A importância do monitoramento preciso do condensado de oxigênio dissolvido/água de alimentação

Este artigo pretende servir como um lembrete das questões relacionadas à corrosão acelerada por fluxo e que o monitoramento de oxigênio dissolvido é uma ferramenta importante para qualquer programa de química.

Por Brad Buecker, Buecker & Associates

Por Denton Slovacek e Jean Holz, Hach

Frequentemente, o autor Buecker vê uma postagem no LinkedIn oferecendo uma recomendação geral para desaeração de água de alimentação em geradores de vapor utilitários de alta pressão. Os vários autores destes comentários parecem desconhecer a questão da corrosão acelerada por fluxo (FAC). Dada a distribuição potencialmente grande de publicações no LinkedIn, muitas pessoas podem estar expostas a informações erradas críticas a este respeito. Escrevi sobre questões de FAC em uma série de Engenharia de Energia no outono passado,1 seguida por um artigo recente sobre análise de vestígios de metais para monitoramento de corrosão em água de alimentação.2 O presente artigo fornece uma visão geral dos detalhes, com discussão adicional da Hach sobre a importância de soluções dissolvidas precisas. monitoramento de oxigênio (OD) para controle químico da água de alimentação.

Os itens a seguir fornecem uma revisão condensada, principalmente cronológica, da evolução química da água de alimentação de caldeiras de alta pressão desde meados do século passado até os tempos atuais.

· O material comum de construção para tubulações de condensado/água de alimentação e tubos de caldeira sempre foi o aço carbono macio. Fornece boa resistência a baixo custo.

· A pressão e a temperatura do gerador de vapor aumentaram constantemente desde a década de 1930 até meados do século e além para melhorar a eficiência da caldeira. A adoção do aquecimento regenerativo da água de alimentação representou uma grande melhoria para recuperar parte da energia que de outra forma seria perdida no condensador. As ligas de cobre tornaram-se uma escolha comum para o material do tubo do aquecedor, devido à resistência decente do cobre e às excelentes propriedades de transferência de calor. As redes de água de alimentação com tubulação de aço carbono e ligas de cobre nos aquecedores de água de alimentação são conhecidas como sistemas de metalurgia mista.

Figura 1. Esquema básico de uma grande unidade de energia movida a carvão. Observe os vários aquecedores de água de alimentação, incluindo o desaerador.3

· Ferro e cobre apresentam corrosão geral mínima em pH levemente alcalino, com o valor ideal para ferro mostrado abaixo no conhecido diagrama de Sturla.

Figura 2. Dissolução do aço carbono na água de alimentação em função do pH e da temperatura. Nota: As análises de pH são a 25o C.4

Como é evidente, a corrosão geral diminui muito à medida que o pH sobe para uma faixa média a superior de 9.

No entanto, uma faixa inferior em meados de 8s é melhor para o óxido protetor que se forma no cobre.5 Para sistemas de metalurgia mista, uma diretriz comum durante anos foi 8,8-9,1 para equilibrar o controle de corrosão entre os dois metais, mas as diretrizes modernas agora sugerem 9.1-9.3.6 A amônia ou, em alguns casos, uma amina neutralizante (o novo termo é amina alcalinizante) era, e ainda é, o produto químico de tratamento para estabelecer a faixa adequada de pH. As aminas alcalinizantes oferecem benefícios e desvantagens potenciais e devem ser cuidadosamente avaliadas.7

· À medida que as caldeiras elétricas cresceram em tamanho e sofisticação no último século, os pesquisadores se convenceram de que mesmo pequenas quantidades de oxigênio dissolvido durante a operação causariam corrosão grave do metal, o que é verdade para ligas de cobre em água amonizada. Praticamente todas as unidades foram equipadas com desaerador mecânico. A garantia comum de efluentes DA é de 7 ppb DO

· Mesmo 7 ppb foram considerados excessivos, por isso a eliminação química de oxigénio tornou-se padrão. Originalmente, a hidrazina era o agente eliminador/redutor de oxigênio preferido, mas as preocupações com a saúde decorrentes do manuseio do produto químico levaram à substituição da hidrazina por compostos como carboidrazida, dietilhidroxilamina (DEHA) e outros.

· A combinação de amônia ou uma amina para controle de pH e alimentação eliminadora de oxigênio ficou conhecida como tratamento redutor totalmente volátil (AVT(R)). A química redutora gera a familiar magnetita de camada de óxido de ferro cinza-preto (Fe3O4) no aço carbono e mantém a camada reduzida de óxido de cobre, óxido cuproso (Cu2O)), em ligas de cobre.