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 e pessoal técnico de usinas de geração de vapor estão cientes de que distúrbios químicos durante a operação normal podem causar danos graves a caldeiras, sistemas de vapor e turbinas. As altas temperaturas e pressões ampliam enormemente os efeitos da entrada de impurezas. No entanto, muitas vezes esquecidos são os graves danos que podem ocorrer durante os desligamentos e subsequentes inicializações. A ciclagem de carga é agora uma ocorrência regular na indústria de energia, onde muitas unidades seguem oscilações de carga geradas por fontes renováveis. Agravando a questão está a proliferação de unidades de ciclo combinado como substitutos das centrais a carvão. A ciclagem dessas unidades é basicamente um procedimento padrão em muitas fábricas.

Em 2012, fui coautor de um artigo sobre layup 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, por isso esta repostagem no site da Power Engineering. Lembre-se de que cada unidade é diferente, por isso os conceitos descritos no artigo precisam ser avaliados caso a caso e sempre com a segurança em primeiro plano.

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 graves são possíveis em sistemas que ligam e desligam, mas não são desligados, parados ou iniciados adequadamente. 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 em relação à química off-line.

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

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

O ataque geralmente assume a forma de pites, 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 transportados 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 por subdepósito. Esses mecanismos podem incluir danos muito insidiosos por hidrogênio, [1] corrosão ácida por fosfato em unidades tratadas inadequadamente e goivagem cáustica.

Outro método pelo qual o oxigênio pode se infiltrar nos geradores de vapor é na inicialização, quando é necessário condensado armazenado ou água desmineralizada fresca para enchimento ou reabastecimento da 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 o composto é injetado em um gerador de vapor frio, ocorrerá um ataque adicional.

Na planta de ciclo combinado Terry Bundy da Lincoln Electric System (LES), 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 paralisação e subseqüentes paralisações de curto prazo. A experiência tem mostrado 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 esfriar, apenas o nitrogênio entra, e não o ar carregado de oxigênio. Os pontos-chave para a proteção de nitrogênio em HRSGs incluem o evaporador, o economizador e os circuitos de água de alimentação.