Opferschicht gegen Anbackungen

Nanotechnik Neuartige nano-keramische Beschichtungen halten Wärmetauscherrohre im Kessel frei - bis zu 18 Monate.

31. August 2007

Beim fossilen Verbrennungsprozess muss Kraftwerkstechnik extremen Anforderungen standhalten: Im Verbrennungskessel werden organische Brennstoffe wie Stein- und Braunkohle oder Abfall bei hoher Temperatur verbrannt, wobei der Energietransfer über Wärmetauscherrohre erfolgt.

Durch hohe Temperatur wird das Wasser in niedrig- oder unlegierten Stahlrohren des Kessels zu Dampf mit hoher Temperatur umgewandelt. Dabei führen Brennstoffrückstände mit der Zeit regelmäßig zu massiven Anbackungen von Schlacken und Aschen auf den Wärmetauscherrohren. Der dadurch gestörte Wärmeübergang verschlechtert den gesamten Anlagenwirkungsgrad.

Keramische Hochtemperaturschutzbeschichtungen können dieses Problem lösen. Die abrasionsstabilen und hochtemperaturfesten Antihaftbeschichtungen der Produktlinie Nanocomp des Unternehmens ItN Nanovation AG reduzieren diese Anbackungen.

In bestimmten Bereichen des Kessels schützt die Beschichtung zudem das Material vor Verzunderung. Das keramische Coating fungiert dabei als sogenannte Opferschicht, die von Zeit zu Zeit durch Airless-Sprühverfahren erneuert wird. Im Vergleich zu anderen im Kraftwerk eingesetzten Technologien wie dem thermischen Spritzen oder Cladding können dabei größere Flächen in sehr viel kürzeren Zeiten beschichtet werden.

Wie der Hersteller betont, ist ein weiterer Vorteil die »deutlich erleichterte Reinigung der beschichteten Flächen«, was sich insbesondere in Kombination mit integrierten Reinigungssystemen wie Rußbläsern oder Wasserlanzen positiv bemerkbar mache.

Nano-keramische Beschichtungen können Kraftwerksbetreiber jedoch nicht nur im Kessel einsetzen, sondern auch in Bereichen der Peripherie der Anlage mit niedriger Temperaturbelastung wie Dampfgasvorwärmern, Elektro-Filtertrichtern oder Laufrädern.

Kontrolliertes Abrieseln

Dort fungieren sie primär als Antihaftbeschichtungen. »Sie verbessern die Wandreibungseigenschaften der Aschen, was sich positiv auf deren Fließverhalten auswirkt «, betont ItN Nanovation. Die Aschen können so kontrolliert ›abrieseln‹. Störungen durch Brückenbildung oder Verstopfungen würden vermieden und die Reinigung sei weniger aufwendig. Der Kraftwerksbetreiber sei somit in der Lage, die Anlagenverfügbarkeit sicherzustellen und Revisionen optimal zu planen.

Der Werkstoff Keramik bietet laut ItN Nanovation diverse Vorteile: »Er ist unempfindlich im Hinblick auf thermische und viele chemische Einflüsse und damit sehr beständig.« Die innovativen Produkteigenschaften des Beschichtungssystems würden insbesondere durch die maßgeschneiderte Kombination von Bornitrid als inertes Basismaterial und der Binderphase mit anorganischen, selbst produzierten Nanopartikeln erzielt.

»Die keramischen Nanopartikel verleihen der Beschichtung ihre Festigkeit. Flexibilität und Antihafteigenschaften werden durch Verwendung von hexagonalem, plättchenförmigem Bornitrid, einem weißen Graphit, erreicht«, informiert das in Saarbrücken angesiedelte Unternehmen.

Eine auf die Kraftwerksbedürfnisse optimierte Beschichtung bleibt als semipermanente Opferschicht mindestens die Intervalle zwischen zwei Serviceperioden und damit zwischen 6 und 18 Monaten intakt. Applikationen auf Metallen, Kunststoffen und mineralischen Untergründen seien bei entsprechender Vorbehandlung problemlos möglich, betont die ItN Nanovation AG, die sich auf dem VGB Kongress Kraftwerke 2007, vom 19.09. bis 21.09. in Salzburg, auf dem Stand E8 präsentiert.

Erschienen in Ausgabe: 09/2007