La eliminación de TOC gana importancia en la industria energética

Las turbinas de vapor de las centrales termoeléctricas modernas operan bajo presiones cada vez más elevadas a fin de optimizar la generación de energía. Los compuestos orgánicos que ingresan en el ciclo hídrico se descomponen en ácidos carboxílicos y en dióxido de carbono debido a las condiciones de alta temperatura y presión del proceso.Esto produce un aumento en la conductividad del vapor y una disminución en el pH del condensado. A fin de garantizar una operación sin alta conductividad y problemas de corrosión, es necesario cargar la caldera con agua libre de sales inorgánicas y de materia orgánica.

Por este motivo, los valores límite de contenido Total de Carbono Orgánico (TOC, por su sigla en inglés) se han vuelto cada vez más estrictos a lo largo de los años. En el pasado no existía ninguna especificación al respecto, sólo se aplicaba la regla de 10 – 10 – 10*. A partir de 1999, el TOC fue limitado a < 200 ppmm en Europa (Asociación Europea de Generación de Energía – VGB) y a < 100 ppmm en los Estados Unidos (Instituto de Investigación de Energía Eléctrica – EPRI). Muchos de los proyectos desarrollados en la actualidad están limitados a un contenido de TOC de tan sólo < 10 ppmm.

Otro importante aspecto a considerar es la fuente de agua cruda. Por motivos ecológicos, se hace cada vez más necesario utilizar recursos de agua superficial, como represas, lagos y ríos. El agua superficial siempre contiene una cantidad de diferentes compuestos orgánicos como ácidos húmicos, polisacáridos, compuestos hidrófobos naturales y compuestos de baja masa molar. Mientras que los valores de TOC del agua subterránea varían entre 1 y 5 ppm, los valores típicos de TOC de las aguas superficiales rondan entre 5 y 30 ppmm.

Una encuesta realizada en 1999 por DOC-Labor (Dr. S. Huber) evaluó a más de 100 centrales de generación eléctrica (basadas en el intercambio iónico) en Europa. Se observó que debido a la utilización de agua subterránea como agua de alimentación, el agua de alimentación de las calderas se encontró siempre dentro de los niveles requeridos según las especificaciones (sin acumulación de resina). Con agua superficial como agua de alimentación, sólo un 60% de las plantas operaban de acuerdo a las especificaciones de la VGB, un 10% de acuerdo a las especificaciones del EPRI y un 30% mostraron niveles de TOC mayores a 200 ppmm con el consiguiente problema de acumulación de resina.

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Las tecnologías tradicionales de tratamiento de agua superficial, como la floculación combinada con el filtrado mecánico y con carbono activo seguido del intercambio de iones, por lo general son capaces de mantener los niveles de TOC en un rango de entre 200 y 300 pmm. Desafortunadamente, un intercambio de iones inadecuado elimina los polisacáridos, los hidrófobos y los neutros en esta etapa de pretratamiento, y la acumulación de resina ocurre cuando las resinas se enfrentan a una gran cantidad de masa orgánica.

La combinación de ultrafiltrado con ósmosis inversa (RO) permite una mayor reducción del contenido de TOC en el agua de alimentación, llegando a niveles de alrededor de 100 ppmm. Mientras que el carbono orgánico particulado (POC) es relativamente fácil de eliminar, parte del carbono orgánico disuelto (DOC), en especial aquellos compuesto con bajo peso molecular y con poca o ninguna polaridad, puede pasar a través de las membranas de RO.

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Si se requieren valores de TOC por debajo de los 100 ppmm, entonces se debe optar por el uso de tecnologías mejoradas. Una de estas tecnologías, conocida como TOC-UV, utiliza luz ultravioleta a una frecuencia de cerca a 185 nm. Esta radiación UV no sólo rompe las uniones C-C, sino que también genera radicales OH y otros compuestos oxidantes que ayudan a la descomposición de compuestos orgánicos en ácidos carboxílicos o bien en dióxido de carbono, los cuales son eliminados más adelante en el proceso a través de un intercambio iónico de lecho mixto. Este tipo de luz UV se produce con lámparas UV especiales de baja a media presión.

Ovivo posee una gran experiencia tanto en proyectos de centrales eléctricas como en la producción de agua ultrapura para su uso en la industria de los semiconductores y por lo tanto posee el conocimiento necesario para afrontar los crecientes desafíos de la provisión de agua ultrapura para sistemas de calderas de alta presión. En este momento, estamos trabajando en un proyecto para un contratista europeo de ingeniería, adquisición y construcción (EPC) de gran escala. Una planta de tratamiento de agua de alimentación de calderas con una capacidad neta de 5 x 140 m³/h, usando una fuente de agua superficial, producirá agua desmineralizada con una concentración de TOC de menos de 10 ppmm, usando una combinación de nuestros sistemas de ultrafiltración sumergida, ósmosis inversa, TOC-UV e intercambio de iones.

*(> 10 MΩ·cm = < 0.1 µS/cm, < 10 ppmm SiO2, < 10 ppmm Na)

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