Por Brad Buecker, assessor de imprensa técnico sênior da ChemTreat
A parte 1 desta série começou uma discussão sobre problemas do tratamento de água de reposição para caldeiras de baixa pressão que existem em milhares de plantas industriais em todo o mudo. Esta parte continua essa discussão, com publicações futuras se concentrando em boas práticas para minimizar a corrosão e a incrustação em caldeiras, e os sistemas de água de alimentação e de retorno de condensado que os alimentam.
Conforme observado na parte 1, o abrandamento foi a base de muitos sistemas de tratamento de água de reposição. Contudo, a tecnologia não remove outros íons da água, incluindo a alcalinidade, cloretos, sulfatos e sílica, para mencionar os mais importantes. Vários métodos estão disponíveis para melhorar a pureza da água de reposição, além do abrandamento básico. Algumas das tecnologias mais antigas e estabelecidas são:
- Dealcalização de fluxo separado
- Abrandamento por cal quente
- Desmineralização de troca de íons
Essencialmente, esses métodos estão ultrapassados, principalmente os dois primeiros. O desenvolvimento e amadurecimento das tecnologias de membrana e, particularmente, da osmose reversa (OR), alteraram o panorama. A OR de uma única passada e, principalmente, a de duplo passagem, podem produzir água de reposição com concentrações de sólidos dissolvidos muito baixas.
Figura 1. Vista em corte de uma membrana de OR
Esta foto de um autor desconhecido é licenciada sob CC BY-NC
Quando a pressão é aplicada à alimentação da água de reposição das membranas de OR (normalmente várias séries de membranas encapsuladas em recipientes de pressão individuais), as membranas rejeitam a maioria dos sólidos dissolvidos (até 99% ou mais para as membranas modernas), para produzir um efluente significativamente purificado (permeado) como reposição para o gerador de vapor.
Fatores essenciais para a operação bem-sucedida das unidades de OR são o pré-tratamento para remover sólidos suspensos antes de chegar às membranas de OR e o tratamento químico otimizado para minimizar a formação de incrustação nas membranas. É fundamental a análise cuidadosa da água de alimentação de OR para escolha adequada do equipamento e da química de pré-tratamento. Também é necessário consultar fornecedores e consultores de OR conceituados para escolher o projeto adequado.
O uso de água de reposição de pureza mais alta como alimentação de caldeira pode reduzir a complexidade do tratamento de água de caldeira.
Uma grande preocupação com os sistemas cuja reposição é tratada, principalmente, apenas por abrandadores é o acúmulo de sílica na caldeira. A química da sílica e suas reações com outros elementos, mais notavelmente o magnésio e o cálcio, é bem complexa. Se houver alcalinidade de hidróxido insuficiente em água de caldeira abrandada por sódio, e a dureza penetrar a partir do abrandador, incrustações de silicato resistentes podem ser formadas no gerador de vapor. Esses depósitos isolantes reduzem a transferência de calor e a eficiência da caldeira e podem levar a falhas em tubos devido ao superaquecimento. É oferecida proteção contra essa formação de incrustação pelo pH alto da alcalinidade de hidróxido, mas isso aumenta o potencial de corrosão cáustica sob depósito e possíveis falhas em tubos causadas por esse mecanismo. A minimização do transporte de sílica para a caldeira permite moderação em relação aos requisitos de alcalinidade de hidróxido.
Outra preocupação, que já foi indicada antes, é a presença de alcalinidade de bicarbonato (HCO3–) em água de caldeira de sistemas de reposição com apenas abrandadores de sódio. Um pouco dessa alcalinidade é revertida em dióxido de carbono (CO2) nas temperaturas da caldeira, onde o CO2 sai com o vapor. O dióxido de carbono pode então ser dissolvido novamente em sistemas de retorno de condensado.
O ácido carbônico resultante (H2CO3) reduz o pH do condensado, o que, por sua vez, pode iniciar a corrosão geral do aço carbono.
A conclusão desta discussão é que técnicas mais modernas são possíveis para preparação de água de reposição para caldeiras de baixa pressão. Como todas as outras tecnologias, uma investigação prévia é necessária para determinar a viabilidade da utilização desses métodos. Consulte todos os manuais e guias dos equipamentos e, se tiver dúvidas, entre em contato com nossa equipe técnica.
Clique aqui para ler a parte 3 dessa série do blog.
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