverbände der Zentralschweiz und von Perlen Papier. Renergia Zentralschweiz ist nicht nur für die Wiederverwertung von Abfällen aus der Zentralschweiz verantwortlich.

Sie versorgt Perlen Papier mit Prozessdampf, die Fernwärmenetze Rontal und Emmen mit Warmwasser und versorgt rund 44.000 Haushalte mit Strom. Nach zweijähriger Bauzeit ging die Renergia-Waste-to-Energy-Anlage 2015 in Betrieb.WTE Boiler Fireside Corrosion

Der bei Renergia installierte Hitachi Zosen Inova (HZI)-Ofen ist ein Vierzug-WTE-Kessel mit geneigtem beweglichem Rost und externem Economiser. Die thermische Leistung des Kessels beträgt 47 MW mit einem Dampfdurchsatz von 58 t/h und einem Dampfdruck von 41 Bar bei 410 °C.

Auf den Wasserwandpaneelen am Kamin wurde eine Schweißauflage aus Legierung 625 angebracht, um die WTE-Kesselrohre vor Korrosion am Kamin zu schützen. Nach Monaten des Betriebs ergab eine Inspektion einen beschleunigten Abbau der Legierung 625 direkt über dem Rost.

Es wurden mehrere Lösungen in Betracht gezogen, um die Metallverschwendung der Kesselrohre in den Griff zu bekommen und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Wasserwände zu verbessern, einschließlich Austausch, vor Ort aufgetragener Schweißauftrag und thermisches Spritzen.

Der Austausch der betroffenen Wasserwandabschnitte durch neue Rohre wäre zeitaufwändig und teuer gewesen, wenn man bedenkt, dass der Austausch voraussichtlich fünf Jahre oder weniger dauern wird.

Die Reparatur gleicher Schweißnahtauflagen ist eine intensive und zeitaufwändige Lösung. Es erfordert ein Vorschleifen der beschädigten Oberflächenschicht vor dem Aufbringen einer neuen Schweißauflage. Darüber hinaus würden beide oben genannten Lösungen das Problem nicht genau lösen, da weiterhin dieselben korrosiven Medien vorhanden wären, die die bestehende Schweißauftragung angreifen.

Die dritte Option war das thermische Spritzen (TS). Diese Technologie hatte bei Kesselanwendungen gemischte Ergebnisse und das Werk lud vier TS-Anbieter ein, Testanwendungen an verschiedenen Abschnitten innerhalb des Kessels durchzuführen. Innerhalb der beiden Linien erhielt jeder Verkäufer eine Seitenwand. Von den vier aufgebrachten Verkleidungen lieferten nur zwei zufriedenstellende Ergebnisse. Die HVTS-Lösung von IGS erwies sich sowohl hinsichtlich der Leistung als auch der Kapazität als die beste. Im Kessel können mehrere IGS HVTS-Pistolen gleichzeitig ohne Kapazitätsbeschränkungen betrieben werden.

Unterstützt durch umfassende Labortests und umfangreiche Praxiserfahrung weist die IGS HVTS-Legierungsverkleidung keine Probleme mit Durchlässigkeit oder Ablösung auf und kann dauerhaften Schutz bieten, wo andere Technologien nicht ausreichen. Die Ergebnisse der Testanwendung und zusätzliche Referenzen überzeugten den Leiter der Instandhaltung, IGS HVTS als Lösung für sein Problem zu wählen.

Die HVTS-Anwendung fand 2017 auf einer 20 m² großen Fläche statt, die sich an der linken Membranwand an der sehr niedrigen Feuerung des Wanderrost-WTE-Kessels über dem Feuerfestmaterial befand. Die Anlage hatte außerdem eine TS-Beschichtung eines anderen Herstellers auf der rechten Seite der Membran aufgebracht.

Diese Bereiche wurden dann im Jahr 2018 inspiziert, um festzustellen, ob es HVTS und den TS anderer Anbieter gelungen ist, die Verschlechterung der Schweißauflage (WMO) zu stoppen. Die Inspektion der HVTS/WMO-Schnittstelle ergab, dass der mit IGS HVTS verkleidete Bereich nicht mehr von Korrosion betroffen war. Ungeschütztes Alloy 625 WMO und TS anderer Anbieter hingegen verschlechterten sich weiterhin.

Es wurde beschlossen, den Anwendungsbereich zu erweitern und im Jahr 2019 eine HVTS-Legierungsverkleidung auf einer zusätzlichen Fläche von ca. 20 m² anzubringen. Eine Inspektion später in diesem Jahr, im August 2019, bestätigte Folgendes. Die mit der HVTS-Legierungsverkleidung geschützten Bereiche wiesen keine Lochfraßkorrosion oder Verschwendung auf. Angrenzende ungeschützte Schweißnahtabschnitte aus Alloy 625 wiesen Anzeichen von Abnutzung und Zersetzung auf.

Markus Benz, Leiter Instandhaltung bei Renergia Zentralschweiz, kommentiert: „IGS Europe wurde im November 2017 ausgewählt, um etwa 20 m2 seines IGS-Materials mithilfe seiner HVTS-Technologie aufzutragen. Das Team mobilisierte effizient und führte innerhalb des engen geforderten Zeitplans den erwarteten Arbeitsumfang aus.“

„Nach 10 Monaten Betrieb wurde im September 2018 eine kurze Inspektion des Waste-to-Energy-Kessels durchgeführt, die die gute Leistung der Beschichtung bestätigte. Infolgedessen wurde im Januar 2019 ein weiterer Bereich zur Anwendung bestellt. Anfang Januar bestätigte eine eingehendere Inspektion dies.“ gutes Gesamtverhalten der Verkleidung nach 14 Monaten im Betrieb. Der geschützte Bereich wurde verdoppelt, so dass wir davon ausgehen, dass wir bis zu unserem nächsten Turnaround in 18 Monaten sicher arbeiten können. IGS hat den vertraglich vereinbarten Umfang innerhalb des kritischen Pfads auf hochprofessionelle Weise erfolgreich umgesetzt. mit zuverlässiger und transparenter Kommunikation.“

Ruedi Kummer, Direktor der Renergia Zentralschweiz, kommentiert: „Es scheint, dass die Idee, Alloy 625 mit einem HVTS-Overlay zu überziehen, ein enormes Potenzial haben könnte.“