Numa central eléctrica a carvão ou de ciclo combinado, a equipa de tratamento de água normalmente identifica os problemas pelos sintomas: uma fina camada de carbonato de cálcio nos tubos do condensador, um aumento gradual na pressão diferencial através de uma membrana de osmose inversa (OR), ou biofilme viscoso no enchimento da torre de arrefecimento. Cada sintoma aponta para um estágio específico do processo de tratamento de água da usina, e cada estágio requer uma resposta química diferente. A abordagem útil é pensar na sequência de tratamento como um todo e não como um conjunto de produtos isolados. Com mais de 34 anos de experiência em química de tratamento de água, Changzhou Jinghui é especializada nos dois sistemas onde os operadores de plantas sentem mais pressão: água de resfriamento circulante industrial e sistemas de membrana RO.
Visão geral do processo de tratamento de água da usina
As usinas de energia usam água para geração de vapor, resfriamento, controle de emissões e manutenção no local. O processo de tratamento segue o caminho da água desde a entrada até a descarga. Compreender esse caminho ajuda a atribuir o produto químico certo ao problema certo.
| Palco | Principais cursos de água | Problemas típicos | Principais programas químicos |
|---|---|---|---|
| Pré-tratamento | Captação de água bruta, clarificador, filtros | Turbidez, sólidos suspensos, carga orgânica | Coagulantes, floculantes, dispersantes |
| Água de reposição da caldeira | Água desmineralizada, permeado RO, EDI | Incrustação, corrosão, transporte de sílica | Anti-incrustantes, inibidores de corrosão, eliminadores de oxigênio |
| Água de resfriamento | Circuito circulante da torre de resfriamento | Incrustação, corrosão, bioincrustação, formação de espuma | Inibidores de incrustações, inibidores de corrosão, biocidas, dispersantes |
| Águas residuais e purga | Purga da torre de resfriamento, purga da caldeira, efluentes | Sólidos suspensos, metais pesados, alto COD | Ajustadores de pH, coagulantes, floculantes |
Para uma usina térmica típica de 600 MW, os dois maiores consumidores de tratamento químico são o sistema de água de alimentação da caldeira e a torre de resfriamento. Cada um tem um papel distinto na confiabilidade geral da planta.
Pré-tratamento e gerenciamento de água de reposição da caldeira
A água bruta que entra em uma usina contém sólidos suspensos, dureza, sílica e conteúdo orgânico variável. As primeiras etapas do tratamento geralmente incluem coagulação, floculação, sedimentação e filtração. Para água de reposição, muitas fábricas modernas usam membranas RO seguidas de EDI ou polimento de leito misto para obter pureza de grau de caldeira.
As membranas de RO enfrentam duas ameaças comuns: incrustação inorgânica e bioincrustação. Em usinas de energia com água de poço de alta dureza, o problema mais frequente é a incrustação de carbonato de cálcio e sulfato de cálcio. Um anti-incrustante específico da membrana evita a formação destes cristais na superfície da membrana e também ajuda a dispersar as tendências de depósito existentes. Este é um dos investimentos químicos mais econômicos no trem de água de reposição da caldeira.
Anti-incrustante específico de membrana para sistemas de osmose reversa SM-3210R controla incrustações inorgânicas e sílica em membranas RO, NF e UF. Previne a incrustação de carbonato de cálcio e sulfato, tolera alto LSI e funciona em pH 5–10, ideal para tratamento de água de reposição de caldeira. Ver Produto → O pré-tratamento também afeta os equipamentos a jusante. Se a coagulação e a floculação não forem bem controladas, resíduos orgânicos e partículas finas podem passar para as membranas de RO, aumentando a taxa de incrustação e reduzindo a vida útil da membrana. Os engenheiros da planta devem monitorar o índice de densidade de lodo (SDI) e os limites de turbidez antes do estágio de OR e verificar se os produtos químicos de pré-tratamento usados não interferem no programa anti-incrustante posterior.
As mudanças sazonais na qualidade da água bruta acrescentam outra variável. As chuvas de primavera muitas vezes aumentam a turbidez e o conteúdo orgânico, enquanto as secas de verão podem aumentar a dureza e a condutividade. Os programas de dosagem devem ser capazes de se adaptar a estas mudanças sem exigir uma reformulação completa do conjunto de tratamento.
Tratamento de água de resfriamento em usinas de energia
Em uma usina de energia, o sistema de água de resfriamento geralmente carrega o maior volume de água e o maior risco de paradas não planejadas. A torre de resfriamento opera sob evaporação, que concentra progressivamente os sais dissolvidos. À medida que os ciclos de concentração aumentam, o potencial de incrustação de carbonato de cálcio, corrosão e crescimento microbiológico aumenta. O objetivo do tratamento é operar na taxa de concentração segura mais alta, mantendo limpas as superfícies de transferência de calor.
O controle de escala é a primeira preocupação. A dureza do carbonato é a principal causa de incrustações em condensadores e trocadores de calor. Um bom inibidor de incrustações de água circulante deve ter um efeito limiar comprovado, e não apenas um limite de carbonato de cálcio. Deve também permanecer eficaz na presença de íons de ferro e alumínio, que são comuns na água de resfriamento após corrosão ou arraste do clarificador. É por isso que a seleção de um inibidor de incrustação não é uma decisão única.
Inibidor de incrustações de água circulante para sistemas de resfriamento de alta dureza Este inibidor à base de polímero sem fósforo dispersa incrustações de carbonato de cálcio, sulfato e fosfato. Eficaz em 8–20 ppm, é adequado para água de resfriamento de dureza média a alta e alcalinidade, melhorando a eficiência do trocador de calor. Ver Produto → Para plantas que enfrentam limites ambientais mais rigorosos, os programas sem e com baixo teor de fósforo estão se tornando a escolha preferida. O fósforo contribui para a eutrofização nas águas receptoras e muitas centrais eléctricas costeiras ou ribeirinhas são agora obrigadas a cumprir limites baixos de descarga de fósforo. Um inibidor de corrosão e incrustação sem fósforo oferece uma maneira de controlar a incrustação e a corrosão, ao mesmo tempo que reduz a carga de nutrientes da purga.
Inibidor de corrosão e incrustações sem fósforo para água de resfriamento Formulado com polímeros não fosforosos e inibidores de corrosão, evita incrustações e forma uma película protetora nas superfícies de troca de calor. Adequado para sistemas de alto pH e alta alcalinidade, atendendo aos limites de descarga de baixo fósforo. Ver Produto → O controle microbiológico é a outra metade da equação da água de resfriamento. Limo bacteriano, algas e fungos reduzem a transferência de calor e criam corrosão sob depósito. Os biocidas não oxidantes são frequentemente usados para dosagem de choque porque penetram no biofilme de forma mais eficaz do que os biocidas oxidantes e são menos acelerados pelo alto pH da água de resfriamento. O esquema de dosagem deve corresponder ao tempo de retenção do sistema e à química da água.
Ao avaliar os inibidores de incrustação, os engenheiros da planta devem considerar a dureza carbonatada da água de reposição e compará-la com os limites recomendados. A relação entre dureza, alcalinidade e ciclos de concentração determina quanto inibidor é necessário. Orientações sobre esses limites estão disponíveis no artigo Inibidores de incrustação para água de resfriamento e limite de dureza de carbonato . Esse artigo também discute como a dureza excessiva pode sobrecarregar um programa de inibidores mal adaptado.
Sistemas de água de caldeira e circuitos fechados
Além da torre de resfriamento aberta, as usinas também possuem água de caldeira e circuitos de resfriamento fechados. A água de alimentação da caldeira deve ser desmineralizada até os níveis de condutividade e sílica exigidos, e a própria caldeira precisa de tratamento interno para evitar incrustações nas paredes dos tubos. A abordagem química difere da água de resfriamento porque as temperaturas são muito mais altas e a química da água é muito mais sensível.
Em muitas fábricas, um circuito de resfriamento de circuito fechado serve equipamentos auxiliares, como resfriadores de amostras, bombas e vedações. Ao contrário da água circulante aberta, um circuito fechado apresenta muito pouca evaporação, mas ainda enfrenta corrosão causada pelo oxigênio dissolvido. Um inibidor de corrosão de água de circulação fechada dedicado e um eliminador de oxigênio são essenciais para esses sistemas.
O mesmo princípio se aplica ao lado da caldeira: minimizar a corrosão e incrustações significa controlar a química da água dentro de uma janela estreita. Os engenheiros da planta geralmente confiam nas leituras de condutividade, pH, sílica e oxigênio dissolvido para ajustar a dosagem dos produtos químicos de tratamento.
Selecionando o Programa Químico Certo: Considerações Práticas
Quando uma fábrica compara programas de tratamento, a tentação é focar apenas no preço por quilograma. Mas o custo real está no risco de desempenho. Um programa químico mal adaptado pode levar à interrupção do condensador, à falha do tubo da caldeira no próximo desligamento da unidade ou à substituição da membrana RO. As principais questões são:
- O produto químico corresponde à qualidade real da água na planta sob variações normais e sazonais?
- Qual é o teor de fósforo da formulação e ela atende aos limites de descarga?
- O fornecedor pode fornecer uma análise laboratorial confiável e um processo de controle de qualidade consistente?
- O fornecedor oferecerá serviço técnico para otimização de dosagem e solução de problemas?
Fornecedores confiáveis devem ser capazes de fornecer relatórios de testes laboratoriais certificados pela CMA, demonstrando que o desempenho do produto foi testado em condições de água representativas. A empresa também enfatiza soluções personalizadas, começando desde a fase de desenvolvimento do produto para atender às condições operacionais específicas de uma planta.
Outro fator prático é a entrega e logística do produto químico. Uma fábrica localizada em um local remoto ou com capacidade de armazenamento limitada precisa de um fornecedor que possa manter cronogramas de entrega confiáveis. A capacidade do fornecedor de enviar para mais de 40 países sugere uma experiência de exportação estabelecida, o que reduz o risco de interrupções no fornecimento numa operação orientada para a manutenção.
Juntando tudo
O processo de tratamento de água da usina é uma cadeia contínua. O pré-tratamento protege as membranas de RO, o tratamento de RO protege a caldeira e o tratamento da água de resfriamento protege o condensador e os trocadores de calor. Cada link utiliza um conjunto diferente de produtos químicos, mas todos compartilham o mesmo objetivo: manter a eficiência e evitar interrupções não planejadas.
Para os engenheiros de fábrica, a abordagem mais confiável é começar com uma análise completa da água, definir os objetivos de desempenho para cada sistema e, em seguida, escolher um programa químico que seja verificado em relação a esses objetivos. A experiência tanto na circulação de água de resfriamento quanto no tratamento de RO significa que um fornecedor pode ajudar a planta a ver as interações entre os sistemas, em vez de apenas vender um único produto.
