Atualmente, os resíduos municipais são usados principalmente a) em incineradores e b) em usinas de biogás. Uma solução melhor, tanto do ponto de vista económico como ecológico, é gaseificar os resíduos para produzir gás de síntese, ou syngas. A conversão em syngas permite usar mais de três vezes mais energia disponível de um quilo de resíduos do que através da incineração convencional.

Essas instalações não serão viáveis sem superligas resistentes a altas temperaturas e corrosão. Vamos discutir como a liga HR 160 supera esses desafios e quais ligas mais baratas podem ser usadas.

Produção de Syngas a partir de biomassa e carvão de baixa qualidade

Syngas (gás de síntese) pode ser usado na indústria química como substituto do gás natural. Também é tecnicamente viável queimar syngas para gerar eletricidade e calor.

As instalações de gaseificação de carvão/biomassa permitem a conversão de combustíveis sólidos em gás de síntese valioso.

Fato interessante - Não é só carvão!

Inicialmente, a produção de gás de síntese era baseada na gaseificação do carvão - e as soluções baseadas no carvão dificilmente são o futuro. No entanto, para melhorar os indicadores económicos e o impacto ambiental, os sistemas mais recentes de produção de gás de síntese utilizam várias proporções de carvão de baixa qualidade misturado com biomassa (resíduos municipais, lamas de esgoto, etc.).

Desafios para as ligas de níquel

Todas as tecnologias de gaseificação de carvão/biomassa requerem um trocador de calor entre o gaseificador e o sistema de purificação de gás. O gás quente, que atinge temperaturas de 500-600 °C, cria um ambiente altamente corrosivo para o trocador de calor metálico, tanto durante a operação quanto durante o tempo de inatividade.

O gás quente é uma mistura dos seguintes agentes corrosivos:

• monóxido de carbono CO (15-64%)
• dióxido de carbono CO₂ (5-15%)
• hidrogénio H₂ (10-30%)
• azoto N₂ (0-50%)
• metano CH₄ (2-4%)
• sulfureto de hidrogénio H₂S (300-12000 vppm)
• amónia NH₃ (200-5000 vppm)
• cloreto de hidrogénio HCl (50-1000 vppm)

Diferentes tecnologias de produção de gás de síntese e diferentes combustíveis (biomassa vs. carvão) alteram a composição percentual desses gases na mistura, mas, geralmente, a liga de níquel deve suportar os efeitos de todos esses gases simultaneamente.

Solução: HAYNES® HR-160®

A liga HAYNES® HR-160® é uma liga de níquel-cobalto-cromo-silício com excelente resistência à sulfidação. Tem um excelente desempenho em ambientes corrosivos resultantes da queima de combustíveis de baixa qualidade, como resíduos de esgoto, biomassa e carvão de baixa qualidade. Além disso, a liga é fácil de moldar e soldar. A adição de liga de silício ajuda a formar uma camada protetora de óxido em ambientes corrosivos com baixo teor de oxigénio, conforme evidenciado pelos resultados do teste de resistência à sulfidação abaixo:

O valor da liga HR-160 é confirmado pelo relatório "Materiais para permutadores de calor de gaseificadores"

publicado pelo Centro de Tecnologia de Geração de Energia da Universidade de Cranfield, no Reino Unido. Diz:

“Sanicro 28, HR 160 e Haynes 556 tiveram o melhor desempenho. Todas tiveram um bom desempenho em ambientes gasosos com alto e baixo teor de H₂S a 450 °C e com baixo teor de H₂S a 550 °C. À temperatura mais elevada de 550 °C e alto teor de H₂S, os resultados variaram, mas ainda assim foram melhores do que os de outras ligas testadas. No geral, a mais resistente à corrosão por gás a alta temperatura (HTGC) foi a liga HR 160...»

Outras ligas a considerar

Sanicro 28 é uma liga de níquel-cromo-ferro-molibdénio com cobre como um importante elemento de liga. De acordo com o estudo acima, tem um desempenho quase tão bom quanto a liga HR 160 e é visivelmente mais barata.

Haynes 556 é uma liga de ferro-níquel-cromo-cobalto com desempenho semelhante, mas ligeiramente inferior, a um custo mais baixo.

Liga 690 / 2.4642 - uma liga de níquel-cromo-ferro com boa resistência à sulfidação e nitretação, usada em tipos mais antigos de instalações de gaseificação de carvão.