Korrosion og tilstopning i aftræk fra små gaskedler

Transkript

1 Korrosion og tilstopning i aftræk fra små gaskedler Bjarne Spiegelhauer, Afd. Chef, Dansk Gasteknisk Center a/s I et tidligere nummer af Gasteknik blev der gennemgået en undersøgelse af 500 gasinstallationer, som viste store problemer med korrosion og tilstopninger. Denne artikel omtaler igen kort undersøgelsens hovedkonklusioner samt en forsættelse af projektet og nogle aktioner, der har været på området. Undersøgelsen af aftrækket fra ca. 500 små gaskedler viste, at ca. 11% af anlæggene havde mere eller mindre korrosion i aftrækket, og at 20% havde begyndende eller større tilstopninger. Primært blev der konstateret tæringer på aftræk af aluminium, men også en række aftræk af rustfrit stål havde tæringer. Tæringsformerne for aluminium og rustfrit stål har forskellig natur. For aluminium sker der en tæring over det meste af rørets overflade, mens der for rustfrit stål er tale om en grubetæring på enkelte steder (pinhols). Dette betyder da også, at tæringen fra aluminium leder til tilsmudsning og tilstopning af aftrækkene på sigt, mens tæringerne i rustfrie aftræk ikke kan tillægges større betydning, i det omfang vi har konstateret tæringerne % 50 % Ingen gennemtæring Begyndende gennemtæring Gennemtæret Ingen tilsmudsning Begyndende tilsmudsning Mindre tilstopning < 20% Tilstopning > 50% Større tilstopning < 50% Procentfordelingen af de indkommende registreringer fordelt på tærings- og tilsmudsningsgrad Undersøgelsen viste, at det primært var svovlsyre i røggassen, der forårsagede tæringerne. Svovlsyren dannes, når svovlet i naturgassen (hidrørende fra odoriseringen) via forbrændingen reagerer med vandet i røggassen. Den udkondenserede svovlsyre forårsager derefter korrosion og tæring i aftræksrøret.

2 DGC har i rapporten Svovlsyrekorrosion af aluminiumsaftræk undersøgt dette forhold nærmere. Aluminium er i princippet et dårligt valg til aftræksrør fra små gaskedler. Anvendelse af aluminium i et normalt miljø giver ikke anledning til nævneværdige korrosionsproblemer, da det aluminiumsoxidlag, der dannes på overfladen, beskytter resten af materialet. På figuren ses aluminiumsvægttabet i gram pr. m 2 fra en flade, som er omsluttet af en svovlopløsning med varierende styrke. Øverst ses kurven ved 50 C, nederst kurven ved 20. I en svovlsur opløsning påpeger rapporten, at aluminium bestemt ikke er korrosionsbestandig og forholdsvis hurtigt vil korrodere og tære. DGC har opbygget en matematisk model, der beskriver kondensationen af syre i aftrækket fra en gasfyret kedel. Modellen er bygget til at håndtere en række parametre, som vurderes at være af betydning for kondensation af syre i aftrækket, herunder svovlmængden i aftrækket, start/stop frekvens, gasforbrug, kedeleffektivitet, støkiometri, udetemperatur og aftrækkets længde. Modellen indeholder en detaljeret beskrivelse af kondensation af vand og syre i et balanceret aftræk. Med udgangspunkt i modellen er der beregnet kondensation af syre i et standardtilfælde, og herudfra er virkningen af mulige tiltag til reduktion af syrekondensationen vurderet. Modelberegningerne på en standardcase viser, at der forekommer kondensation af svovlsyre i hele aftrækket. Modelberegninger viser, at hver gang kedlen starter jævnt, kondenserer en mængde svovlsyre ud på hele aftrækkets overflade. Den afsatte syremængde er ikke særlig stor, og det er kun en lille del af den tilførte svovlmængde, der afsættes. Hvis den afsatte svovlsyremængde jævnt skulle tære aftrækket, ville den forventede levetid af aftrækket være ca år. Desværre afsættes der under driftsforløbet også vand i aftrækket. Når kedlen starter, er aftrækket relativt koldt, og det

3 giver anledning til kondensation af store mængder vand. Dette gør det muligt for vand og syre at bevæge sig i aftrækket som dug/dråber. I lodrette aftræk vil evt. dråber løbe ned mod kedlen og samle sig på bestemte steder. Efterhånden som aftrækket bliver varmet op, vil vandet igen fordampe fra svovlsyren. Tilbage vil der blive en koncentreret svovlsyrefilm med en syrestyrke på ca. 80% vægt/vægt (w/w), der vil kunne tære aftrækket på selektive steder. Kondensudviklingen af syre 7.00E E-07 position i [m] Kondens [mol/m 2 ] 5.00E E E E E E Tid [s] Figuren viser den samlede molmængde SO 3, som er kondenseret på aluminiumsoverfladen gennem en periode på 6000 sek. Tæring og dermed tilstopning er også afhængig af både den gasmængde, som gaskedlen bruger, og af den aktuelle odoriseringsgrad. I den standardcase, som rapporten anvender, og som kan siges at være typisk for danske gasinstallationer, vurderes det, at aftrækket vil være 50% tilstoppet efter ca. 14 år. Afhængig af de sikkerhedsmæssige overvejelser for de forskellige aftrækstyper anbefales der et serviceinterval på mellem 3 og 5 år, hvis der anvendes aluminiumsaftræksrør. For andre materialer så som rusfrit stål, emaljeret stål eller plast, vil der ikke være samme problemer. De to arbejder, som er udført af DGC for gasselskabernes FAU GI, har dels været til diskussion i DGP sikkerhedsudvalg og dels udmøntet sig i DGC-vejledning nr. 44 Kontrol og rensning af aftræk. I vejledningen beskrives, hvordan man kan inspicere aftrækket fra gaskedler med lukket forbrændingskammer ved enten at anvende et endoskop eller bedre endnu ved at montere en renselem.

4 Endoskop kan også bruges til inspektion af aftræk, men ikke til rensning. Dette vil kræve adskillelse af aftrækket. Brug et passende endoskop. (Se DGC-faktablad om endoskoper). Anskaf et dobbeltdiameterbor, som kan fremstille huller i aftræksrøret, der passer til endoskopet og til den valgte lukkeprop. Vælg en konisk lukkeprop af silikone, der kan tåle op til 150 C. Renselemme kræves i flere europæiske lande og bliver med tiden også et krav i Danmark. Der findes renselemme til de fleste kedeltyper, og de er rimelige i anskaffelsespris. Montagetiden tjenes hurtigt hjem, da aftrækskontrol og rensning herved bliver meget hurtigere. Vi anbefaler derfor, at der monteres en renselem på alle nye gaskedelinstallationer samt i de situationer, hvor man alligevel skal adskille aftrækket for at rense det. Udgiften til renselemmen vil hurtigt tjene sig ind, da inspektions- og rensearbejdet bliver meget lettere.

5 Ved rensning af aftræk skal man være opmærksom på, at aluminiumsoxid kan være sundhedsfarligt samt give irritation af øjne og slimhinder. Derfor anbefales det altid at anvende støvmaske ved rensning. Hvis der anvendes en støvsuger, skal denne være forsynet med et mikrofilter på luften. Rensning og inspektion af et vandretbalanceret aftræk kan oftest udføres udefra Konklusionen på de to nævnte undersøgelser er, at aluminium er et mindre velegnet materiale til aftræksrør fra gasfyrede kedler. Derfor anbefales det på sigt at anvende materialer, der er resistente over for svovlsyrekorrosion, som fx plast eller rustfrit stål, samt at kræve regelmæssig inspektion og rensning af de eksisterende aftræk, der anvender aluminiumsrør. I denne forbindelse anbefales det også at montere renselemmen på passende steder i aftrækssystemet.

6 Refencer Korrosion og tæring i aluminiumsaftræk fra gaskedler med lukket forbrændingskammer Bjarne Spiegelhauer, DGC, august 2001 Svovlsyrekorrosion af aluminiumsaftræk Marius Kildsig, DGC, december 2002 DGC-vejledning nr. 44 Kontrol og rensning af aftræk DGC-faktablad: Endoskoper