Charla Calderas

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06/09/22 HIDROQUIMICA INDUSTRIAL S.A. 1 Tratamiento del Agua para Calderas Hidroquimica Industrial S.A.

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Tratamiento del Agua para Calderas

Hidroquimica Industrial S.A.

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Sistema de Generacion de Vapor

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Ciclos de concentracion

100 ml

Agua de alimentacion

20ppm Cl-

50 ml25 ml

Agua de Caldero

40ppm Cl-Agua de Caldero

80ppm Cl-

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Los factores químicos que limitan los ciclos de concentración en las calderas son:Sólidos suspendidosAlcalinidad TotalpHSilice

Principios Básicos de la caldera

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Cómo determinamos los límites químicos de control para aplicarlos a las calderas?.

British Standard BS2486:1997ASME 1994

Principios Básicos de la caldera

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(1) Representa la pureza de vapor que se espera si los valores de la tabla son son mantenidos.

(2) Diseño conservativo, tratamiento interno con polimero, antiespumante, puede tolerar hasta 0.5ppm Fe, 0.2ppm Cu, 10ppm de dureza).

(3) Se considera la existencia de deareador

(4) Se considera la aplicacion de dearedor quimico.

(5) TOC, es materia organica que ingresa a la caldera en forma no intencional

(6) La alcalinidad y la conductividad estan relacionadas a la pureza del vapor.

(7) El valor de OH- minimo debe ser individualmente establecido de acuerdo a la solubilidad de la silice y el tratamiento interno de la caldera.

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Parametros de control

Parametro ControlFosfatos, ppm PO4 40 – 60

Sulfitos, ppm SO3 30 – 60

Alcalinidad, ppm CaCO3 700

Silice, ppm 120

pH 10.5 – 11.5

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Parametros de control

Para mantener TDS en el condensado maximo 25ppm la alcalinidad M debe ser no mayor de 1500ppm.

Los TDS en el condensado pueden mejorar con el uso de antiespumantes. Si las condiciones operativas son correctas.

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Problemas relacionados con el agua

CorrosiónAtaque químico del metal, origina pérdida

de material.Generalmente ocurre por presencia de

oxígeno

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Problemas relacionados con el agua

CorrosionUn adecuado tratamiento promueve la

formacion de una capa de pasivacion

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Problemas relacionados con el agua Corrosion

Fallas originas por presencia de

oxigeno Ataque Caustico

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Problemas relacionados con el agua

IncrustacionesDepositos duros dificiles de removerReducen el area de fluyenDisminuyen la eficiencia de la

transferencia de calor.Asociada con componentes de solubilidad

inversa

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Problemas relacionados con el agua

Problemas en el condensado primarioEl gas asociado a la corrosion en el

condensado es el CO2

Se genera durante la descomposicion termica del bicarbonato en la caldera

El CO2 liberado se disuelve en el condensado generando acido carbonico

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

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Problemas relacionados con el agua

Problemas en el condensado Primario

Corrosion de una linea de condensado por acido carbonico y oxigeno

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Control del arrastre

Efectiva separación mecánica del vapor Apropiado control de la química del agua

de la caldera Antiespumantes si fuera necesario Evitar el ingreso de contaminantes Prácticas de operación apropiadas

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Problemas encontrados en Calderas

ArrastreOrigen Químico

• Altos niveles de alcalinidad• Presencia de sólidos suspendidos• Alto contenido de sólidos disueltos• Presencia de aceite o grasas en la caldera

• Se pueden controlar con el uso de antiespumantes.

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Problemas encontrados en calderas

ArrastreCausas Quimicas

Arrastre de agua de la caldera debido a la tension superficial.

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Problemas encontrados en calderas

ArratreOrigen Mecánico

• Altos niveles de agua• Demandas brucas de vapor• Falla en los quemadores• Sobre carga en una caldera• Mala alineacion de calderas en paralelo

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Problemas encontrados en calderas

Arrastre Causas Mecanicas

• Alto nivel de agua• Arrastre de agua de la caldera debido a la tension

superficial.

• Demandas Bruscas de Vapor• Generan esponjamiento y contaccion del nivel de líquido• Si aumenta repentinamente la demanda de vapor el nivel

de agua aumenta debido a una caída momentanea de la presión

• La caída de presión aumenta la evaporación y el tamaño de las burbujas (esponjamiento) que aumenta el nivel de agua

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Problemas encontrados en calderos

ArrastreCausas Mecanicas

• Falla en los quemadores• Dismuyen repentinamente la presión de la caldera• A menor presión mayor tamaño de burbujas• Mayor tamaño de burbujas originan esponjamiento• Finalmente arrastre de agua de caldero

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Problemas encontrados en calderos

Fuente Spirax Sarco

• Todas las calderas trabajan a la misma presion

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Problemas encontrados en calderos La presion en los calderos son iguales El punto A la presion es Menor que en B. Mayor caida de presion entre “A” y 4 que

entre “A” y 3. Mayor Caudal de salida de la caldera

No4

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Problemas encontrados en calderos

Fuente Spirax Sarco

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Tratamiento del agua

Tratamiento MecanicoAblandamiento / Desmineralizado / OsmosisDeareacionPurgas

Tratamiento QuimicoSecuestrantes de OxigenoAnti-incrustantesNeutralizantes de Vapor

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Tratamiento Mecanico Ablandadores

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Tratamiento Mecanico Ablandadores

Se obtiene agua blanda hasta el agotamiento de la resina

Agua Dura Agua Dura Agua Dura

Agua Blanda Agua Blanda Agua Dura

Lecho

agotado

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Regeneracion

Cuando la resina agota el sodio, la dureza en el agua se incrementa rapidamente.

0

50

100

150

200

250

300

350

0 2 4 6 8 10 12 14

Tiempo, Horas

Du

reza,

pp

m

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Tratamiento mecanico

AblandadoresCuando la resina se agota es necesario

seguir los siguientes paso:• Lavado Inverso• Regeneracion• Enjuague lento• Enjuague Rapido

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Tratamiento Mecanico Ablandadores

Salmuera NaCl

Agua Blanda Salada

Efluente

Salmuera NaCl

Regeneracion

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Tratamiento Mecanico

AblandadoresMinima altura de resina 36 Pulgadas

Flujo de operación Standard 3gpm/cu-ft

Altura de Expansion 50% - 75%

Flujo de Regenerante 0.5 gpm/cu.-ft

Tiempo de paso regenerante 20 – 40 min

Volumen de enjuague lento 20 gal./cu-ft

Rate de enjuague lento = paso reg.

Rate de enjuague rapido 2 gpm/cu-ft

Volumen enjuague rapido 30 gal/cu -ft

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Tratamiento mecanico

Vista de la resina de intercambio ionico (20 – 50

mesh) tipo estireno sulfonado – divinilbenceno Resina

cationica (Cortesia de Rohm and Haas Company.)

Resina con ensuciamiento por fierro

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Tratamiento Mecanico

DeareadorTiene como finalidad eliminar los gases

disueltos en el agua• Oxigeno• CO2

Son recipiente que trabajan a presion y a la temperatura de saturacion a la presion de trabajo

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Tratamiento Mecanico

DeareadoresTienen un ingreso de vapor vivo de la

caldera como despojo de gasesEl agua blanda ingresa atomizada por la

parte superiorEl recipiente de contencion de agua,

permite un almacenamiento por 30 minutos de agua deaireada

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Tratamiento Mecanico

FUENTE SPIRAX SARCO

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Ubicacion del deareador

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Tratamiento mecanico

PurgaLa purga permite mantener los niveles de

concentracion en la caldera.Exsiten dos tipos de purgas

• Purga Fondos o intermitente• Purga Continua

El rate de purgas se establece mediante el analisis de aguas

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Purga

TDS en la caldera 3000 ppmTDS en el agua de alimentacion 300 ppmVolumen de la caldera 41400 LBSVapor generado 30000 LB/HRFrecuencia de purgas 2 HRDiametro de la purga 2 PULGPresion de la caldera 120 PSIGTiempo efectivo de purga 4 SEGHoras de operacion 20 HR

EVOLUCION DE LOS TDS

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

TIEMPO HRS

TD

S,

PP

M

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Programa HISA

Secuestrante de OxígenoHISA 109

DispersanteHISA 282

Control de corrosión en el vaporHISA 102

Control de arrastreHISA 1515

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Productos Ofertados

Secuestrante de OxigenoHISA 109

• Sulfito de sodio Catalizado con cobalto

• Pureza minima de 97.5% comoNa2SO3

• Catalizador 450ppm de Cobalto como sulfato.• Residual recomenado: 30ppm – 60ppm• Dosificacion:

• Contenido de oxigeno• Ciclos de concentracion

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Productos Ofertados

Secuestrante de OxigenoHISA 109

• Ventajas• Bajo Costo• Aplicacion sencilla• Evaluaciones Rapidas a nivel de laboratorio• Reaccion muy rapida a temperaturas de 90C• No es toxico• Aprobado por la FDA

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Programa HISA

HISA – 109. Secuestrante de oxígeno

Capacidad de la Caldera, BHP 700

Ciclos de concentracion 6.5

Temperatura de alimentacion, oC 90

Oxigeno, agua de alimentacion, ppm 0.5

Residual de sulfito, ppm 30

Horas de trabajo, Hrs 12

Kilos de HISA - 109 para las horas de trabajo consideradas

Con Deareador, Kilos 2.0

Sin Deareador, Kilos 3.4

Calculo de la Dosificacion de HISA - 109

Si se cuenta con Deareador se debe completar este dato.

Dato necesario si no se tiene deareador

Sin Deareador Con Deareador

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Productos Ofertados

Dispersantes HISA 282

• Mezcla de polimeros acrilicos, fosfatos y antiespumantes

• Los fosfatos con suficiente alcalinidad precipitan al calcio como hidroxyapatita

• La alcalinidad precipita al magnesio como hidroxido (Brucita)

• La hidroxiapatita y la brucita precipitan como lodos• Los polimeros acondicionan el lodo• El lodo no es adherente y se puede eliminar mediante

las purgas.

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Productos Ofertados

DispersantesHISA 282

• Puede tratar aguas hasta con 60ppm de dureza

• Facil de aplicar y evaluar en laboratorio• El fosfato residual no es corrosivo• Bajo costo• Aprobado por la FDA

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Programa HISA HISA – 282. Dispersante

Capacidad de la Caldera, BHP 800

Ciclos de concentracion 10

Dureza total en alimentacion, ppm 0

Residual de fosfatos, ppm 40

Horas de trabajo, Hrs 24

Kilos de HISA - 282 para las horas de trabajo consideradas 0.9

Calculo de la Dosificacion de HISA - 282

Calcular

Residual20ppm - 40ppm

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Productos Ofertados

Tratamiento de CondesadosImportancia:

• Fugas Vapor • Depósitos y Corrosión en Calderas• Aumento Costo Mantenimiento• Costo de Reemplazar Equipos• Perdidas de Producción• Riesgos en Seguridad

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Productos Ofertados

Tratamiento de condensados HISA 2102

• Mezcla de aminas neutralizantes

• Controla la corrosion por CO2

• Aplicado en la linea de vapor o en el agua de alimentacion

• Amplia razon de Distribucion (Relacion V/L)• No forma azeotropos• Dosis:

• Depende de la alcalinidad en la alimentacion

• Porcentaje de retorno de condensados

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Productos Ofertados

Tratamiento de condensados HISA 2102

• Ventajas• Aprobacion por FDA

• Ciclohexilamina : Max. 10ppm• Morfolina : Max 10ppm• Combinacion de aminas menos de 25ppm.

• Minimiza la corrosion en los condensados• Agua de alimentacion a las calderas con minimo contenido

de hierro• Reduccion de las perdidas de energia por fuga de

condensado• Reduce los costos por mantenimiento de equipos

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Productos Ofertados

AntiespumantesHISA 1515

• Mezcla de agentes de superficie activa• Modifican la tension superficial del liquido• Previene la formacion de espuma y arrastre

de agua de la caldera con el vapor

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Programa HISA