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Aug 14, 2023

Estabelecendo processos de tratamento para alta confiabilidade

O pessoal de química da co-geração muitas vezes enfrenta desafios adicionais em relação aos enfrentados por seus colegas em usinas de energia. Um planejamento cuidadoso e uma boa vigilância são necessários para minimizar a corrosão e

O pessoal de química da co-geração muitas vezes enfrenta desafios adicionais em relação aos enfrentados por seus colegas em usinas de energia. Um planejamento cuidadoso e uma boa vigilância são necessários para minimizar a corrosão e a incrustação nesses sistemas.

Na Parte 1 desta série, examinamos métodos para produzir água de alta pureza para energia de alta pressão e caldeiras de cogeração. A corrosão e a formação de incrustações são ameaças muito reais sem uma composição original. Métodos de reposição menos rigorosos são frequentemente adequados para cogeração de baixa pressão ou caldeiras de vapor industriais, mas muitas vezes pouca atenção é dada à operação e manutenção do sistema de reposição, resultando em falhas nos tubos da caldeira. Examinamos algumas das questões mais importantes nesta edição.

A Figura 1 fornece um esquema básico de uma configuração comum de cogeração.

Figura 1. Fluxograma genérico de um sistema de cogeração. O trocador de calor de purga e o aquecedor de água de alimentação podem não estar presentes em algumas configurações. Observe as múltiplas linhas de retorno de condensado. Ilustração cortesia da ChemTreat, Inc.

Dependendo da pressão e do projeto da caldeira, e dos processos atendidos pelo vapor da caldeira, o tratamento de reposição pode variar do amolecimento de sódio à osmose reversa, até talvez até mesmo aos arranjos de alta pureza descritos na Parte 1. Para geradores de vapor sob pressão de 600 psig, amolecimento de sódio, frequentemente combinado com equipamento posterior para remoção de alcalinidade, é comum. A Figura 2 abaixo é um extrato retirado da recente revisão das diretrizes de água para caldeiras industriais da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos (ASME) (1). Este extrato fornece informações sobre os limites de nível de impurezas para geradores de vapor industriais com tubos de água de baixa a média pressão. As diretrizes completas estão disponíveis na ASME a um custo bastante razoável e devem estar na biblioteca de qualquer planta industrial com geradores de vapor.

Figura 2. Dados extraídos da Tabela 1, Referência 1 – “Alvos sugeridos para a química da água Tubo de água industrial com superaquecedor”

Embora os químicos de usinas de energia estejam (ou devam estar) familiarizados com os requisitos rigorosos para suas unidades de alta pressão (aos quais retornaremos em partes posteriores desta série), diversas diretrizes neste extrato se destacam para caldeiras de baixa pressão. Esses incluem:

Vamos considerar esses itens com mais detalhes com a ajuda das Referências 2 e 3.

Excursões de dureza

Um comentário/pergunta muito comum que os especialistas em química de geração de vapor recebem dos operadores de caldeiras industriais é: “Estamos sofrendo repetidas falhas nos tubos da caldeira, você pode nos ajudar a encontrar a fonte?” Um dos primeiros itens que um especialista normalmente examinará é o amaciante de sódio. Repetidamente, o consultor aprenderá que problemas com amaciadores têm sido comuns, mas que a planta continua operando com água de reposição fora das especificações indo para a caldeira. As Figuras 2 e 3 ilustram o resultado típico de perturbações e mau funcionamento do amaciador.

Figura 4. Protuberâncias e bolhas em um tubo de caldeira devido ao superaquecimento devido a depósitos internos. Foto cortesia da ChemTreat, Inc.

Uma doença comum em muitas fábricas, que este autor observou diretamente em diversas ocasiões, é um foco intenso do pessoal da fábrica na química e na engenharia de processos, com atenção insuficiente aos geradores de vapor (e aos sistemas de refrigeração) até que as falhas comecem a causar paradas de unidades que afetam a produção. . Água e vapor são a força vital de muitas fábricas, e negligenciar esses sistemas coloca em risco a operação da fábrica e, às vezes, a segurança dos funcionários.

Além da captura da dureza, mesmo os amaciantes de sódio bem operados por si só não removem outros íons da água de reposição. Em caldeiras de baixa pressão com bom controle de purga, a maioria das impurezas pode ser controlável. No entanto, questões relativas à alcalinidade (a alcalinidade na água bruta está geralmente na forma de bicarbonato, HCO3–) merecem discussão adicional.

O HCO3–, ao chegar à caldeira, converte-se em grande parte em CO2 através das seguintes reações:

2HCO3– + calor → CO32- + CO2