Os efeitos da ciclagem nos geradores de vapor

Os efeitos da ciclagem nos geradores de vapor

Durante o auge da construção de usinas de energia nos EUA, principalmente após a Segunda Guerra Mundial, grandes estações centrais com vários geradores de vapor eram o padrão da indústria. O carvão era a principal fonte de combustível, seguido da energia nuclear, com algumas unidades de petróleo, principalmente na Costa Leste. A maioria desses geradores de vapor foi projetada para carga de base, com flutuações moderadas na geração de energia dependendo das demandas diárias ou sazonais. A operação contínua é melhor para os geradores de energia, mas atualmente, a ciclagem de carga é a norma para as unidades de ciclo combinado mais novas, assim como para muitas unidades de carvão remanescentes que antes eram unidades de carga de base. A operação diurna (com desligamento à noite) é comum na maioria das unidades de energia, principalmente em usinas de ciclo combinado.

A ciclagem frequente aplica um esforço térmico e mecânico significativo sobre o equipamento, e também causa desgaste químico, criando a possibilidade de ocorrência de corrosão por oxigênio. Quando uma unidade é desligada, a água da caldeira começa a esfriar, o vapor do superaquecedor e do reaquecedor se dissipa e o ar pode entrar na unidade até pelas menores aberturas. O oxigênio pode induzir significativa corrosão do aço carbono, particularmente em áreas localizadas nas fontes de entrada de ar. Quando a unidade é reiniciada, os produtos da corrosão (principalmente óxidos de ferro) podem ser transportados para a caldeira e se precipitar, geralmente no lado quente dos tubos da caldeira. Os depósitos limitam a transferência de calor e podem, subsequentemente, servir de locais para corrosão sob depósito. Esse mecanismo de corrosão pode ser grave no ambiente de caldeiras de alta temperatura/alta pressão.

Esta foto, de um autor desconhecido, está licenciada sob CC BY-SA-NC

O oxigênio dissolvido também é uma força geradora de fadiga por corrosão. A fadiga mecânica básica pode ser facilmente observada: entorte um clipe de papel ou um pedaço de fio para frente e para trás várias vezes e ele se partirá. Os componentes de um gerador de vapor também sofrem fadiga causada por ciclagem, mas, quando um agente corrosivo como o oxigênio está presente, o processo de fadiga pode ser intensificado. O oxigênio penetra nas microfissuras que a fadiga induz inicialmente e acelera o mecanismo da corrosão.

A ciclagem frequente ou regular também pode ser devastadora para programas de tratamento de água, especialmente se a química utilizar fosfato. Muitos anos de pesquisa mostraram que o fosfato trissódico aumenta em solubilidade em temperaturas até cerca de 149 ºC e, a partir daí, a solubilidade declina constantemente à medida que a temperatura aumenta. Muitos geradores de vapor de alta temperatura operam próximos ou acima de 315 °C. A maior parte do fosfato adicionado para controlar a química se precipita nos tubos da caldeira nessas temperaturas, mas quando a unidade é desligada, o fosfato volta a se dissolver. Pode ser muito difícil controlar a química nessas condições e isso pode exigir programas planejados e monitorados cuidadosamente.

Detalhes adicionais sobre métodos de proteção de geradores de vapor durante as condições de desligamento e inicialização serão apresentados em publicações futuras.

Enquanto isso, se você estiver enfrentando dificuldades no controle da química em suas unidades, devido a problemas de ciclagem, entre em contato com a ChemTreat para obter assistência no desenvolvimento de um programa de tratamento sob medida para sua aplicação.

Assim como todas as outras tecnologias, é necessário fazer uma investigação prévia para determinar a viabilidade da utilização dos métodos. Sempre consulte os manuais e guias dos seus equipamentos.