Biomasse in Mitverbrennungskesseln zuverlässig überwachen
Bei Verbrennungsprozessen setzt man flächendeckend auf den Einsatz von Kesseln zur Erzeugung von Wärme und Strom. In Anbetracht des europäischen Ziels, die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, ist die Mitverbrennung von Stoffen wie etwa Abfall, Biomasse, Öl und Kohle auf weitverbreitetes Interesse gestoßen. Die Mitverbrennung erfordert jedoch im Vergleich zur herkömmlichen Verbrennung viel komplexe Prozesse in extrem rauen Umgebungen; es stellen sich Fragen zur Erosion und Korrosion von Kesselteilen. Um auf dem Gebiet der Überwachung und Steuerung des Mitverbrennungsprozesses voranzukommen und die empfindlichen Kesselkomponenten zu schützen, entwickelten europäische Forscher das Procomo-Projekt ("Protective coatings with combined monitoring system to control process conditions in boilers"). Das Procomo-System bestand aus drei Hauptteilen: einer beschichteten Glasfaser zur Übertragung von Temperaturinformationen aus dem Inneren des Kessels, einer Schutzbeschichtung für Metallteile im Kessel selbst und einem Integrationsmodul zum Koppeln von Glasfaser und Temperaturüberwachung. Außerdem war maßgeschneiderte Software zur Datenerfassung und -analyse erforderlich. Die Wissenschaftler forschten daher weitreichend zu geeigneten Fasern für das Kabel und entwickelten eine Sprühtechnik zur hermetischen Abdichtung der Glasfasern in einer Metallbeschichtung. Die resultierenden metallbeschichteten Fasern bewiesen Stabilität in den korrosiven Chemikalien, die typischerweise mit traditionellen quarzglasbeschichteten Fasern reagieren, wobei alle Vorteile der herkömmlichen Fasern gewahrt blieben. Die Forscher entwickelten außerdem eine schützende Metalllegierungsbeschichtung für Kesselteile mit ausgezeichneter Erosions- und Korrosionsbeständigkeit. Ein Finite-Elemente-Modell kam zum Einsatz, um gemessene Temperaturschwankungen ins Verhältnis zu geschätzten Spannungs- und Dehnungsschwankungen bei Kesselmaterialien zu setzen. Dieses lieferte wertvolle Informationen, um die Lebensdauer der Metallkomponenten und effizientere Stilllegungsprogramme für Wartung und Service vorherzusagen. In den Procomo-Projektergebnisse steckt das Potenzial, eine effiziente Kontrolle und die Zuverlässigkeit der Kesselfunktionen unter harten industriellen Bedingungen zu erhöhen, wobei die Kerntechnologie bei einer Vielzahl anderer Prozesse und Bauteile anwendbar ist, die extremen Umgebungen ausgesetzt sind. Werden die Projektresultate ausgenutzt, so könnte die Lebensdauer der Teile bei gleichzeitiger Verringerung ungeplanter Ausfallzeiten verlängert werden, was beides ökonomische Vorteile für die Anwender bedeutet. Zusätzlich kann die verstärkte Umsetzung der Mitverbrennung zur Verringerung der Abhängigkeit Europas von fossilen Brennstoffen beitragen und gleichzeitig unseren Planeten entlasten.
