Ökad förståelse av korrosion i kalkugnar som eldas med biobränsle
För att minska utsläppen av koldioxid från kalkugnar, finns ett växande intresse att introducera biobaserade bränslen som alternativ till fossila bränslen. Naresh Kumar Wagri, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, visar i sin avhandling att det innebär utmaningar på grund av biobränslenas annorlunda kemiska och fysiska egenskaper.
För att minska utsläppen av koldioxid från kalkugnar, finns ett växande intresse att introducera biobaserade bränslen som alternativ till fossila bränslen. Naresh Kumar Wagri, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, visar i sin avhandling att det innebär utmaningar på grund av biobränslenas annorlunda kemiska och fysiska egenskaper.
– Infiltrationen av askslagg som sätter sig i ugnens skyddande innerväggar är mer omfattande från biomassabränsle än från kolbränsle på grund av bränslenas olika kemi, förklarar han.
I industriella ugnar, pannor och förbränningsugnar där processer med höga temperaturer äger rum behövs ett invändigt skal för att skydda mot de höga temperaturerna och kemiska angrepp. Dessa infodringar är vanligtvis tillverkade av tegelstenar av keramiska material som tål de höga temperaturerna. Typiska industrier där dessa eldfasta infodringar används är inom metallurgi, produktion av bränd kalk, cementproduktion, glasproduktion samt petroleum- och energisektorerna.
Ett problem är att de höga temperaturerna och kemiska interaktionerna i vissa industriella processer gör att de eldfasta materialen bryts ned. Om smält bränsleaska tränger in i de eldfasta materialen genom porer och små sprickor kan korrosion uppstå. När de eldfasta materialen slits ut måste infodringen bytas ut, vilket leder till att hela processen måste stängas av under flera dagar. Dessa stopp innebär produktionsförluster och dyrt underhåll, inklusive nya infodringsmaterial.
Kalksten bränns till bränd kalk i kalkugnar vid temperaturer över 1000°C. Naresh Kumar Wagri har i sitt avhandlingsarbete undersökt hur konverteringen till biobränslen i kalkproduktionsugnar påverkar infodringsmaterialet. Det övergripande målet med forskningen är att ta fram kunskap om vad som händer med eldfasta material i kalkugnar när fossila bränslen byts ut mot förnybara bränslen.
Biomassabränslen kan komma från biobaserade avfallsströmmar från industrier eller odlas specifikt för förbränning. Askinnehållet och egenskaperna hos biobaserade bränslen tenderar dock att vara problematiska ur ett askkemiskt perspektiv. Innan en ny bränslekälla introduceras är det därför viktigt att undersöka dess potentiella effekter på ugnsinfodringsmaterialet.
Kumar Wagris resultat visar att infiltration av askslagg i infodringsmaterialet förändrar mikrostrukturen hos eldfasta material, vilket orsakar nedbrytning. Problemet är mer omfattande än vid användning av kolbränsle på grund av bränslenas olika kemi.
– Nästa steg är att kunna utvidga till andra typer av biomassabränslen
och andra kvaliteter av eldfasta material, säger Naresh Kumar Wagri.
Om disputationen
Torsdagen den 14 december 2023 försvarar Naresh Kumar Wagri, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet, sin avhandling med titeln Assessment of Bio-Based Fuel Ash Effects on Magnesia Refractory Materials in Quicklime Production Kilns. Disputationen äger rum kl. 13:00 i sal Hörsal NAT.D.480, vid Umeå universitet. Opponent är docent Bengt-Johan Skrifvars, Åbo Akademi, Finland.
För mer information, kontakta gärna:
Naresh Kumar Wagri, doktorand, Institutionen för tillämpad fysik och elektronik, Umeå universitet
Telefon: 076-4496678
E-post: naresh.kumar@umu.se
