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Aug 14, 2023

Stabilire processi di trattamento per un livello affidabile

Il personale chimico della cogenerazione spesso deve affrontare sfide aggiuntive rispetto a quelle incontrate dai colleghi delle centrali elettriche. Per ridurre al minimo la corrosione e la corrosione sono necessarie un'attenta pianificazione e una buona vigilanza

Il personale chimico della cogenerazione spesso deve affrontare sfide aggiuntive rispetto a quelle incontrate dai colleghi delle centrali elettriche. Sono necessarie un'attenta pianificazione e una buona vigilanza per ridurre al minimo la corrosione e le incrostazioni in questi sistemi.

Nella Parte 1 di questa serie, abbiamo esaminato i metodi per produrre acqua ad alta purezza per caldaie ad alta pressione e cogenerazione. La corrosione e la formazione di incrostazioni sono minacce molto reali senza un trucco incontaminato. Metodi di reintegro meno rigorosi sono spesso adatti alla cogenerazione a bassa pressione o alle caldaie a vapore industriali, ma troppo spesso viene prestata scarsa attenzione al funzionamento e alla manutenzione del sistema di reintegro, con il risultato di guasti ai tubi della caldaia. Esaminiamo alcune delle questioni più importanti in questa puntata.

La Figura 1 fornisce uno schema di base di una configurazione comune di cogenerazione.

Figura 1. Diagramma di flusso generico di un sistema di cogenerazione. Lo scambiatore di calore di scarico e il riscaldatore dell'acqua di alimentazione potrebbero non essere presenti in alcune configurazioni. Notare le molteplici linee di ritorno della condensa. Illustrazione per gentile concessione di ChemTreat, Inc.

A seconda della pressione e del design della caldaia e dei processi serviti dal vapore della caldaia, il trattamento di reintegro può variare dall'addolcimento del sodio all'osmosi inversa fino forse anche alle soluzioni di elevata purezza descritte nella Parte 1. Per i generatori di vapore con una pressione inferiore a 600 psig, l'addolcimento del sodio, spesso combinato con apparecchiature a valle per la rimozione dell'alcalinità, è comune. La Figura 2 seguente è un estratto tratto dalla recente revisione delle linee guida sull'acqua per caldaie industriali dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME) (1). Questo estratto fornisce informazioni sui limiti del livello di impurità per i generatori di vapore industriali a tubi d'acqua a bassa e media pressione. Le linee guida complete sono disponibili presso l'ASME a un costo molto ragionevole e dovrebbero essere nella libreria di qualsiasi impianto industriale con generatori di vapore.

Figura 2. Dati estratti dalla Tabella 1, Riferimento 1 – "La chimica dell'acqua suggerita è mirata al tubo dell'acqua industriale con surriscaldatore"

Mentre i chimici delle centrali elettriche hanno (o dovrebbero avere) familiarità con i severi requisiti per le loro unità ad alta pressione (su cui torneremo nelle parti successive di questa serie), diverse linee guida in questo estratto si distinguono per le caldaie a bassa pressione. Questi includono:

Consideriamo questi elementi in maggiore dettaglio con l'aiuto dei riferimenti 2 e 3.

Escursioni di durezza

Un commento/domanda molto comune che gli esperti di chimica della generazione di vapore ricevono dagli operatori di caldaie industriali è: "Stiamo subendo ripetuti guasti ai tubi della caldaia, potete aiutarci a trovare la fonte?". Uno dei primi elementi che uno specialista esaminerà in genere è l'ammorbidente di sodio. Di volta in volta, il consulente apprenderà che i problemi dell'addolcitore sono stati comuni ma che l'impianto continua a funzionare con acqua di reintegro non conforme alle specifiche inviata alla caldaia. Le figure 2 e 3 illustrano il tipico risultato di guasti e malfunzionamenti dell'addolcitore.

Figura 4. Rigonfiamenti e bolle nel tubo di una caldaia dovuti al surriscaldamento dovuto a depositi interni. Foto per gentile concessione di ChemTreat, Inc.

Una malattia comune in molti stabilimenti, che questo autore ha osservato direttamente in diverse occasioni, è l'intensa attenzione da parte del personale dell'impianto alla chimica di processo e all'ingegneria con un'attenzione insufficiente ai generatori di vapore (e ai sistemi di raffreddamento) fino a quando i guasti iniziano a causare arresti delle unità che influenzano la produzione. . L'acqua e il vapore sono la linfa vitale di molti stabilimenti e trascurare questi sistemi mette a rischio il funzionamento dell'impianto e talvolta la sicurezza dei dipendenti.

A parte la cattura della durezza, anche gli addolcitori di sodio ben utilizzati da soli non rimuovono altri ioni dall'acqua di reintegro. Nelle caldaie a bassa pressione con un buon controllo dello scarico, la maggior parte delle impurità possono essere gestibili. Tuttavia, le questioni riguardanti l’alcalinità (l’alcalinità nell’acqua grezza è solitamente sotto forma di bicarbonato, HCO3–) meritano un’ulteriore discussione.

HCO3–, una volta raggiunto la caldaia, si converte in larga misura in CO2 attraverso le seguenti reazioni:

2HCO3– + calore → CO32- + CO2