Sílica na água de alimentação da caldeira

Devido às crescentes demandas da indústria por uma produção de energia mais eficiente, bem como ao aumento das pressões operacionais nas caldeiras modernas, a necessidade de medir e controlar as concentrações de sílica (Si) é mais crucial do que nunca. Concentrações excessivas de sílica na água de alimentação da caldeira podem causar depósitos nas pás da turbina e nos tubos da caldeira. Estes depósitos causam pontos quentes localizados que reduzem a eficiência da transferência de calor e devem, portanto, ser evitados.

Esta Nota de Aplicação de Processo detalha a análise on-line de sílica na água de alimentação de caldeiras. Isto é conseguido através de fotometria diferencial usando um módulo de cubeta termostática de última geração para evitar o contato da amostra com o detector. Este método oferece diferentes faixas de concentração para sílica: 0–50 μg/L e 0–1 mg/L ou superior.

Em combinação com o Sistema de Controle Distribuído (DCS) da usina, o monitoramento on-line desse analito usando um analisador de processo garante que o dimensionamento possa ser controlado antes que afete a eficiência da usina, diminuindo, em última análise, o tempo de inatividade e os custos de manutenção.

A sílica, conhecida como dióxido de silício, compreende mais de 10% em massa da crosta terrestre [1]. É usado em diversas aplicações, desde microeletrônica (na produção de wafer) até componentes usados na indústria alimentícia. Na indústria de energia, a sílica não é tão apreciada e é considerada uma das principais impurezas que causam incrustações em caldeiras e depósitos nas pás das turbinas a vapor. A incrustação da caldeira é causada pela precipitação de impurezas da água e pela formação de depósitos nas superfícies de transferência de calor. À medida que a incrustação aumenta com o tempo, reduz as taxas de transferência de calor. Isso leva a pontos quentes locais que causam superaquecimento e ruptura dos tubos da caldeira, resultando em interrupções dispendiosas da caldeira. Além disso, a incrustação da caldeira não tratada reduz a eficiência da caldeira através do retardo de calor e aumenta os custos de funcionamento através de purgas não programadas e mais frequentes da caldeira. A incrustação nas pás da turbina do estator causa mudanças nas velocidades do fluxo de vapor e uma redução na pressão que diminui a eficiência e a capacidade de produção de uma turbina a vapor.

Devido às crescentes demandas da indústria por uma produção de energia mais eficiente e ao aumento das pressões operacionais nas caldeiras modernas, a necessidade de medir e controlar as concentrações de sílica é mais crucial do que nunca. A água de alimentação da caldeira é o ponto de monitoramento mais crítico e quanto maior a pressão na caldeira menor deverá ser a concentração de sílica. Outros pontos de amostragem (figura 1) incluem o interior das caldeiras de tambor e a água que retorna do condensador para a caldeira para garantir que os limites de sílica estejam dentro das especificações. A sílica também desempenha um papel importante no controle do processo na planta de desmineralização, onde a água desmineralizada é produzida e polida a partir de águas subterrâneas ou superficiais. Um aumento na concentração de sílica ou um avanço de sílica sugere um leito de troca iônica esgotado e é um indicador de controle para regeneração oportuna.

A Metrohm oferece uma ampla gama de analisadores de processo adequados para monitorar sílica desde níveis baixos de ppb (μg/L) até altos ppm (mg/L). O fotômetro de processo 2029 da Metrohm Process Analytics (Figura 2) é a ferramenta mais simples e fácil de usar para fazer isso online.

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• Economize dinheiro reduzindo o tempo de inatividade: o analisador envia alarmes para valores fora de especificação que informam o operador mais cedo
• Proteger ativos valiosos da empresa (por exemplo, tubos, PWR e turbinas, que são propensos a incrustações)
• Alta precisão para limites de detecção mais baixos de sílica

1. Flörke, O. C.; Graetsch, H. A.; Brunk, F.; e outros. Sílica. Em Enciclopédia de Química Industrial de Ullmann; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Ed.; Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, Alemanha, 2008; p a23_583.pub3. https://doi.org/10.1002/14356007.a23_583.pub3.