IT8225004A1 - Metodo per impedire la corrosione in un forno di coibustione - Google Patents
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Description
Descrizione dell'invenzione avente per titolo:
"METODO PER IMPEDIRE LA CORROSIONE IN UN FORNO DI COMBUSTIONE"
RIASSUNTO
Si impedisce la corrosione.in un forno di combustione rivestendo un carbonato di metallo alcalino oppure un carbonato di metallo alcalino terroso sulle superfici metalliche del forno prima dell'inizio del funzionamento dello stesso.
La presente invenzione riguarda un metodo per impedire la corrosione di metalli esposti a gas di combustione che contengono HC1.
Di recente si sono effettuate ricerche ed evoluzioni estensive riguardanti vari apparecchi che fanno un uso effettivo della quantit? di calore di gas di combustione ad alta temperatura generati dalla combustione di materiali che contengono cloruri come rifiuti ed alcuni di questi apparecchi sono gi? stati commercializzati. Negli apparecchi di questo tipo i gas di combustione ad alta temperatura contengono gas corrosivi, come SCI, CI , SO e cos? via e sono accompagnati da cenere che consiste di materiali incombusti, sali di metalli alcalini, sali di metalli pesanti ed altri materiali solidi generati dalla combustione. La cenere e HC1 ader?scono alla superficie dell'eventuale metallo esposto ai gas di combustione ad alta temperatura e corrodono fortemente il metallo ad alte temperature. La velocit? di corrosione aumenta
con la temperatura. In altre parole, la corrosione ad alte temperature avviene a temperature di superficie del metallo a valori interno a 300?C e procede con violenza in particolare quando la temperatura ? al disopra di i+00?C. Nessuno dei metalli disponibili in commercio ? in grado di resistere a questa corrosione alle alte temperature tranne i materiali metallici di particolare alta qualit?.
Per impedire questa corrosione sono stati proposti in passato vari metodi, quale un metodo in cui i gas corrosivi acidi generati durante la combustione sono fatti reagire con carbonato di sodio per convertirli in sali neutri, un metodo che alimenta carbonato di calcio granulare in un forno di incenerimento di cloruro di polivinile, un metodo che alimenta un materiale alcalino insieme al rifiuto in un forno nella fluidificazione e combustione di rifiuto che genera HC1 e cos? via. Sebbene questi metodi siano di sicura efficacia, principalmente per il trattamento dei gas corrosivi nei gas di combustione, essi non rappresentano ancora un modo sufficiente come metodo anticorrosivo contro la corrosione ad alte temperature che avviene su superfici metalliche, sulle quali la cenere e HCl aderiscono insieme. Per effetto di vari fattori,
come la relazione geometrica tra la struttura interna del forno e le superfici metalliche sulle quali avviene la corrosione ad
alte temperature, lo stato di fluidificazione dei gas di combustione, il grado al'quale i gas di corrosione si mescolano e si combinano con l'agente di neutralizzazione e cos? via, i carbonati non sono in grado di raggiungere in misura sufficiente alcune parti delle superfici metalliche ed aderire sulle stesse.
Nel ricupero del calore di combustione di rifiuti, come vapore in una caldaia oppure una caldaia di calore di rifiuti od altro, in pratica si sono impiegati i seguenti due metodi intesi ad evitare la corrosione ad alte temperature. XL primo metodo mantiene la temperatura delle pareti dei tubi di trasferimento del calore della caldaia al disotto di 400?C. Quindi, i valori nominali del vapore generato devono essere di 20 kg/cm<2 >e al disotto di 300?C, mentre negli apparecchi pratici essi sono rispettivamente tra l6 e 20.kg/cm<2 >e di circa 200?C. Questo tipo di vapore a pressione media presenta un basso rendimento di generazione di potenza e limitate sono le applicazioni diverse da quella di generazione di potenza. Il secondo metodo genera in primo luogo vapore a pressione media dai gas di combustione in una camera di combustione di rifiuti e quindi introduce questo vapore a pressione media in un riscaldatore all'interno di una camera di combustione ad olio pesante per surriscaldare il vapore. Sebbene questo metodo offra il vantaggio di poter ottenere vapore ad alta pressione e ad alta temperatura, esso comporta vari inconvenienti, per cui si rendono necessarie apparecchiature, come la camera di combustione ad olio pesante, il riscaldatore ed altri scambiatori d? calore, nonch? un combustibile.separato, come l'olio pesante.
La presente invenzione realizza un metodo per impedire la corrosione ad alte temperature ed eventualmente un metodo per ottenere economicamente vapore ad alta pressione.
Il metodo della presente invenzione ? caratterizzato dal fatto che una quantit? sufficiente di un carbonato di metallo alcalino o di un carbonato di metallo alcalino terroso ? prevista sulle superfici metalliche all?interno del forno di combustione prima .dell'inizio del funzionamento dello stesso, in modo che la cenere generata durante la combustione viene depositata sulla sommit? dello strato di carbonato.
Secondo il metodo della presente invenzione il carbonato dello strato di carbonato di metallo alcalino e metallo alcalino terroso, che ? previsto in anticipo in quantit? sufficiente su una superficie metallica, reagisce con HC1 e le converte in cenere neutra anche se UCl e la cenere si portano vicini alla superficie metallica ad alta temperatura, impedendo con ci? il fenomeno della corrosione ad alte temperature sulla superficie metallica. In altre parole, il carbonato aderisce saldamente alla superficie metallica e reagisce con BC1 per formare una cenere di sale neutra ed ? gradualmente consumato dall'HCl dei gas di combustione che si portano a contatto con il carbonato, mentre continua il funzionamento del forno. Allo scopo di mantenere gli effetti anticorrosivi desiderati per -un periodo di tempo necessario, ? pertanto necessario che la quantit? di cartonato depositato, verniciato e rivestito sulla superficie metallica sia in eccesso rispetto alla quantit? stechiometrica di BC1 che entro tale periodo perviene alla superficie metallica.-E' possibile ridurre la quantit? di PCI che perviene alla superficie metallica, oppure integrare la quantit? del carbonato sulla superficie metallica, alimeatando carbonato sia di continuo che ad intermittenza nel percorso di flusso dei gas di combustione dopo l'inizio del funzionamento del forno, una volta che si pone in pratica il metodo della presente invenzione.
Come sale di metallo alcalino o di metallo alcalino terroso si possono impiegare i carbonati di sodio, di potassio, di calcio o di magnesio, con il carbonato di sodio che ? il pi? adatto tra essi dal punto di vista anticorrosivo ed anche da quello economico. Sebbene lo strato di carbonato possa essere formato sulla.superficie metallica mediante qualsiasi metodo usuale, il carbonato granulare eppure in polvere pu? essere mescolato con uno spanditore e quindi verniciato e rivestito sulla superficie metallica. Per esempio, una polvere di carbonato viene mescolata e dispersa in un composto di polimero organico, che ? liquido alle temperature normali e possiede viscosit? elevata, e viene quindi rivestita sulla superficie metallica. Man mano che continua il funzionamento del forno di combustione, il composto di polimero organico viene combusto o decomposto dai gas di combustione ad alta temperatura, ma il carbonato rimane sulla superficie metallica, realizzando con ci? lo scopo voluto. Qualsiasi spanditore pu? essere impiegato, purch? consente al cartonato di aderire alla superficie metallica. Nei gas di combustione ad alta temperatura dopo l'inizio del funzionamento del forno esso pu? rimanere come era quando ? stato applicato, oppure pu? rimanere dopo la combustione incompleta, oppure pu? separarsi in parte dalla superficie, metallica in seguito a decomposizione, purch? il carbonato rimanga sulla superficie metallica, reagisca con HCl ed impedisca la permeazione di HCl alla superficie metallica. La dimensione delle particelle del carbonato ? scelta in modo appropriato in dimendenza del tipo di carbonato, dello spanditore, dell'HCl, della cenere, della fluidificazione dei gas di combustione, della condizione della superficie metallica e di altri fattori. Comunque, la dimensione delle particelle ? generalmente compresa tra 10 e 1000 micron, preferibilmente alcune centinaia di micron, in particolare 800 micron.
Nell'annessa tavola di disegni:
la singola fig. 1 ? un grafico illustrante la riduzione di peso di provini sottoposti a corrosione ad alta temperatura rispetto alla riduzione di peso quando si applica il metodo della presente invenzione.
Con riferimento a fig. 1 si descriveranno ora gli effetti della presente invenzione. La fig. 1 illustra i risultati ottenuti con esperimenti eseguiti alle seguenti condizioni. L'ascissa rappresenta la scala de^tempi dell'esperimento (espressa in giorni) e ?ordinata rappresenta la
la/riduzione in peso di un provino di metallo (mg/area superficiale/5 cm<2 >). Le rette da 1 a 4 rappresentano i dati alle condizioni di prova riportate in Tabella 1.
TABELLA 1
I provini di metallo erano di tipo SUS 321 aventi un area superfi-2
ciale di 15 cm . La temperatura della superficie metallica, che era esposta ad un gas riducente ad alta temperatura consistente di 30%
di vapore, 10% di CO2, 1000 ppm di HC1, 20 ppm di SO2 , il resto essendo N^ e 0^, era di 600?C. La cenere nelle prove indicate dalle
rette 2, 3 e 4 ? stata raccolta da un forno di incenerimento di
rifiuti ed aveva una composizione di 7,1% di alluminio, 3,8% di
sodio, 2,8% di potassio, l4,5% di calcio, l,?di magnesio, 6,1%
di ferro, 15,2% di silicio, 2,1% di cloro, 1,1% di/kolfo in totale
con 0,1% di contenuto di acqua. Il resto era principalmente ossigeno in combinazione con questi elementi.. La retta 4 rappresenta
dati ottenuti con l?applicazione del metodo della presente invenzione. Per il rivestimento di carbonato si sono miscelati 80% in
peno di Na2CO3 e 20% in peso di un composto di un polimero organico di resina al silicone ed il miscuglio ? stato quindi rivesti
to sulla superficie del provino ad uno spessore di 200 micron.
Nella prova della retta 3 si ? mescolato un rapporto in peso di 82% di cenere e di l8% di NaCl, disponendo sul provino per la esposizione a gas atmosferico ad alta temperatura.
Come rappresentato dalla retta 1 in fig. 1, la riduzione di peso, ossia la quantit? di corrosione, ? estremamente piccola a meno che la cenere aderisca alla superficie metallica, anche se nel gas atmosferico vi siano quantit? ragguardevoli di PCI. Quando per? il gas ad alta temperatura contiene HCl e la cenere aderisce direttamente sulla superficie metallica, la corrosione ? estensiva, come indicato dalle rette 2 e 3 in fig. 1. Se vi ? NaCl nella cenere, si forma HCl secondo la seguente reazione:
E' stato supposto che l'HCl risultante favorisca la corrosione. I risultati della prova della retta 3 di fig. 1 danno una chiara evidenza di questo presupposto. Per la retta 3, nella quale era pure presente NaCl, la quantit? di corrosione ? maggiore di quella della retta 2, nella quale vi era solo cenere, e la velocit? di corrosione ? pure superiore.
Dopo che il forno ha cominciato a funzionare, il carbonato che aderisce alla superficie metallica produce il suo effetto anticorrosivo ed-al tempo stesso si consuma. Dopo essersi completamente consumato, l'effetto anticorrosivo del carbonato scompare ed inizia la corrosione. Quindi, il metodo anticorrosivo della presente invenzione pu? essere perfezionato spruzzando oppure iniettando periodicamente carbonato nei gas di combustione allo scadere di un periodo di tempo prestabilito dopo l'inizio-del funzionamento del forno. A conferma di ci? si ? effettuata la seguente prova. Provini HJS 321, simili a quelli usati nelle prove di fig. 1, sono stati rivestiti di una miscela di 5?/50 in peso d? Na2CO3 e di un polimero organico di resina al silicone ad uno spessore di 50 micron. La cenere usata nelle prove di fig. 1 ? stata disposta ad vino spessore di 3 mm su ognuno di un gruppo di provini ed i provini sono stati esposti a gas atmosferico ad alta temperatura per un periodo di tempo esteso. Trascorsi due mesi i provini sono risultati localmente corrosi in puntinature ed alcuni presentavano fori profondi di corrosione.
.Viceversa, un miscuglio consistente di 70% in peso della cenere suddetta, 15% in peso di NaCl e 15% in peso di Na2CO3 ? stato applicato ad uno spessore di 3 mm su ognuno di un altro gruppo di provini prerivestiti. I provini sono stati esposti al gas atmosferico ad alta temperatura per un periodo di tempo esteso. Dopo un periodo di prova della durata di tre mesi il gruppo di provini non presentava nessuna evidenza di corrosione disuniforme sulle loro superfici, sebbene vi fosse della materia estranea, come incrostazione, aderente sui provini, che pot? essere eliminata mediante un trattamento di disincrostazione, con conseguente riduzione di peso. La quantit? era comunque piccola, inferiore a 0,1 mm in termini di corrosione all'anno. Ih altre parole, i provini sembravano essere completamente anticorrosi. Questo buon risultato era dovuto al fat
Claims (3)
1) Metodo per impedire la corrosione in un forno di combustione, comprendente la fase di depositare tua carbonato di metalli alcalino ed un carbonato di metallo alcalino terroso sulla superficie metallica di detto forno che sar? esposta a gas di combustione che contengono in s? acido cloridrico prima che abbia inizio il funzionamento di dette forme.
2) Metodo come in l), in cui il carbonato di metallo alcalino o carbonato di metallo alcalino terroso ? iniettato ai fini del rivestimento in detto forno in una zona di combustione e/o nel passaggio di flusso dei gas di combustione.
3) Metodo come in l) in.cui detto carbonato ? scelto dal gruppo che consiste di carbonati di sodio,di potassio,di calcio e di magnesio ed ha una dimensione delle particelle da 10 a 1000 micron.
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