Generación de vapor y conductividad catónica. ¿Cómo está la calidad de su condensado de retorno?

Como parte de la operación de calderas de alta presión, es necesario controlar la calidad del retorno condensado para asegurarse de que no esté contaminado más allá de los límites aceptables antes de devolverlo a la caldera. En Generadores de vapor más pequeños, el retorno de condensado puede tener una concentración bastante alta de sólidos disueltos totales (TDS en Inglés) , que se puede medir con un medidor de conductividad estándar. En el caso de las calderas grandes, como las que se utilizan para generar electricidad, el nivel permisible de sólidos se encuentra en el rango bajo de partes por millón. La conductividad causada por los sólidos disueltos a menudo está enmascarado por las mayores conductividades de los químicos agregados con los que se da tratamiento al agua para proteger la caldera. Para estos casos se utilizan filtros de resina (columnas catiónicas) para separar la conductividad causada por los sólidos disueltos de la conductividad causada por los químicos de tratamiento de agua.

En calderas de alta pureza como las que se utilizan para la generación de electricidad , el nivel total de sólidos disueltos (TDS) del agua debe limitarse a un máximo de 1 a 2 ppm y, a veces, a menos de 0,1 ppm. Para hacer esto, es necesario comenzar un buen proceso de tratamiento de agua desionizada, que tendrá una conductividad en el rango de 0.055-0.1 μS / cm (μS / cm). Posterior a esto, se agregan diversos productos químicos para el tratamiento del agua de alimentación para evitar que se formen espumas, depósitos, regular el pH y, entre otras cosas, para mejorar vida y rendimiento de la caldera. Cuando se hierve el agua, la mayoría de los sólidos permanecen en la caldera y algunos de ellos se transportan al vapor. Con el tiempo, se perderá algo de vapor y se agregará agua de reposición. Esto eventualmente causará una acumulación de sólidos disueltos no deseados en el agua como cloruros o sulfatos, gases como el dióxido de carbono u oxígeno y otros materiales nocivos. Una medición simple de la conductividad de esta agua mediría la conductividad total de las "cosas buenas", como los productos químicos para el tratamiento del agua y las "sustancias malas", como los cloruros, sulfatos, etc. En una caldera más pequeña, la conductividad total podría estar entre 1 y 20 μS / cm (o en algunas plantas incluso más), y será necesario detectar la contaminación en el orden de 0.1 a 2 ppm, que rondaría entre 0.2 a 5 μS / cm.

Uno de los métodos más simples para detectar pequeñas cantidades de la contaminación en el condensado de retorno es a través del uso de la medición catiónica de conductividad. En este tipo de medición, el el condensado primero debe enfriarse a menos de 122 ° F (50 ° C), preferiblemente bajo 86 ° F (30 ° C) para prolongar la vida de la resina. La presión de la muestra debe reducirse a menos de 5 psi en la mayoría de los sistemas antes del condensado ingresa a la columna de cationes Cuando el agua pasa a través del lecho de resina de cationes, la resina intercambia cualquier ión positivo en la solución de iones de hidrógeno. Si una sal, como NaCl, pasa a través de la resina, el ion Na + se lleva a cabo en la cama y un ion H + es lanzado. Al hacerlo, 1 ppm de sal de NaCl (que tiene una conductividad de aproximadamente 2.2 μS / cm) se convierte a 1 ppm de ácido HCl (que tiene una conductividad de aproximadamente 11.7 μS / cm). De manera similar, otras sales se convierten a su ácidos correspondientes, que tienen de 3 a 6 veces la conductividad del sal correspondiente. Productos químicos que son de naturaleza alcalina, también tienen su porción de iones positivos unidos en la columna de resina con una liberación correspondiente de ion hidrógeno.Por lo tanto, una sustancia química como el amoníaco (que sería NH4OH en agua), que tiene una conductividad de aproximadamente 6,6 μS / cm para 1 ppm, tiene el ion NH4 + unido en el lecho de resina y un ion H + es liberado creando HOH, o agua, sin conductividad agregada. De esta forma, la mayoría de los químicos para el tratamiento del agua se quedan en la columna y se libera agua, reduciendo la conductividad aportada por estos productos químicos a cerca de cero.

Los químicos que son ácidos, como el H2CO3 (que se forma cuando el CO2 se disuelve en el agua), pasan a través de la resina sin cambios. Cuando el condensado de retorno pasa a través de la columna de cationes, la conductividad del "material malo", como un ácido, no cambia, mientras que la de las sales disueltas aumentaría de 3 a 6 veces. La conductividad del "material bueno", como los productos químicos para el tratamiento del agua, generalmente disminuirá a casi cero. Por lo tanto, la conductividad catiónica que sale de la columna de resina es causada por los materiales indeseables en el agua. En este tipo de sistema, podríamos detectar tan solo 10-20 ppb de sólidos disueltos en el condensado que tiene una conductividad total de 5 μS / cm.

Debido a que para realizar la medición es necesario "acondicionar" el condensado de retorno a un máximo de 122 ° F (50 ° C) y una baja presión de proceso es posible utilizar la celda de medición de conductividad CONDUMAX CLS15D de Endress+Hauser. Como esta agua proviene de una columna catiónica, es ácida y requiere un instrumento con un compensación de temperatura automática diseñado para el agua de catión ultrapura. En algunos casos, el cliente también puede querer medir el agua condensada antes de que entre en la columna, lo que dará una indicación de la condición de la columna de cationes y el sistema de tratamiento de agua. En este caso, se puede medir la diferencial de conductividad utilizando otra sensor adicional CONDUMAX CLS15D y un transmisor de conductividad de doble entrada LIQUILINE CM442 , ya que este analizador ofrece la flexibilidad de dos entradas de celda y diferentes señales de salida , análogas, protocoles digitales y contactos.