Las centrales térmicas requieren enormes cantidades de agua, ya que utilizan vapor de gran pureza a alta presión para hacer girar las turbinas. Se implementa un circuito de agua de enfriamiento separado, que ayuda a formar un vacío cuando el vapor se condensa después de las turbinas. Mantener este vacío con unos parámetros de condensación óptimos es fundamental para la eficacia de la central.
Los condensadores de cobre son susceptibles a la corrosión por amoníaco (NH3). Las pequeñas grietas en el condensador, combinadas con la gran diferencia de presión entre el circuito de vapor y el de agua de refrigeración, contaminarán el agua de alta pureza de la caldera, causando problemas importantes y requiriendo una parada para el mantenimiento de la planta. Monitoreo NH3 en línea en agua de refrigeración con un analizador de procesos puede señalar problemas tempranos en una planta antes de que sea necesaria una intermediación significativa.
Esta Nota de aplicación del proceso presenta una forma de monitorear de cerca el NH3 concentración en el agua de enfriamiento de las centrales eléctricas para garantizar la protección de los activos costosos de la empresa (por ejemplo, tuberías, calderas y más) y ayuda a salvaguardar las operaciones de la planta.
Las plantas de energía térmica requieren enormes cantidades de agua para convertir la energía del calor generado en electricidad, utilizando vapor de alta pureza a alta presión para hacer girar las turbinas. El vapor pierde energía y se condensa, formando un vacío después de las turbinas, y el vapor recondensado se envía de regreso a la caldera para su reutilización. Mantener este vacío con unos parámetros de condensación óptimos es fundamental para la eficacia de la central.
El agua de refrigeración se utiliza en un circuito de agua separado para intercambiar calor del condensador al entorno ambiental. Las fuentes de agua para refrigeración pueden variar desde agua de mar, lagos y ríos hasta aguas residuales municipales (MWW) retratadas. El circuito de agua de refrigeración, analizado en otras Notas de aplicación de procesos de Metrohm (AN-PAN-1013, AN-PAN-1038), se clasifica como de un solo paso o de recirculación (el enfriamiento en seco no se trata aquí). El creciente número de directrices medioambientales y límites de descarga térmica ha obligado a muchas plantas a utilizar circuitos de agua de refrigeración de recirculación cerrados, lo que reduce las necesidades de agua de refrigeración en aproximadamente un 95 % en comparación con los sistemas de refrigeración de un solo paso. El calor del condensador se puede disipar de varias maneras, más comúnmente mediante una torre de enfriamiento por evaporación (Figura 1). Solo se requieren pequeñas cantidades de agua de reposición para reemplazar las pérdidas por evaporación, deriva y purga en los circuitos de recirculación de agua de enfriamiento. La química del agua de refrigeración se mantiene principalmente para inhibir la formación de incrustaciones y el crecimiento microbiano (incrustaciones), así como para controlar la corrosión.
Las aleaciones de cobre (Cu) ahora se utilizan casi exclusivamente en condensadores del circuito agua-vapor. El inconveniente es la susceptibilidad del cobre y sus aleaciones a corrosión por NH3. El amoníaco también es nutritivo para los microbios, que causan ensuciamiento biológico. Se pueden implementar torres de extracción de amoníaco en el sitio para eliminar un porcentaje significativo de NH3 mediante separación agua-aire, de lo contrario es necesario un tratamiento con agua. La torre de enfriamiento en sí misma puede eliminar el NH volátil3 a niveles óptimos de pH. Según el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI), en sistemas con aleaciones de cobre un límite superior de 2 mg/l NH3 deben cumplirse para evitar la corrosión severa. El resultado es una mayor concentración de Cu en los efluentes u otras descargas, lo cual es motivo de preocupación ambiental. La corrosión también puede causar fugas y fallas catastróficas en las tuberías. Las pequeñas fugas y grietas, combinadas con la gran diferencia de presión entre el circuito de vapor y el circuito de agua de refrigeración, contaminarán el agua de alta pureza de la caldera, lo que provocará problemas importantes y requerirá una parada para el mantenimiento de la planta.
La corrosión del Cu y sus aleaciones se puede inhibir agregando triazoles para formar compuestos escasamente solubles en la superficie del metal. La cloración rutinaria del sistema contra las incrustaciones biológicas reducirá un poco los niveles de amoníaco a medida que se forman las cloraminas. Los productos de corrosión y otras impurezas se pueden eliminar mediante limpieza química. Sin embargo, está claro que el amoníaco es perjudicial para el circuito de agua de refrigeración y debe tratarse o eliminarse antes de que se produzca la corrosión del Cu. Análisis de procesos de Metrohm ofrece múltiples analizadores de procesos en línea que pueden medir NH3 en el agua de enfriamiento de las plantas de energía, alertando al Sistema de Distribución de Químicos (CDS) para agregar más inhibidores de corrosión, cloro u otros químicos de tratamiento al circuito antes de que ocurra un daño extremo.
El control en línea del contenido de amoníaco es posible con el Analizador de procesos 2060 o con el 2026 Titrolizador de Metrohm Process Analytics (figura 3). Un electrodo selectivo de iones de amoníaco (NH3-ISE) se utiliza en esta aplicación para un análisis en línea rápido, simple y preciso de NH3 concentraciones en el agua de refrigeración. Después del muestreo, se agrega una solución de tampón de ajuste de fuerza iónica total (TISAB) para ajustar el pH a 11 o más, y el NH3 la concentración en la muestra se determina usando el método de adición de estándar dinámico.
Rango típico
0–100 mg/L NH3
Las concentraciones más bajas de amoníaco se pueden analizar en línea con métodos colorimétricos o de cromatografía iónica, también disponible en Metrohm Process Analytics. Hay otras aplicaciones en línea disponibles para la industria energética y eléctrica, como: sílice en agua de alimentación de calderas, calcio y sulfato en el proceso de desulfuración de gases de combustión, ácido bórico en agua de refrigeración, reactores de agua a presión (PWR), mediciones de ultratrazas de hierro (Fe) y Cu, concentración de amina rica/pobre y CO2 capturados en Plantas de Captura de Carbono, y muchos más.
- ambiente de trabajo seguro y muestreo automatizado
- Proteja los activos valiosos de la empresa (por ejemplo, tuberías, PWR y turbinas, que son propensas a la corrosión)
- Ahorrar dinero al reducir el tiempo de inactividad: el analizador envía alarmas para valores fuera de especificación que informan al operador antes
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