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Prove di corrosione e di erosione a caldo su materiali per l’impiego in impianti di co-combustiuone carbone-CDR

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Prove di corrosione e di erosione a caldo su materiali per l’impiego in impianti di co-combustiuone carbone-CDR

Il presente documento è stato redatto nell’ambito del progetto “Studi sulla produzione elettrica locale da biomasse e scarti – Sviluppo di tecnologie e impianti pilota” definito nell’Accordo Triennale tra il Ministero dello Sviluppo Economico e E.R.S.E. S.p.A. firmato il 29 Luglio 2009. Nel rapporto sono illustrate le attività svolte nel periodo di riferimento nell’ambito della task 1 del Progetto – “Co-combustione di biomasse in impianti a carbone”, inerenti alle prove di corrosione ed erosione su materiali utilizzabili in impianti di co-combustione di carbone-biomasse/rifiuti ed operanti in cicli Ultra Super Critici. Il rapporto contiene un’introduzione iniziale sulle problematiche di tipo impiantisitco e dei materiali degli impianti di co-combustione di carbone- biomasse/rifiuti con particolare riferimento alla corrosione. Sono in seguito illustrate le attività svolte in laboratorio ed inerenti ai test di corrosione sui materiali in ambiente simulato. Lo scopo dei test di corrosione e di erosione, eseguiti in laboratorio, è quello di verificare il comportamento di alcuni materiali, candidati all’utilizzo in impianti di co-combustione ed operanti in cicli Ultra Super Critici (USC), mediante l’effettuazione di prove severe che, accelerando il processo rispetto alla situazione reale, forniscano un ranking per la resistenza a corrosione/erosione in tempi relativamente brevi. L’attività è partita dalla definizione delle condizioni per il test, individuando la composizione dell’atmosfera del forno di corrosione, che più simula quella aggressiva in esercizio tipica degli impianti di co-combustione di carbone-biomasse/CDR (combustibile da rifiuti), la composizione dei depositi corrosivi e la temperatura a cui portare i campioni, che è la tipica temperatura di esercizio di alcuni componenti critici di impianti con ciclo USC. E’ stato quindi individuato un primo set di materiali, costituito da AISI 347 H, Inconel 625 e Sanicro 28 da sottoporre ai test. Sono stati quindi eseguite le prove di corrosione in ambiente simulato con durata di 1000 ore, che hanno evidenziato che su tutti i materiali individuati è presente un forte attacco corrosivo. L’attacco corrosivo è di tipo selettivo per l’Inconel 625, di tipo intergranulare per l’AISI 347 H e di entrambi le tipologie per il Sanicro 28. Sono state inoltre effettuate le misure di mass loss sui vari materiali sottoposti alla prova e della profondità degli attacchi corrosivi di vario tipo, che hanno permesso di quantificare l’entità complessiva dell’attacco. I risultati delle prove hanno mostrato che la maggiore resistenza alla corrosione è offerta dall’Inconel 625, seguito da AISI 347 H e Sanicro 28. Nella seconda parte del rapporto sono riportate le attività relative ai test di erosione a caldo. Per le prove sono stati utilizzati gli stessi materiali e la stessa temperatura del test di corrosione. Dopo avere definito la composizione della polvere erosiva, che simula il comportamento in esercizio, la resistenza ad erosione dei materiali è stata misurata per diverse velocità di impatto dell’erosivo e a due angoli di incidenza sulla superficie dei campioni. I risultati dei test indicano che l’AISI 347 H e il Sanicro 28 hanno una resistenza analoga e superiore al quella dell’Inconel 625. Sulla base dei risultati dei test è stata infine fornita una stima del consumo dei materiali considerati in tipiche condizioni di esercizio. Parte dell’attività descritta nel presente rapporto è connessa a quella relativa al Progetto UE DEBCO – “Demonstration of Large Scale Biomass Co-Firing and Supply Chain Integration”.

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