Prevención de la corrosión en calderas de biomasa y de residuos, y en incineradoras de residuos

Prolongación de la vida útil de los tubos en calderas de biomasa y de residuos, y en incineradoras de residuos

Proporcionamos una solución de protección mediante una aleación metálica resistente a la corrosión para incineradoras de residuos y calderas de biomasa y de residuos. Estas calderas, diseñadas habitualmente para instalaciones medianas o grandes, producen vapor mediante la combustión de biomasa, biomasa reciclada o residuos industriales o urbanos pretratados. La flexibilidad en cuanto al uso de combustibles permite reducir los costes asociados y aporta flexibilidad operativa.

Sin embargo, el uso mixto de combustibles genera entornos extremos que pueden predisponer a que los equipos sufran daños. Existe una gran variedad de diseños de calderas: de parrilla horizontal, de parrilla inclinada, con horno oscilante, con horno rotativo, con alimentador (stoker) bajo parrilla, con horno de alimentación cruzada, con alimentador (stoker) sobre parrilla, de lecho fluidizado burbujeante, de lecho fluidizado circulante, con quemadores en las paredes laterales y con quemadores en la parte superior.

La erosión es el principal problema para las calderas de lecho fluidizado circulante (LFC), ya que por ellas circulan partículas sólidas (por ejemplo, del propio lecho, de combustible y de cenizas). La mayoría de los diseños de calderas LFC incorporan protección refractaria en la zona del horno para mitigar los daños. También se aplica un revestimiento resistente a la erosión en las superficies del evaporador para evitar que los tubos pierdan grosor. Si se usan combustibles que contengan plásticos y otras sustancias químicas, pueden generarse cloro, azufre y otros álcalis y metales pesados, lo que incrementará sensiblemente la velocidad de pérdida de grosor asociada a los mecanismos de corrosión.

Sin los cuidados preventivos adecuados, estas condiciones pueden provocar paradas imprevistas y elevar los costes de mantenimiento, lo que reducirá la eficiencia y las ventajas en cuanto a emisiones de estas calderas. Sin embargo, las soluciones de mejora de materiales ofrecidas por IGS pueden prolongar y mejorar la vida útil de las calderas de residuos (WTE, por sus siglas en inglés).

Mecanismos de corrosión en las calderas WTE y de biomasa

Para aumentar la eficiencia de las calderas WTE, es necesario incrementar la presión y la temperatura en el interior de los tubos de las calderas. La combinación del uso de nuevos tipos de combustible que contienen mayores concentraciones de agentes corrosivos y de este aumento de la temperatura y la presión puede conducir al ablandamiento de los materiales. La corrosión en la cara expuesta al fuego comienza en las superficies de acero desprotegidas donde se produce el intercambio de calor en los sobrecalentadores, con la consiguiente disminución de la resistencia a la erosión.

La mayoría de los mecanismos de protección contra la corrosión se basan en generar una barrera anticorrosión en el metal base mediante la formación de una capa de óxido. El problema en el interior de las calderas WTE es que esta capa se erosiona con rapidez y fuerza la formación de una nueva capa, lo que conduce al fenómeno de corrosión por erosión. El adelgazamiento debido a lacorrosión por erosión puede producirse rápidamente en condiciones extremas combinadas con materiales blandos o con baja resistencia a la erosión.

Corrosión por cloro a alta temperatura en calderas WTE y de biomasa

Las especies cloradas son responsables en gran medida de la corrosión a alta temperatura en las calderas de residuos y de biomasa. Las especies cloradas se disuelven en los gases de combustión durante la quema del combustible. Las sales de cloro saturadas se condensan en las superficies relativamente frías del intercambiador de calor (trampa de frío), lo que puede provocar directamente la corrosión de las superficies metálicas. La presión parcial de las sales de cloro cerca de la superficie de acero aumenta en los lugares en los que el flujo de calor es elevado; esto incrementa la reactividad de los cloruros y favorece la corrosión.

La reacción entre los cloruros y el hierro de la superficie del acero produce cloruro de hierro. La presión parcial del cloruro de hierro gaseoso es alta, lo que hace que se difunda en las incrustaciones, donde entra en contacto con oxígeno y forma óxidos de hierro (Fe2O3 y Fe3O4). La corrosión por cloro se suele denominar oxidación activa. El cloro liberado se vuelve a difundir en el acero y refuerza el ataque corrosivo. El resultado es la formación de una capa de cloruro de hierro directamente sobre la superficie de los tubos, seguida de una capa gruesa de óxidos de hierro a través de la cual suelen penetrar sales de cloro.

Cabe destacar que, a pesar de lo expuesto anteriormente, el contenido de especies cloradas en los gases de combustión no incide tanto en la intensidad de la corrosión a alta temperatura como el contenido de cloruros específicos en las incrustaciones y la densidad del flujo de calor en la pared de los tubos.

Corrosión en caliente por sales fundidas en calderas WTE e incineradoras de residuos

El proceso de corrosión en caliente por sales fundidas comienza de forma similar al de corrosión a alta temperatura explicado anteriormente, con la condición adicional de que la temperatura de la superficie de los tubos debe ser superior al punto de fusión de las sales precipitadas, lo que provoca que las sales se fundan directamente sobre la superficie metálica. Las sales fundidas resultantes disuelven las capas de óxido existentes, lo que permite que el cloro gaseoso corrosivo se difunda en la superficie metálica. Además, las sales fundidas calientes también alteran la estructura de las incrustaciones, haciendo que pasen de ser porosas a ser densas, lo que provoca la retención del cloruro de hierro y evita su exposición al oxígeno gaseoso, favoreciendo la corrosión por cloro.

La corrosión por picaduras es un mecanismo aún más peligroso asociado a las sales fundidas puesto que reaccionan directamente con el acero como si fueran un electrolito líquido y se difunden en él.

Corrosión por punto de rocío en calderas WTE y de biomasa

Cuando la temperatura de los gases de combustión disminuye, los gases presentes en el ambiente alcanzan la saturación y se comienzan a condensar gotas de líquido sobre las superficies. La temperatura de saturación depende de la carga de las especies gaseosas correspondientes y, en el caso del ácido sulfúrico, de la humedad de los gases de combustión. Los electrolitos líquidos forman puntos húmedos en las superficies, provocando una corrosión generalizada y la pérdida de material en forma de picaduras o de manera casi uniforme. En las plantas de valorización energética de residuos, la corrosión por punto de rocío es menos frecuente que en las centrales térmicas de carbón, ya que el SO3 reacciona con especies cloradas y eso reduce la probabilidad de que se forme ácido sulfúrico.

Experiencia en protección de calderas WTE frente a la corrosión y la erosión

La protección refractaria es la primera defensa contra los gases de combustión corrosivos y también puede ofrecer excelentes propiedades de resistencia a la erosión; no obstante, presenta limitaciones en cuanto a las propiedades de intercambio de calor, ya que su eficiencia térmica es baja. Pueden utilizarse aleaciones refractarias, pero, debido al elevado coste de los materiales y a su limitada resistencia a la erosión, la aplicación de una capa de protección superficial suele ser una solución más rentable.

El uso de revestimientos cerámicos finos puede parecer un método atractivo; sin embargo, los diferentes coeficientes de dilatación y la fragilidad de dichos revestimientos hacen que sea una solución poco fiable. Los revestimientos tienden a agrietarse y, además, puede producirse corrosión bajo la capa protectora y hacer que esta se desprenda.

La mayoría de las aleaciones duras depositadas mediante soldadura son muy propensas a agrietarse, y esas grietas pueden propagarse por el metal base. Estas soluciones deben evitarse en componentes presurizados, pero pueden utilizarse en estructuras mecánicas.

Una de las fortalezas de IGS es que seleccionamos nuestros materiales de protección mediante un análisis exhaustivo de los mecanismos de deterioro presentes en el entorno específico de su equipo. Nuestras soluciones cumplen su misión en las condiciones de esa caldera concreta y mitigan la corrosión y la erosión. Aplicamos nuestros materiales de protección en cuestión de días, durante sus períodos de parada prevista de la actividad. La enorme movilidad de nuestro equipo internacional de técnicos expertos y cualificados nos permite ofrecer las soluciones más cómodas y eficaces para su equipo.

Revestimientos por pulverización metálica HVTS resistentes a la corrosión por erosión

Llevamos aplicando revestimientos HVTS con éxito desde hace décadas para mejorar la resistencia a la corrosión de calderas de carbón, lignito y otros combustibles. Hemos diseñado nuestra técnica HVTS para aplicar una capa metálica de muy baja permeabilidad que mejora la protección del metal base en ambientes corrosivos. Esta tecnología permite usar un alambre solido o con núcleo, lo que posibilita modificar los materiales con facilidad en comparación con las tecnologías que dependen de los alambres solidos disponibles en el mercado. Dado que el proceso no produce ningún tipo de dilución del metal base, la calidad del revestimiento no resulta afectada.

IGS aporta décadas de experiencia para poner a su disposición tecnologías óptimas y de máxima eficiencia para la aplicación sobre el terreno:

  • Nos esforzamos por reducir la planificación de la ruta crítica tanto como sea posible y cumplir los plazos a los que nos comprometemos. IGS cuenta con equipos de alta calidad y personal técnico fiable, y cumple íntegramente todos los requisitos y normas en materia de medio ambiente, salud y seguridad.
  • Estamos familiarizados con las condiciones más complejas y los ambientes más rigurosos.
  • La seguridad es una prioridad para IGS. Ya sea durante el montaje de andamios, la limpieza o en cualquier otro momento, aplicamos un sistema de seguridad proactivo y multinivel para garantizar un entorno de trabajo seguro para nuestros empleados y todas las personas que estén en las inmediaciones.

Integrated Global Services Europe presta servicios de revestimiento por pulverización térmica in situ en el interior de calderas WTE y calderas de biomasa de lecho fluidizado burbujeante (LFB). Desarrollamos nuestra actividad en todos los países de Europa (incluidos Reino Unido, Alemania, Países Bajos, Italia, Suiza y Francia) y coordinamos los trabajos desde nuestro centro de operaciones en la República Checa. Aplicamos revestimientos por pulverización en Estados Unidos, Oriente Medio, Japón, Sudeste Asiático y África.

Déjenos una nota o inicie un chat con un operador para obtener más información sobre nuestra oferta en materia de protección contra la corrosión y la erosión en calderas WTE y de biomasa.

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