La parte 2 continúa la serie sobre lineamiento recomendados de química de agua y vapor para generadores de vapor de alta presión. Aquí, el punto de enfoque es el sistema de condensado. El monitoreo del agua de alimentación está estrechamente relacionado y se examinará en el siguiente artículo de esta serie.
En las unidades productoras de energía generadoras de vapor, la ubicación principal para el ingreso potencial de contaminantes es el condensador, y particularmente los condensadores enfriados por agua en los que una fuga en los tubos permite que el agua de enfriamiento se infiltre en el condensado de alta pureza. La infiltración de agua de enfriamiento introducirá muchas impurezas al generador de vapor, las cuales, cuando se someten al entorno riguroso en las calderas (el término común para los generadores de vapor por recuperación de calor, o HRSG, es evaporadores) puede causar problemas graves.
Los análisis continuos recomendados para la descarga de bomba de condensado (condensate pump discharge, CPD) son:
- Conductividad catiónica (CACE): ≤0,2 μS/cm
- Conductividad específica (SC): congruente con el pH
- Sodio: ≤2 ppb
- Oxígeno disuelto: ≤20 ppb
- pH: 9,6–10,0 (este es el rango de pH para el diseño más común de HRSG, el de triple presión, baja presión de alimentación directa. El rango podría ser un poco diferente para otros diseños de HRSG).
El monitoreo de sodio es muy efectivo para detectar fugas en el tubo del condensador. Con un condensador hermético, los niveles de sodio en el condensado normalmente son muy bajos (<2 ppb), en muchos casos menores a 1 ppb. Un aumento del sodio proporciona la indicación más temprana de una fuga en el tubo del condensador.
Algunas organizaciones de investigación han redesignado la conductividad de cationes como “conductividad después del intercambio catiónico” (conductivity after cation exchange, CACE)” para ilustrar que la muestra se enruta a través de una columna de intercambio catiónico para reemplazar los cationes, p. ej., amonio, sodio, calcio, etc. con iones de hidrógeno. Esto crea una solución ácida muy diluida, principalmente compuesta de cantidades residuales de iones de cloruro y sulfato, cuya conductividad es entonces medida. Al igual que con el monitoreo de sodio, un aumento en la CACE indica una impureza en la infiltración. La CACE puede verse influenciada por la penetración de dióxido de carbono, usualmente por la infiltración de aire en el condensador. Se está volviendo cada vez más popular la CACE desgasificada, la cual utiliza un compartimiento de aspersión de nitrógeno o un recalentador para eliminar hasta el 90 % del dióxido de carbono.
Los análisis de oxígeno disuelto (Dissolved oxygen, DO) son importantes para monitorear la infiltración de aire del condensador. Un aumento repentino en el oxígeno disuelto puede indicar una falla mecánica en el condensador o cerca del condensador, lo que permite que el exceso de aire ingrese al sistema. Dado que los programas modernos de química de condensado y agua de alimentación requieren un control estricto de la concentración de oxígeno disuelto, este parámetro de monitoreo es muy importante.
Un analizador de oxígeno disuelto empaquetado. Foto cortesía de Hach.
Con respecto a la relación entre la conductividad específica y el pH, el amoníaco (o a veces una amina o mezcla de amoniaco/amina) es el agente acondicionador de pH normal para el condensado y el agua de alimentación. Sin embargo, la medición directa del pH de agua de alta pureza puede ser complicada y se han desarrollado algoritmos para calcular el pH con base en las mediciones de conductividad específica (SC) y CACE para proporcionar resultados más precisos. La conductividad específica en agua de alta pureza está directamente correlacionada con la concentración de amoníaco y, por lo tanto, las mediciones de conductividad específica ofrecen un mejor control de la alimentación de amoníaco que el pH.
Un parámetro que normalmente no se monitorea continuamente, pero que puede ser de cierta importancia es el carbono orgánico total (total organic carbon, TOC). Para los generadores de vapor de servicios públicos, el límite de TOC recomendado en el CPD es de 100 ppb.
Por último, una cantidad cada vez mayor de plantas nuevas están siendo equipadas con un condensador enfriado por aire (air-cooled condenser, ACC) como medida de conservación de agua, reduciendo los problemas de ingreso de agua de enfriamiento en el condensado. Sin embargo, dado que el aire es mucho menos denso que el agua, un ACC debe ser mucho mayor, lo que exige miles de metros de tubería de acero al carbono. El principal contaminante de condensado en las unidades equipadas de esta manera son las partículas de óxido de hierro. Se recomienda algún tipo de filtro de partículas para evitar que los óxidos de hierro lleguen al generador de vapor. Busque una publicación aparte que trate este tema.
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Al igual que con otras tecnologías, se requiere debida diligencia para determinar la factibilidad para utilizar los métodos. Siempre consulte los manuales y las guías del equipo.
