Mudanças nas operações da caldeira trazem inovações em proteção contra corrosão e erosão

A perda de metal dos tubos pressurizados dentro da caldeira é uma grande preocupação para os projetistas e operadores de caldeiras. Alterar a composição do combustível e outros parâmetros de serviço pode levar a erosão e corrosão aceleradas (Figura 1), que precisam ser mitigadas usando materiais comprovados e robustos.

1. Estas duas fotos destacam a erosão (em cima) e a corrosão (em baixo) dos tubos da caldeira. Cortesia: Integrated Global Services (IGS)

A sobreposição de metal de solda é conhecida por sua longevidade. Também é conhecido pelo seu custo e pelo tempo necessário para realizar a aplicação. O spray térmico também pode ser usado para proteger as paredes de água da caldeira. É mais rápido de aplicar, embora nem sempre seja considerado robusto. Nos últimos anos, essa tecnologia passou por alguns desenvolvimentos importantes, o que pode aumentar sua taxa de adoção para proteção de paredes de caldeiras.

A indústria de geração de energia nos últimos anos tem enfrentado pressões crescentes de agências ambientais em relação às emissões. Posteriormente, essas iniciativas obrigaram o setor a evoluir e desenvolver processos mais limpos.

Um dos primeiros passos foi otimizar a combustão usando queimadores de baixo NOx com parâmetros ótimos para redução de NOx. A câmara de combustão, que era tipicamente um ambiente oxidante, transformou-se em um ambiente redutor. A caldeira e seu material tubular não foram projetados para tais condições, levando a um aumento das taxas de corrosão.

Além dessa modificação, muitas usinas aproveitaram a oportunidade para diversificar o combustível e, em algumas regiões, o carvão de baixo custo tem sido a opção preferida. No entanto, o preço do carvão também é relativo à sua qualidade, com o carvão de custo mais alto tendo um maior poder calorífico, enquanto outros carvões podem ter uma menor concentração de carbono, mas também um poder calorífico menor.

A combinação do ambiente mudando de oxidação para redução e de carvão com baixo para alto teor de enxofre criou um aumento significativo nas taxas de corrosão. Esta situação pode ser agravada ainda mais pela erosão devido a cinzas abrasivas ou corrosão sob depósitos quando as cinzas se acumulam em certas áreas.

Algumas usinas de carvão estão convertendo para biomassa, mas a biomassa pode incluir materiais reciclados com um teor potencialmente alto de agentes corrosivos.

Na década de 1990, a aspersão térmica de alta velocidade era uma tecnologia estabelecida em um ambiente de aplicação de loja altamente controlado. Foi usado para aplicações especializadas em componentes de aeronaves, válvulas e outros equipamentos similares, e os usuários começaram a perguntar se poderia ser efetivamente aplicado no campo para ativos fixos existentes in-situ.

A tecnologia de campo também estava presente na época, mas era uma classe diferente de tecnologia. Twin wire arc spray (TWAS) ou spray térmico de alumínio (TSA) são tecnologias de spray térmico de baixa velocidade que não são capazes de produzir revestimentos confiáveis ​​para servir em ambientes críticos de erosão/corrosão em ativos fixos, como leito fluidizado circulante (CFB), leito fluidizado borbulhante (BFB) ou caldeiras de queima de grelha. O equipamento e a tecnologia de pulverização térmica de alta velocidade existentes não poderiam ser levados para o campo de forma eficaz ou econômica.

Um punhado de engenheiros resolveu esse problema. Atomizar o fio em um fluxo de gás supersônico foi a primeira peça do quebra-cabeça. Este desenvolvimento técnico forneceu uma tecnologia de superfície que funcionou bem com materiais de soldagem comumente usados ​​em ambientes de corrosão de alta temperatura, como o setor de energia a carvão da época.

Nesse estágio, a Integrated Global Services (IGS), com clientes importantes, estava explorando uma utilização mais ampla da tecnologia em outros setores da indústria, como conversão de resíduos em energia e biomassa. O grupo descobriu que a pulverização de materiais de matéria-prima de liga comercial usando um processo de alta velocidade produzia partículas que oxidavam em vôo, criando uma microestrutura aplicada com caminhos de permeabilidade para corrosão. Embora isso não fosse um problema para aplicações de erosão de alta temperatura, era um problema fundamental para ambientes com meios corrosivos, como cloro ou enxofre, entre outras substâncias corrosivas.