Voimalaitoksen palamisilman esilämmittimen sisäpuolisen korroosion hallinta pinta-aktiivisten amiinien avulla

Useat voimalaitokset käyttävät hiiliteräksistä valmistettuja palamisilman esilämmittimiä, joissa höyrykattilan palamisilmaa lämmitetään matalapainehöyryllä. Joissakin tapauksissa esilämmittimet ovat kärsineet sisäpuolisen korroosion aiheuttamista putkirikoista. Tämän työn tavoitteena oli selvittää korroosiovaurioiden aiheuttajat ja tarkastella eri keinoja uusien korroosiovaurioiden ehkäisemiseksi. Keskeisimpänä uusien vaurioiden ehkäisykeinona tarkastellaan pinta-aktiivisia amiineja sisältäviä höyrykattilan jälkiannostelukemikaaliseoksia, joista tarkemman tarkastelun kohteena on kaupallinen Helamin 90 H Turb- kemikaaliseos. Pääasialliseksi korroosion aiheuttajaksi on usein epäilty höyryn sisältämää hiilidioksidia. Uusimpien näkemysten mukaan orgaaniset hapot, pääasiassa etikka- ja muurahaishappo ovat kuitenkin hiilidioksidia voimakkaampia korroosion aiheuttajia ilmanesilämmittimissä. Orgaaniset hapot väkevöityvät höyryn lauhtumisen alkaessa muodostuviin lauhdepisaroihin ja alentavat pH-tasoa radikaalisti. pH-tason aleneminen nopeuttaa metallipintoja suojaavan magnetiitin liukenemista ja vaikeuttaa myös sen uusiutumista. Orgaanisia happoja ja hiilidioksidia muodostuu orgaanisten aineiden osittaisessa hajoamisessa höyrykattilan vesi-höyrypiirissä. Pääasialliset orgaanisten aineiden lähteet ovat lisäveden mukana kattilaan kulkeutuva luonnon orgaaninen aines ja käytetyt orgaaniset jälkiannostelukemikaalit. Orgaanisten aineiden kuormaa voidaan pienentää parantamalla lisäveden valmistusprosessin orgaanisten aineiden erotustehokkuutta esimerkiksi käänteisosmoosilla. Mikäli lisäveden laadun parantaminen ei ole järkevästi toteutettavissa, voidaan orgaanisten jälkiannostelukemikaalien oikeanlaisella käytöllä neutraloida orgaanisten happojen vaikutus ilmanesilämmittimissä. Tehokkaimmaksi korroosion hillitsijäksi suoritettujen mittausten perusteella osoittautuivat kemikaaliseokset, jotka sisältävät alkaloivien amiinien lisäksi kalvoa muodostavaa pinta-aktiivista amiinia.

Many power stations use heat exchangers made of carbon steel materials for warming combustion air with low pressure steam. In some cases these heat exchangers have suffered from internal corrosion causing tube failures. The aim of this study was to establish the causes to corrosion failures and examine different types of remedies to prevent new failures. The main remedy examined to prevent new failures is boiler water treatment chemical mixtures that contain surface active amines. The main focus is given to a commercial Helamin 90 H Turb chemical mixture. The main cause to corrosion is often suspected to be carbon dioxide in the steam. However, according to newest findings the organic acids, mainly acetic and formic acid are more intense cause to corrosion in steam heated air pre-heaters than carbon dioxide. Organic acids concentrate in the condensate droplets that are formed when steam starts to condensate and cause pH to drop drastically. The drop in pH accelerates the dissolution of magnetite protecting the metal surfaces and makes it also difficult to form new magnetite. Organic acids and carbon dioxide are formed when organic substances decompose partially in water steam circuit of the boiler. The main sources of organic substances are the natural organic matter entering the boiler via make-up water and the organic water treatment chemicals. Organic burden can be mitigated by improving the effectiveness of make-up water treatment process to filter organic substances, for example by using reverse osmosis. If improvement in make-up water quality cannot be reasonable accomplished it is possible to neutralize the effect of organic acids on air pre-heaters by using the organic boiler water treatment chemicals correctly. Through the conducted corrosion measurements on air pre-heaters it was established that the most effective remedy to prevent corrosion is the use of chemical mixtures containing surface active amine in addition to alcalising amines