Combinato

I danni che possono verificarsi nei generatori di vapore a causa della perdita di contaminanti durante il normale funzionamento sono oggetto di molte discussioni.

Di Brad Buecker, redattore collaboratore, e Dan Dixon, ingegnere di progetto, Lincoln Electric System

Nota dell'autore: molti operatori e personale tecnico di centrali elettriche per la produzione di vapore sono consapevoli che i disturbi chimici durante il normale funzionamento possono causare gravi danni alle caldaie, ai sistemi a vapore e alle turbine. Le alte temperature e pressioni amplificano notevolmente gli effetti dell'ingresso di impurità. Tuttavia, spesso vengono trascurati i gravi danni che possono verificarsi durante gli arresti e i successivi riavvii. Il ciclo del carico è ormai un evento regolare nel settore energetico, dove molte unità seguono le oscillazioni di carico generate da fonti rinnovabili. Ad aggravare il problema è la proliferazione di unità a ciclo combinato in sostituzione delle centrali a carbone. Il ciclo di queste unità è fondamentalmente una procedura standard in molti stabilimenti.

Nel 2012, sono stato coautore di un articolo sul layup HRSG e sul controllo chimico dell'avvio con Dan Dixon, ex Lincoln Electric System e ora con l'Electric Power Research Institute (EPRI). Le idee presentate in quell'articolo sono ancora abbastanza valide, quindi le riproponiamo sul sito web di Power Engineering. Tieni presente che ogni unità è diversa, quindi i concetti delineati nell'articolo devono essere valutati caso per caso e sempre con la sicurezza in prima linea.

I danni che possono verificarsi nei generatori di vapore a causa della perdita di contaminanti durante il normale funzionamento sono oggetto di molte discussioni. Tuttavia, danni molto gravi sono possibili nei sistemi che si accendono e si spengono ma non vengono spenti, messi in disuso o avviati correttamente. Gli impianti a ciclo combinato sono particolarmente soggetti a questi problemi a causa dei tipici numerosi avviamenti e arresti. Questo articolo esamina le questioni più importanti per quanto riguarda la chimica off-line.

Sia i generatori di vapore convenzionali che quelli a recupero di calore (HRSG) sono un complesso labirinto di tubazioni per pareti idriche, tubi del surriscaldatore e del postriscaldatore, corpi cilindrici della caldaia e altre apparecchiature. Quando un'unità viene messa fuori linea a causa di requisiti di carico ridotti o altri problemi, il volume dell'acqua all'interno dei circuiti si contrae. Questa riduzione del volume induce un leggero vuoto all'interno del sistema, che a sua volta aspira l'aria esterna. Ora è stata stabilita una condizione stagnante con saturazione di ossigeno, almeno alle interfacce acqua-aria.

L'attacco di ossigeno può essere estremamente grave per diversi motivi. Il meccanismo stesso della corrosione può indurre una grave perdita di metallo nelle aree ad alta concentrazione di ossigeno.

L'attacco spesso assume la forma di vaiolatura, dove la corrosione concentrata può causare la penetrazione attraverso la parete e il guasto delle apparecchiature in un breve periodo di tempo. Di grande importanza è anche il fatto che l'attacco dell'ossigeno off-line genererà prodotti di corrosione che poi si trasferiranno al generatore di vapore durante l'avvio. La deposizione di ossidi di ferro nei tubi delle pareti d'acqua porta alla perdita di efficienza termica e, soprattutto, crea siti di corrosione da sottodeposito. Questi meccanismi possono includere danni molto insidiosi da idrogeno, [1] corrosione da fosfato acido in unità trattate in modo improprio e scriccatura caustica.

Un altro metodo con cui l'ossigeno può infiltrarsi nei generatori di vapore è all'avvio quando è necessaria condensa immagazzinata o acqua fresca demineralizzata per il riempimento o il rabbocco della caldaia. Molto spesso, l’acqua ad elevata purezza viene immagazzinata in serbatoi di stoccaggio con ventilazione atmosferica. L'acqua assorbe ossigeno e anidride carbonica e può persino saturarsi di queste sostanze chimiche. Quando il trucco viene iniettato in un generatore di vapore freddo, si verificherà un ulteriore attacco.

Presso l'impianto a ciclo combinato Terry Bundy della Lincoln Electric System (LES), il personale dei servizi pubblici ha implementato molte delle tecniche più efficaci per prevenire l'ingresso di ossigeno e la corrosione. Esamineremo queste tecniche oltre ad alcune alternative che possono essere efficaci.

Innanzitutto c’è la copertura di azoto durante le ultime fasi di chiusura e i successivi depositi a breve termine. L'esperienza ha dimostrato che l'introduzione di azoto nei punti chiave del sistema prima che la pressione scenda completamente riduce al minimo l'ingresso di aria. Quindi, mentre il sistema continua a raffreddarsi, entra solo azoto, non aria carica di ossigeno. I punti chiave per la protezione dell'azoto negli HRSG includono l'evaporatore, l'economizzatore e i circuiti dell'acqua di alimentazione.