Cenușa și zgura: dușmanii căptușelii refractare din instalațiile pe biomasă

De ce cenușa din biomasă este atât de agresivă

Cenușa din biomasă se deosebește fundamental de cenușa de cărbune. În timp ce cenușile de cărbune sunt formate preponderent din oxizi de siliciu și de aluminiu relativ inerți, cenușile din biomasă conțin concentrații ridicate de alcalii, în special potasiu și sodiu, precum și clor, sulf și fosfor. La temperaturile de ardere, aceste elemente formează compuși cu punct de topire scăzut, care atacă căptușeala refractară sub formă de fază lichidă. Atacul chimic se produce prin infiltrarea fazei topite în structura poroasă a materialului refractar, unde aceasta reacționează cu componentele matricei și distruge structura.

Mecanismele de atac în detaliu

• Infiltrarea: zgura lichidă pătrunde prin forțe capilare în porozitatea deschisă a materialului refractar. Adâncimea de pătrundere depinde de vâscozitatea zgurii și de distribuția dimensiunii porilor materialului
• Coroziunea: zgura infiltrată reacționează cu componentele matricei materialului refractar și formează faze minerale noi, cu proprietăți modificate. Adesea se formează compuși cu volum mai mare, care generează tensiuni în structură
• Eroziunea: particulele de cenușă antrenate de curentul de gaze arse acționează ca un jet de nisip și îndepărtează mecanic suprafața. Cel mai afectate sunt zonele cu viteză mare de curgere și schimbările de direcție
• Zgurificarea: straturile de zgură depuse modifică geometria focarului, afectează transferul de căldură și, la o desprindere necontrolată, pot deteriora căptușeala de dedesubt

Măsuri de protecție împotriva cenușii și a zgurii

Cea mai eficientă protecție începe la alegerea combustibilului și la conducerea arderii. O calitate a combustibilului cât mai constantă, cu un conținut de cenușă cunoscut și controlat, reduce vârfurile de solicitare pentru căptușeală. Temperatura de ardere ar trebui condusă astfel încât să rămână pe cât posibil sub punctul de înmuiere a cenușii, ceea ce însă în practică nu este întotdeauna realizabil. Din punctul de vedere al materialului, materialele refractare dense, cu porozitate redusă, oferă cea mai bună protecție împotriva infiltrării. Împotriva coroziunii alcaline s-au dovedit eficiente calitățile dense de șamotă și andaluzitice rezistente la alcalii, precum și materialele cu conținut ridicat de carbură de siliciu; cărămizile cu conținut foarte ridicat de oxid de aluminiu tind, în schimb, sub acțiunea alcaliilor, să formeze faze care își măresc volumul și deteriorează structura. În zonele deosebit de critice, șlicurile speciale sau acoperirile ceramice pot forma o barieră suplimentară împotriva atacului zgurii.

Măsuri de exploatare și întreținere regulată

Pe lângă alegerea corectă a materialului, măsurile de exploatare sunt indispensabile. Îndepărtarea regulată a depunerilor de zgură, înainte ca ele să se dezvolte în cruste masive, prelungește considerabil durata de viață. Inspecțiile termografice permit depistarea timpurie a punctelor fierbinți, care indică o infiltrare avansată. Iar documentarea sistematică a ratelor de uzură în diferite zone furnizează baza de date pentru optimizarea continuă a concepției de material. La SBS Refractory Service îmbinăm experiența din sute de proiecte de camere de ardere cu o înțelegere profundă a legăturilor din tehnica materialelor. Astfel dezvoltăm pentru fiecare instalație o strategie individuală împotriva solicitărilor specifice provocate de cenușă.