Desafío
Una central eléctrica de ciclo combinado 3x1, de 885 MW, en el este de EE. UU., buscaba mejorar la protección de los activos durante las operaciones cíclicas y, al mismo tiempo, maximizar la generación de energía a través de una mayor eficiencia del condensador de vapor de superficie. El cliente acudió a Veolia en busca de una solución. El equipo recomendó el uso del inhibidor de corrosión de película volátil patentado de Veolia, Polyamine Plus*.
Steamate* PAP7010 utiliza el producto químico de formación de película Polyamine Plus de Veolia y forma una película de barrera hidrofóbica sobre las superficies metálicas que protegen todas las superficies que entran en contacto con el agua y el vapor, incluidas las tuberías, la caldera/evaporador y el condensador de superficie. La tecnología de filmación minimiza las interrupciones y los costos de mantenimiento al mejorar el control de la corrosión tanto en línea como fuera de línea y limitar el transporte de óxidos metálicos a la caldera. La película de barrera hidrofóbica desarrollada por PAP7010 también tiene un impacto positivo en el rendimiento del condensador de superficie de vapor. La película promueve la condensación gota a gota en lugar de la condensación en forma de película (Figura 1), que se ha documentado que mejora la transferencia de calor. Nuestra investigación, en colaboración con el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés), demostró esta aplicación a escala de laboratorio (1), pero aún no se habían realizado aplicaciones de campo.
Solución
El equipo técnico de Veolia trabajó en estrecha colaboración con el cliente para desarrollar un plan para introducir Steamate* PAP7010 en el sistema de condensado que salía de la interrupción de primavera de la planta. Al mismo tiempo, el equipo implementó el programa de análisis avanzado de condensadores Empower* de Veolia. Empower se utilizaría como la herramienta de monitoreo digital crítica para evaluar la mejora de la eficiencia en el condensador durante el tratamiento. El objetivo era replicar los resultados de laboratorio observados durante el estudio del DOE en una aplicación de campo a gran escala. La planta de energía mejora la eficiencia del condensador a través de la condensación gota a gota con la película Polyamine Plus* ESTUDIO DE CASO I Potencia 2.
Se necesitaron aproximadamente 90 días para que todo el circuito de vapor se tratara completamente con la película utilizando un enfoque gradual y metódico para la introducción de la nueva química. Una vez que el sistema estuvo completamente pasivado, la mejora en la eficiencia del condensador fue medible y sostenida.
Resultado
El análisis avanzado de Empower calculó una mejora del 1,6 % en su factor de limpieza del condensador (CCF), un indicador de rendimiento estándar aprobado por la industria. La mejoría comenzó 3 meses después de iniciar el tratamiento con Polyamine Plus, cuando el sistema estaba completamente pasivado, como se ve en la Figura 1. Las ganancias de eficiencia del condensador son impresionantes si se tiene en cuenta que se lograron a plena carga durante el calor del verano, cuando las temperaturas del agua de enfriamiento de entrada estaban en su punto máximo. La mejora resultante en la eficiencia del condensador capturada por Empower produjo un exceso de ahorro de combustible anualizado superior a $50,000 por año, utilizando $2.50/MMBtu como costo promedio de combustible para el gas natural. El aumento de la eficiencia de la condensación gota a gota también redujo las emisiones de dióxido de carbono proyectadas de la chimenea de la estación en ~4,200 lbs./hr, o más de 16,500 MT CO2 por año si se considera la carga completa.
Como prueba adicional de que la transición de la condensación en forma de película a la gota tuvo un impacto positivo en el rendimiento de la generación de energía, el equipo graficó la contrapresión del condensador durante el año anterior a la adición de Polyamine Plus contra la contrapresión del condensador durante la aplicación. A temperaturas y carga similares del agua de enfriamiento de entrada, el condensador con película PAP7010 demostró una reducción de 0.5 in Hg (abs) (0.25 psi) en la contrapresión. Esta reducción se puede ver claramente en la Figura 2. La reducción de la contrapresión disminuye la entalpía de la salida de la turbina de vapor, lo que permite generar más energía.
La adición de Steamate PAP7010 al circuito de vapor de la planta de energía no solo mejoró los activos, sino que también produjo una mejora mensurable en la eficiencia del condensador. Las ganancias de eficiencia del condensador concuerdan con estudios de laboratorio previos que validan la capacidad de Polyamine Plus para facilitar la condensación gota a gota en el condensador de superficie de vapor y, por lo tanto, mejorar la transferencia de calor, brindando un valor operativo y ambiental significativo a los operadores.