Prevenzione anticorrosione nelle caldaie a biomassa e a termovalorizzazione e negli inceneritori

Estensione della vita utile di tubi nelle caldaie a biomassa e a termovalorizzazione e negli inceneritori di rifiuti

Proteggiamo inceneritori di rifiuti e caldaie a biomassa e a termovalorizzazione grazie a una lega metallica resistente alla corrosione. Tipicamente progettate per installazioni di medie e grandi dimensioni, queste caldaie producono vapore dalla combustione di biomassa, biomassa riciclata o da rifiuti urbani e industriali pretrattati. La flessibilità dei combustibili offre una riduzione dei costi correlati e ampia flessibilità operativa.

Tuttavia, gli ambienti a combustibili misti creano ambienti estremi che possono rendere le attrezzature inclini ad attacchi dannosi. Esiste un’ampia varietà di progettazioni di caldaie: a griglia orizzontale, a griglia inclinata, forno oscillante, forno rotante (forno rotativo), griglia ad alimentazione inferiore, forno ad alimentazione incrociata, griglia ad alimentazione superiore, letto fluido gorgogliante (BFB), letto fluido circolante (CFB), bruciatori a pareti laterali, bruciatori a soffitto.

La sfida principale per le caldaie a letto fluido circolante è l’erosione, dove il materiale particellare duro, come quello del letto, del combustibile e della cenere prodotta resta in circolo all’interno della caldaia. La maggior parte delle progettazioni di queste caldaie utilizza una protezione refrattaria nell’area del forno volta a mitigare i danni. Per prevenire le perdite di spessore dei tubi, sulle superfici dell’evaporatore viene quindi applicato un rivestimento in grado di resistere all’erosione. Quando si utilizzano combustibili contenenti materie plastiche o altre sostanze chimiche, si assiste a una possibile formazione di cloro, zolfo e altri metalli alcalini pesanti che aumentano notevolmente la velocità di perdita di spessore attraverso meccanismi di corrosione.

Senza un’adeguata cura preventiva, queste condizioni possono portare all’indisponibilità imprevista delle attrezzature e a costi di manutenzione elevati, riducendo i vantaggi di efficienza ed emissioni apportati da queste caldaie. IGS offre soluzioni di miglioramento dei materiali che consentono di prolungare la durata di vita delle caldaie a termovalorizzazione.

Meccanismi di corrosione nelle caldaie a biomassa e a termovalorizzazione

Aumentare l’efficienza delle caldaie a termovalorizzazione significa aumentare la pressione e la temperatura all’interno dei tubi delle caldaie. La combinazione di nuovi tipi di combustibili contenenti livelli più elevati di agenti corrosivi con queste maggiori temperature e pressioni provoca l’ammorbidimento dei materiali. La corrosione accelerata lato gas inizia sulle superfici di scambio termico in acciaio non protette dei surriscaldatori, con una rapida conseguente degradazione della resistenza all’erosione.

La maggior parte dei meccanismi di difesa dalla corrosione è costituita dalla generazione di una barriera anticorrosione sul metallo di base attraverso la formazione di uno strato di ossido. La sfida all’interno delle caldaie a termovalorizzazione sta nel fatto che questo strato viene eroso rapidamente, provocando la formazione di un altro strato che causa conseguentemente fenomeni di erosione-corrosione. L’assottigliamento da erosione-corrosione si manifesta rapidamente quando, a condizioni già di per sé gravose, si uniscono materiali scarsamente resistenti alla corrosione.

Corrosione da cloro ad alte temperature nelle caldaie a biomassa e a termovalorizzazione

Le specie formate dal cloro sono fortemente responsabili della corrosione ad alte temperature all’interno di caldaie a biomassa e in quelle a termovalorizzazione. Le specie formate dal cloro si dissolvono negli effluenti gassosi durante la combustione del combustibile. I sali di cloro saturi si condensano in corrispondenza delle superfici relativamente fredde dello scambiatore di calore (trappola fredda) e possono provocare direttamente la corrosione delle superfici metalliche. La pressione parziale dei sali di cloro in prossimità delle superfici in acciaio aumenta nei punti dove il flusso termico è elevato, con conseguente aumento della reattività dei cloruri responsabili della corrosione.

La reazione tra i cloruri e il ferro sulle superfici in acciaio produce cloruro di ferro. Quando la pressione parziale del cloruro di ferro gassoso è elevata, il cloro si diffonde nelle incrostazioni dove entra in contatto con l’ossigeno per formare ossido di ferro (Fe2O3 e Fe3O4). Alcune volte la corrosione da cloro è anche chiamata ossidazione attiva. Il cloro rilasciato torna a diffondersi nell’acciaio per dare inizio a un altro attacco corrosivo. Il risultato è uno strato di cloruro di ferro che si deposita direttamente sulla superficie del tubo, seguito da uno strato più spesso di ossidi di ferro, spesso penetrato dai sali di cloruro.

Ciò premesso, il tenore delle specie formate dal cloro negli effluenti gassosi non riveste importanza per l’intensità della corrosione ad alte temperature quanto il tenore di specifici cloruri all’interno delle incrostazioni e la densità del flusso di calore in corrispondenza delle pareti dei tubi.

Corrosione da sali in fusione ad alta temperatura in caldaie a termovalorizzazione e inceneritori di rifiuti

Il processo di corrosione di sali in fusione ad alta temperatura inizia in modo simile a quello della corrosione ad alta temperatura sopra descritta, a condizione che la temperatura della superficie del tubo sia superiore al punto di fusione dei sali precipitati, in modo che i sali in fusione si sciolgano direttamente sulla superficie del metallo. I risultanti sali in fusione ad alta temperatura dissolvono gli strati esistenti di ossido, facendo sì che il gas cloro corrosivo si dissipi sulla superficie del metallo. I sali in fusione ad alta temperatura modificano anche la struttura delle incrostazioni, che da porose acquisiscono una copertura densa, intrappolando il cloruro di ferro e isolandolo dall’ossigeno gassoso, favorendo in tal modo la corrosione da cloro.

Il pitting è un fenomeno corrosivo ben più pericoloso, in cui i sali fusi reagiscono come elettrolita liquido direttamente con l’acciaio, dissipandolo.

Corrosione da punto di rugiada nelle caldaie a biomassa e a termovalorizzazione

Quando la temperatura degli effluenti gassosi diminuisce, i gas presenti nell’ambiente raggiungono la saturazione e gocce di liquido iniziano a condensarsi sulle superfici solide. La temperatura di saturazione dipende dal carico delle specie gassose coinvolte e (per l’acido solforico) dall’umidità degli effluenti gassosi. Gli elettroliti liquidi formano punti di umidità sulle superfici, causando la corrosione generale e la perdita di materiale sotto forma di alveolatura o anche con un aspetto pressoché uniforme. Negli impianti a termovalorizzazione, la corrosione da punto di rugiada è meno comune che nelle centrali a carbone, poiché SO3 reagisce con le specie formate dal cloro, rendendo la formazione di acido solforico meno probabile.

Esperienza nella difesa contro l’erosione e la corrosione delle caldaie a termovalorizzazione

La protezione refrattaria costituisce la prima difesa contro gli effluenti gassosi corrosivi e ha inoltre eccellenti proprietà antierosive, ma presenta limiti nelle proprietà di scambio termico poiché l’efficienza termica è bassa. In questi casi è possibile usare leghe refrattarie. Tuttavia, a causa dei costi eccessivi dei materiali e della limitata resistenza all’erosione, l’implementazione di uno strato di protezione superficiale spesso si rivela la soluzione più economicamente vantaggiosa.

L’uso di rivestimenti ceramici sottili è visto come un approccio accattivante. Tuttavia, l’incompatibilità dovuta all’espansione termica e la fragilità di questi rivestimenti li rendono una soluzione inefficace. I rivestimenti tendono a creparsi e, sotto lo strato protettivo, possono svilupparsi fenomeni corrosivi, con conseguente distacco dal supporto.

Nei contesti in cui sono necessari interventi di riparazione, la maggior parte delle leghe di ricopertura per saldatura hanno un’elevata propensione alle formazione di cricche, che possono propagarsi nel metallo di base. Tali soluzioni dovrebbero essere evitate su parti in pressione, ma possono essere utilizzate sulla struttura meccanica.

Uno dei punti di forza di IGS è l’accurata selezione dei materiali protettivi in base a un’analisi approfondita dei meccanismi di perdita che influenzano ambienti con attrezzature particolari. Le nostre soluzioni offrono eccellenti risultati nei contesti in cui è necessario mitigare i problemi di erosione e corrosione delle caldaie. I nostri materiali protettivi possono essere applicati in pochi giorni, durante i periodi di inattività pianificati. Il nostro team globale, composto da tecnici esperti e qualificati, è sempre pronto a spostarsi là dove c’è un problema di erosione/corrosione e a fornire le soluzioni più efficaci e vantaggiose per proteggere le vostre attrezzature.

Rivestimenti mediante HVTS e metallizzazione a spruzzo resistenti alla corrosione/erosione

Da molti anni ormai utilizziamo con successo i rivestimenti HVTS in applicazioni contro l’erosione di parti interne di caldaie alimentate a carbone, lignite e altri combustibili. Abbiamo progettato la spruzzatura termica ad alta velocità per l’applicazione di uno strato di metallo con porosità molto bassa e sigillabilità per proteggere in modo ottimale il metallo di base in ambienti fortemente corrosivi. Questa tecnologia consente l’uso di fili con conduttori solidi o con anima interna per un’agevole modificazione del materiale rispetto alle tecnologie basate sui fili con conduttori solidi disponibili sul mercato. La qualità del rivestimento è ineccepibile dal momento che il processo non genera diluizione con il metallo di base.

IGS mette a disposizione la sua esperienza decennale per offrire la tecnologia migliore e più efficiente per le applicazioni in situ:

  • Lavoriamo per ridurre al massimo la programmazione del percorso critico e rispettare le pianificazioni prefissate. IGS offre attrezzature robuste e tecnici affidabili, nel pieno rispetto di tutte le condizioni e le norme in materia di ambiente, salute e sicurezza
  • Siamo consapevoli delle condizioni più difficili negli ambienti più estremi.
  • Per noi di IGS la sicurezza è una priorità. Sui ponteggi, durante le operazioni di bonifica o in qualsiasi altro momento, il nostro sistema di sicurezza multilivello proattivo garantisce a tutti i nostri dipendenti e alle persone intorno a noi un ambiente di lavoro sicuro.

Integrated Global Services Europe è fornitore di rivestimenti mediante spruzzatura termica in situ all’interno di caldaie a termovalorizzazione, a biomassa e a letto fluido gorgogliante (BFB). Operiamo in tutti i paesi d’Europa, tra cui Regno Unito, Germania, Paesi Bassi, Italia, Svizzera e Francia, dal nostro centro operativo situato nella Repubblica Ceca. Applichiamo i nostri rivestimenti a spruzzo negli Stati Uniti, in Medio Oriente, Giappone, Sud-Est Asiatico, e Africa.

Inviaci un’e-mail o parla con noi. I nostri operatori sapranno consigliarti al meglio sulle nostre soluzioni di prevenzione anticorrosione e antierosione in caldaie a biomassa e a termovalorizzazione.

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