blog

Aug 03, 2023

Combinado

Danos que podem ocorrer em geradores de vapor devido ao vazamento de contaminantes

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.