Desperdício

Uma pesquisa de desligamento não planejado da Prewin Network de 2021 revelou que as falhas de equipamentos em usinas de transformação de resíduos em energia (WtE) e de biomassa foram responsáveis ​​por um total de 22,9 dias de desligamentos não planejados em 2021. Também descobriu que 43% das classificações de falha de equipamento estavam relacionadas à caldeira (Figura 1). Além disso, apenas as caldeiras foram responsáveis ​​por uma média de 9,9 dias de paradas não planejadas em 2021, sendo a parte de radiação responsável por 49% das falhas de caldeiras (Figura 2), seguida pelo economizador (28%), a parte convectiva (20%). , e outros (3%).

Essas estatísticas mais recentes fornecem informações sobre o desempenho e a confiabilidade dos ativos, destacando as caldeiras como um dos equipamentos mais problemáticos para os proprietários de usinas gerenciarem. Este artigo discute um dos fatores contribuintes mais comuns por trás da falha da caldeira: a corrosão.

Normalmente projetadas para instalações de médio ou grande porte, as caldeiras WtE produzem vapor para geração de energia ou calor, queimando biomassa, biomassa reciclada ou resíduos industriais ou urbanos pré-tratados. A flexibilidade de combustível oferece reduções de custo relacionadas, mas resulta em aumento da corrosão da caldeira.

Ambientes de combustão de combustível misto criam condições extremas que podem predispor equipamentos a danos. Existe uma grande variedade de projetos de caldeiras: grelha horizontal, grelha inclinada, leito fluidizado borbulhante, leito fluidizado circulante e assim por diante. Se a mistura de combustível contiver plásticos e outros produtos químicos, cloro, enxofre e outros metais alcalinos e pesados ​​podem ser gerados, aumentando drasticamente as taxas de perda de espessura da peça de pressão por meio de mecanismos de corrosão acelerados. Sem os devidos cuidados preventivos, essas condições podem levar a vazamentos, interrupções inesperadas e altos custos de manutenção e operação, reduzindo a disponibilidade, a eficiência e os benefícios de emissão dessas caldeiras.

Aumentar a eficiência das caldeiras WtE significa aumentar a pressão e a temperatura dentro dos tubos da caldeira. A combinação de novos tipos de combustível contendo níveis mais altos de agentes corrosivos com essas temperaturas e pressões mais altas pode levar ao amolecimento do material. A corrosão acelerada da caldeira do lado da lareira começa nas superfícies de troca de calor de aço desprotegidas dos superaquecedores e a resistência à erosão do metal base diminui.

A maioria dos mecanismos de proteção contra a corrosão consiste em gerar uma barreira contra a corrosão no metal base, formando uma camada de óxido. O desafio dentro das caldeiras WtE é que essa camada é rapidamente erodida, forçando a formação de outra camada e, consequentemente, levando ao fenômeno erosão-corrosão (Figura 3). A diluição por erosão e corrosão pode ocorrer rapidamente quando condições adversas são combinadas com materiais macios ou pouco resistentes à erosão nessas temperaturas elevadas.

A proteção refratária é a primeira defesa contra gases de combustão corrosivos e também pode ter excelentes propriedades de erosão. No entanto, as propriedades de troca de calor são limitadas, pois a eficiência térmica é baixa. Ligas refratárias podem ser usadas, mas devido aos custos excessivos de material e resistência limitada à erosão, a utilização de uma camada de proteção de superfície costuma ser uma solução mais econômica.

O uso de revestimentos cerâmicos finos parece ser uma abordagem atraente, mas muitas vezes a incompatibilidade da expansão térmica e a fragilidade de tais revestimentos tornam essa solução pouco confiável. Os revestimentos tendem a rachar e a corrosão pode se desenvolver sob a camada protetora, que provavelmente descascará. Algumas soluções possíveis incluem o seguinte.

Revestimento de metal de solda (WMO). Muitas caldeiras são projetadas e fabricadas com proteção de revestimento de metal de solda (WMO) instalada em áreas críticas com risco de erosão ou corrosão. Freqüentemente, com o tempo e durante a operação contínua, corrosão acelerada é observada nos tubos desprotegidos além da seção WMO, por exemplo, na segunda passagem. Isso é comumente referido como "deslizamento por corrosão". Neste caso, o escopo da área do tubo protegido por uma barreira anticorrosiva precisa ser ampliado (Figura 4).

Em muitos casos, a solução convencional é remover as seções afetadas e substituí-las por novos painéis tubulares, que por sua vez são protegidos com uma barreira contra corrosão WMO aplicada na oficina. No entanto, a substituição de seções de parede de água pode causar interrupções prolongadas e problemas adicionais, como distorções e irregularidades na geometria da superfície nas juntas das seções do painel e soldas de topo, entre outros. O WMO é particularmente desafiador em casos em que móveis externos estão envolvidos.