Comparação de Materiais | Resistência Química
Nos sistemas de caldeira de geração de energia, a pureza da água é crítica, pois o menor contaminante pode levar a depósitos, corrosão e escamação nas lâminas ou tubulações da turbina, reduzindo a eficiência e limitando a vida útil do sistema.
A água da caldeira vem de fontes naturais, que contêm muitas impurezas, incluindo gases dissolvidos (ou seja, oxigênio e dióxido de carbono) e minerais (por exemplo, cálcio e magnésio) que devem ser removidos do líquido.
Para remover as impurezas minerais, a água de alimentação passa por um processo de desmineralização, que remove íons que podem prejudicar o sistema. Nesta publicação, nossa equipe de produtos e engenharia diz como a desmineralização é conseguida através da troca iônica e oferece conselhos sobre os materiais de reservatórios e tubulações mais adequados para este processo.
Como a troca iônica realiza a desmineralização
Os sistemas de troca iônica são projetados para remover íons de cálcio e magnésio dá água de alimentação. O processo inclui duas trocas separadas: uma troca de cátions e troca de ânions.
1. Intercâmbio de Cátion
A água processada entra primeiro num reservatório troca de cátions. A água entrante contém sais inorgânicos dissolvidos, tais como cloreto de sódio, cloreto de magnésio e cloreto de cálcio. Uma vez dissolvidos, estes sais se desassociam, deixando íons livres de cálcio e magnésio na água.
O reservatório para troca de cátions contém uma resina ácida forte de cátions. Esta resina é composta por partículas ou grânulos carregados que incluem íons de hidrogênio. À medida que a água se move através do leito de resina, os grânulos de resina libertarão um íon de hidrogênio a favor de um íon de cálcio ou magnésio.
O resultado dessa troca é que os íons de cálcio e magnésio estão ligados, eliminando a chance de serem depositados em algum ponto do sistema. Em vez disso, o que resta é o ácido correspondente dos minerais.
2. Troca de Ânios
Como a água de alimentação da caldeira deve manter um equilíbrio de pH específico, os ácidos do reservatório de cátions devem ser neutralizados.
O reservatório de troca de ânios contém um leito de resina de base forte de ânion. Esta resina de base neutraliza os ácidos à medida que a água flui, equilibrando o nível de pH da água.
A água desmineralizada e equilibrada com o pH agora está livre para entrar no próximo passo do sistema da caldeira sem a possibilidade escamar os tubos da caldeira.
Regeneração iônica da resina base de desmineralização
Ao longo do tempo, estas resinas tornam-se menos efetivas na remoção de íons minerais ou na neutralização da acidez do líquido. A maioria dos operadores de caldeiras monitoram o fluxo de líquido para os indicadores de que a resina atingiu o fim de sua vida útil:
- Troca de cátions: a acidez mineral livre de um líquido cai bruscamente.
- Troca de ânios: os níveis de sílica efluente aumentam acentuadamente, e os níveis de condutividade diminuem momentaneamente e depois aumentam acentuadamente também.
Quando ocorrer uma dessas circunstâncias, o sistema está programado para iniciar o processo de regeneração.
Regeneração de resina de troca de Cátions
Enquanto qualquer ácido mineral (por exemplo, ácido clorídrico) fará isso, o ácido sulfúrico é tipicamente aplicado à resina porque é o menos caro. O ácido sulfúrico é aplicado na resina em baixa concentração (entre 2% e 8%). Muito ácido sulfúrico pode contaminar irreversivelmente a resina.
O ácido sulfúrico restaura os locais de troca para a sua forma de hidrogênio, permitindo que as trocas de íons ocorram novamente.
Opções de material de troca Iônica de desmineralização
A temperatura, a pressão e a gama de soluções utilizadas no processo de desmineralização colocam exigências únicas nos materiais utilizados para reservatórios, tubulações, conexões, válvulas e vasos. A escolha adequada do material pode prolongar a vida útil e a eficiência do sistema e fornecer economias mensuráveis.
Metais: Os ácidos de baixa concentração e as soluções cáusticas corroem os metais naturalmente. Além disso, os íons de cálcio e magnésio podem ser fixados nas paredes metálicas, levando a uma escamação. Os metais não são recomendados em um intercâmbio iônico.
Aço revestido de borracha: O aço revestido de borracha é uma escolha eficaz para limitar as preocupações com corrosão e escamação. A borracha é inerte para uma gama de soluções, e o aço fornece a resistência necessária para satisfazer demandas de calor e pressão. No entanto, o aço revestido de borracha tende a ser mais caro do que outras opções materiais.
PVC: O cloreto de polivinil (PVC) é inerte para muitas das soluções utilizadas ao longo do processo de desmineralização, mas muitas vezes não pode satisfazer condições de pressão ou temperatura elevada, especificamente durante a regeneração da resina de troca de ânions.
CPVC: Cloreto de polivinil clorado (CPVC), especificamente tubos Corzan® SCH 80 CPVC , fornece uma solução ideal. É naturalmente inerte aos ácidos, bases e sais eliminando preocupações de corrosão e não atrai os íons metálicos que causam a escamação.
O CPVC também possui classes de pressão além das demandas de temperatura e pressão da maioria dos sistemas de desmineralização de água de alimentação para geração de energia. Finalmente, oferece um dos custos instalados mais baixos de qualquer material a partir de uma perspectiva de tubulação.
Se você tiver dúvidas sobre a escolha do material para o processo de desmineralização da água de alimentação da caldeira, nossa equipe de especialistas em produtos e engenharia está sempre disponível. Agende uma consulta gratuita.
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