Beschichtungen

Problemstellung und Wirksamkeitsprinzip


Problemstellung

Mit fossilen Brennstoffen (Steinkohle, Braunkohle) oder Abfall (Sondermüll, Lösemittel, Chemikalien, Tiermehl, Klärschlamm etc.) befeuerte Kraftwerke verbrennen die jeweiligen Brennstoffe bei hoher Temperatur, wobei der Energieübertrag aus dem Verbrennungskessel hierbei über Wärmetauscherrohre erfolgt, die Hitze gezielt abführen. Diese Rohre, die in der Regel aus niedrig- oder unlegierten Stahlsorten bestehen, neigen dazu mit der Zeit massive Schlacke- und Ascheanbackungen aufzuweisen, die aus Brennstoffrückständen stammen. Sie bestehen hauptsächlich aus SiO2, Alkali- und Erdalkalioxiden, Aluminiumoxid, Eisenoxid sowie Schwefel- und Chlorverbindungen.
Diese kompakten Anhaftungen sind stellenweise sehr massiv und verhindern einerseits einen effizienten Wärmeaustausch zwischen Kesselbereich und Wasserdampf im Inneren der Rohre und führen andererseits zu einer verstärkten Korrosion der Rohre, da die Schlackebestandteile bei hohen Temperaturen sehr aggressiv werden. Vor allem bei Müllkraftwerken mit ihrer inhomogenen und reaktiven Brennstoffzusammensetzung ist die Korrosion der Rohre ein sehr großes Problem.

Schlackenanhaftung in einem MHKW (2.Zug, Kesseldecke)	Verzunderte Überhitzer in einem MHKW
Verschlackte Überhitzer in Kohlekraftwerken Braunkohle	Verschlackte Überhitzer in Kohlekraftwerken Steinkohle

Weitere Probleme gibt es im Bereich der Elektrofilter sowie der DaGaVo’s (Dampf-gasvorwärmer), wo Ascheablagerungen entstehen, die den störungsfreien Betrieb des jeweiligen Anlagenteils behindern. Hier sind die herrschenden Temperaturen und Bedingungen jedoch deutlich weniger aggressiv als im Kesselbereich. Bei DaGaVo’s kann es zur Auskristallisation von Sulfaten aus der Rauchgasentschwefelungsanlage kommen, was ebenfalls zu erheblichen Betriebsstörungen bis zum Abschalten führen kann. Bei Elektrofiltern kann zu massiver Ascheaufbau zu Kurzschlüsse führen, weiterhin kann schlagartiges Abrutschen der Asche zum Verstopfen des Trichters führen.

Wirksamkeitsprinzip

Durch langjährige Erfahrungen im Kraftwerksbereich und aktiver Nanotechnologie-Forschung wurden die keramischen Beschichtungen Nanocomp PP entwickelt.
Die Eigenschaften der Substratoberflächen werden durch Beschichtung mit Nanocomp PP gezielt verändert. Die Beschichtung fungiert als Antihaftbeschichtung, die wirkungsvoll Anbackungen reduziert und vor Verzunderung schützt.
Die außergewöhnlichen Produkteigenschaften des innovativen keramischen Beschichtungssystems werden erzielt durch die intelligente Kombination von Bornitrid als inertes Basismaterial und der Binderphase mit anorganischen Nanopartikeln aus der Produktion der ItN Nanovation. Durch die keramischen Nanopartikel erhält das Coating seine Festigkeit. Seine Flexibilität und Antihafteigenschaften erreicht es durch den Einbau von hexagonalem plättchenförmigen Bornitrid (weißes Graphit).  Die Schicht selber fungiert als semipermanente Opferschicht, muss aber mindestens die Intervalle zwischen zwei Serviceperioden (zwischen 6 und 18 Monaten) intakt bleiben.

Ohne Nanocomp		Mit Nanocomp
Starke Ablagerungsbildung an  unbeschichteten Rohren durch die hohe Anhaftungsneigung der Partikel.		Nanocomp verhindert durch einen Antihaft-Effekt Anbackungen weitgehend. Ganz lässt sich das jedoch nicht vermeiden. Ebenfalls können sich die Rauchgaspartikel an winzige Teile der Beschichtung anheften und diese mitreißen (Opferschichtprinzip).

Links Ergebnis: Fläche nach zwei Jahren  Laufzeit in einem Braunkohlekessel.
Rechts Ergebnis: Fläche nach einem Jahr Laufzeit.