Vorhersage korrosiver Gasatmospharen in der Brennkammer eines Kohlekraftwerks

摘要

Hochtemperaturkorrosion ist in einigen Kohlekraftwerken ein ernstes Problem. Gasformige Schwefel- und Chlorverbindungen sind unter anderem die Hauptverursacher von Hochtem-peraturkorrosion an den Brennkammerwanden. Solche korrosive Gase entstehen in reduzie-renden Atmospharen, welche gezielt durch Brennstoff- und Luftstufung eingestellt werden, um die Stickoxidemissionen zu minimieren. Um effektive Massnahmen gegen Korrosion ergreifen zu konnen ist es notwendig, gefahrdete Wandbereiche zu identifizieren, idealerweise bevor Schaden eintreten. Dies kann mit 3D-CFD-Simulationen erfolgen. In dieser Arbeit werden fur die Simulationen eine detaillierte Modellierung des Verbrennungsprozesses und ins-besondere ein detaillierter Reaktions-mechanismus fur die Schwefel- und Chlorchemie eingesetzt. Die Freisetzung von Schwefelspezies wird dabei durch die Reaktionen von schwefelhaltigen Mineralien (FeS_2, CaSO_4) bei der Kohleverbrennung beschrieben. Das Model wurde anhand von Experimenten in einem Flugstromreaktor und einer 1 MW_(th) - Brennkammer [1] validiert. Die Freisetzung von Chlor durch Reaktionen chlorhaltiger Mineralien wurden dem Modell hinzugefugt. Dadurch konnen auch die Konzentrationen chlorhaltiger, korrosiver Gase bestimmt werden. Es wurden CFD-Simulationen der Brennkammer eines 500 MW_(el) Kraftwerks durchgefuhrt. Das Kraftwerk wird mit Braunkohle befeuert. Die berechneten Konzentrationen korrosiver Gase (H_2S, COS, HCl, NaCl) erlaubt eine Abschatzung des Korrosionsrisikos an den Wanden in der Brennkammer. Die Ergebnisse stimmen mit lokal durchgefuhrten Messungen in der Nahe eines Brenners uberein und decken sich mit den Beobachtungen des Kraftwerk-betreibers. Vor allem in der Nahe der Brenner treten H_2S und COS an den Wanden in Konzentrationen bis zu 1000 ppm auf.