Combinado

Danos que podem ocorrer em geradores de vapor devido ao vazamento de contaminantes durante a operação normal são assunto de muita discussão.

Por Brad Buecker, Editor Colaborador, e Dan Dixon, Engenheiro de Projetos, Lincoln Electric System

Nota do autor: Muitos operadores de usinas de geração de vapor e pessoal técnico estão cientes de que problemas químicos durante a operação normal podem causar danos graves a caldeiras, sistemas de vapor e turbinas. As altas temperaturas e pressões ampliam muito os efeitos da entrada de impurezas. No entanto, muitas vezes negligenciado é o dano grave que pode ocorrer durante as paradas e partidas subseqüentes. A ciclagem de carga é agora uma ocorrência regular na indústria de energia, onde muitas unidades seguem as oscilações de carga geradas por fontes renováveis. Exacerbando o problema está a proliferação de unidades de ciclo combinado como substitutos das usinas a carvão. A ciclagem dessas unidades é basicamente um procedimento padrão em muitas fábricas.

Em 2012, fui coautor de um artigo sobre configuração de HRSG e controle químico de inicialização com Dan Dixon, ex-Lincoln Electric System e agora no Electric Power Research Institute (EPRI). As ideias apresentadas naquele artigo ainda são bastante válidas, portanto, este repost no site da Power Engineering. Lembre-se de que cada unidade é diferente, portanto, os conceitos descritos no artigo precisam ser avaliados caso a caso e sempre com a segurança em primeiro lugar.

Danos que podem ocorrer em geradores de vapor devido ao vazamento de contaminantes durante a operação normal são assunto de muita discussão. No entanto, danos muito sérios são possíveis em sistemas que ligam e desligam, mas não são desligados, parados ou iniciados corretamente. As usinas de ciclo combinado são particularmente suscetíveis a esses problemas devido às inúmeras partidas e paradas típicas. Este artigo examina as questões mais importantes no que diz respeito à química off-line.

Os geradores de vapor convencionais e de recuperação de calor (HRSG) são um labirinto complexo de tubulação de parede de água, superaquecedor e reaquecedor, tambores de caldeira e outros equipamentos. Quando uma unidade é desligada devido a requisitos de carga reduzida ou outros problemas, a água dentro dos circuitos diminui de volume. Essa redução de volume induz um leve vácuo dentro do sistema, que por sua vez aspira o ar externo. Agora, uma condição estagnada com saturação de oxigênio, pelo menos nas interfaces água-ar, foi estabelecida.

O ataque de oxigênio pode ser extremamente grave por vários motivos. O próprio mecanismo de corrosão pode induzir perda severa de metal nas áreas de alta concentração de oxigênio.

O ataque muitas vezes assume a forma de pitting, onde a corrosão concentrada pode causar penetração através da parede e falha do equipamento em um curto período de tempo. Também de grande importância é que o ataque de oxigênio off-line gerará produtos de corrosão que serão transferidos para o gerador de vapor durante as partidas. A deposição de óxidos de ferro nos tubos da parede d'água leva à perda de eficiência térmica e, mais importante, estabelece locais para corrosão sob o depósito. Esses mecanismos podem incluir danos muito insidiosos por hidrogênio, [1] corrosão de fosfato ácido em unidades tratadas inadequadamente e goivagem cáustica.

Outro método pelo qual o oxigênio pode se infiltrar nos geradores de vapor é na inicialização, quando o condensado armazenado ou a água fresca desmineralizada são necessários para encher ou abastecer a caldeira. Muitas vezes, a água de alta pureza é armazenada em tanques de armazenamento com ventilação atmosférica. A água absorve oxigênio e dióxido de carbono e pode até ficar saturada com esses produtos químicos. Quando a maquiagem é injetada em um gerador de vapor frio, ocorrerá um ataque adicional.

Na planta de ciclo combinado Lincoln Electric System (LES) Terry Bundy, o pessoal da concessionária implementou várias das técnicas mais eficazes para evitar a entrada de oxigênio e a corrosão. Examinaremos essas técnicas e algumas alternativas que também podem ser eficazes.

Em primeiro lugar, está a cobertura de nitrogênio durante os últimos estágios de desligamento e subseqüentes paradas de curto prazo. A experiência mostrou que a introdução de nitrogênio em pontos-chave do sistema antes que a pressão tenha diminuído totalmente minimizará a entrada de ar. Então, à medida que o sistema continua a resfriar, apenas o nitrogênio entra, não o ar carregado de oxigênio. Os pontos-chave para proteção de nitrogênio em HRSGs incluem o evaporador, o economizador e os circuitos de água de alimentação.