Inhibitors for Boiler Scale Deposits

Inhibitors for Boiler Scale Deposits

Boiler water chemical treatment is necessary to prevent or control boiler scale deposits. Scale and sludge formation can cause tube failures, restrict circulation, reduce system efficiency, and compromise your boiler system’s reliability.

Boiler scale deposits form directly on heat transfer surfaces when constituent solubility limits are exceeded and the resulting compounds precipitate onto the tube surfaces. Deposits may contain calcium, magnesium, phosphate, iron, and silica. When calcium precipitates in the form of calcium carbonate, it forms a tenacious scale.

Boiler sludge forms when suspended materials present in the boiler water settle on, or adhere to, hot boiler tubes or other surfaces. El lodo por lo general consiste en compuestos como hidroxiapatita (también conocida como hidroxil fosfato de calcio) o serpentina (silicato de magnesio). Metal oxides normally result from condensate corrosion, but may also come from makeup water or feedwater system corrosion. They can form a hard tenacious deposit on tube surfaces, restricting heat transfer. También pueden ser adsorbidos por las partículas de lodo y convertirse en parte de este. Los óxidos metálicos típicamente están constituidos de hierro, pero pueden incluir cobre y otros componentes metálicos.

ChemTreat designs our scale inhibitors and deposition control treatment programs to prevent and control crystallization that causes boiler scale deposits to form. These programs also provide deposit dispersion and sludge conditioning.


Our customized programs for treating boiler scale deposits may include:

Fosfatos

Los programas de tratamiento con fosfato precipitan la dureza de calcio y magnesio del agua de alimentación de la caldera en la forma de hidroxiapatita y serpentina. Estos compuestos forman lodo, el cual, después de acondicionarse con polímeros, es retirado de la caldera mediante la purga. Cuando se mantiene un exceso considerable de ortofosfato soluble y de alcalinidad de hidróxido libre (cáustica) en el agua de la caldera, la formación de carbonato de calcio puede eliminarse casi por completo. Se añaden dispersantes poliméricos o acondicionadores de lodo con el fosfato para acondicionar el lodo y mejorar su extracción de la caldera.

ChemTreat’s phosphate scale inhibitors always include polymers either blended in the solution or as supplements to prevent boiler scale deposits from forming on heat transfer surfaces. Phosphate treatment programs are recommended for scale deposits in the following conditions:

  • Atención y pruebas poco frecuentes por parte del operador
  • Desaireación nula o deficiente del agua de alimentación
  • Se utilizan ablandadores de agua, pero el control dista de ser ideal
  • Se desean bajos costos de tratamiento
  • El diseño de la caldera, la presión operativa y las tasas de producción de vapor son compatibles con las químicas de precipitación

Debe tenerse cuidado cuando se usan inhibidores de incrustación con fosfato en las siguientes condiciones operativas:

  • Altos niveles de hierro (>0,5 ppm) en el agua de alimentación
  • Dureza del agua de alimentación superior a los lineamientos de la ASME (>1,0 ppm)
  • Feedwater economizers present
  • Exceptional boiler internal cleanliness required

Polímeros

Los polielectrolitos, comúnmente conocidos como polímeros, se utilizan en casi todos los programas de tratamiento de agua de calderas, ya sea solos o en combinación con otros componentes, como fosfatos o quelantes. En los últimos 30 años, ha evolucionado el uso de químicas totalmente consistentes en polímeros para el agua interna de calderas de baja y mediana presión. Esta evolución ha sido fomentada por el desarrollo de polímeros hidrolíticamente estables, pesos moleculares óptimos, funcionalidad específica para secuestrar la dureza y dispersar óxido e hidróxido de hierro, y la capacidad para analizar con exactitud los residuales de activo de los polímeros. El perfeccionamiento en la química de polímeros, combinados con mejores tecnologías de producción de agua de reposición consistente y de alta calidad para las calderas, han permitido la implementación generalizada de tratamientos totalmente basados en polímeros. El método de todo polímeros, aunque no puede aplicarse en todos los sistemas de calderas, sí tiene ventajas con respecto a los programas con fosfato y quelantes cuando se aplica de modo correcto.

Polymer and Phosphate Treatment

Los polímeros para agua de calderas funcionan como dispersantes y secuestrantes débiles. La química de fosfato trabaja precipitando el calcio, como cualquiera de varios compuestos insolubles de fosfato de calcio. Este material puede depositarse sobre los tubos o en las superficies de los tambores (drums), y su acumulación puede impedir la transferencia de calor en los tubos generadores y causar fallos en estos. Los polímeros pueden usarse en combinación con programas de fosfato para acondicionar los compuestos precipitados, evitar que se acumulen y ayudar en su eliminación de la caldera.

Desafortunadamente, no es posible purgar todos los materiales insolubles de la caldera con una cantidad limitada de purga. Por lo tanto, por lo general se encuentran diversos grados de depósitos en las calderas tratadas con fosfato en las que ha ocurrido incursión de dureza. Muchas plantas consideran indeseable el material insoluble generado por los programas de tratamiento con fosfato. Los quelantes forman compuestos solubles con calcio y magnesio durante las excursiones de dureza, siempre y cuando haya suficiente quelante libre presente. Surgen problemas con las químicas quelantes por la mala estabilidad hidrolítica del EDTA libre, el quelante de uso más común para agua de calderas. La incapacidad para mantener un residual libre puede causar la formación de incrustaciones duras durante estas inestabilidades. Los quelantes pueden ser muy agresivos para el metal de la caldera si se alimentan en exceso o en el lugar incorrecto.

All-Polymer Treatment

Una química todo polímero puede superar las desventajas de los programas tipo fosfato y de quelantes. Los polímeros secuestran la dureza, formando compuestos solubles. Algunos polímeros disponibles comercialmente se vuelven insolubles al exponerse a condiciones de alta dureza de calcio. Los polímeros también dispersan materiales insolubles. (Los secuestrantes débiles no son agresivos con las metalurgias de las calderas y es posible mantener y medir los residuales libres).

La línea de productos de ChemTreat para agua de calderas incluye fosfato con polímero, quelante con polímero, fosfato con polímero trazados y productos todo polímero. The polymers utilized in these products are optimized for molecular weight, thermal hydrolytic stability, and functionality specific to dispersion and sequestration. La mayoría de los productos contiene una mezcla de dos polímeros, lo que nos permite incorporar las mejores funcionalidades de los polímeros en un producto específico. Las aplicaciones de polímero se limitan a presiones operativas de caldera inferiores a 900 psig. Operating pressure/temperature, feedwater quality, and boiler cleanliness dictate dosage requirements.

Quelantes

La quelación depende del secuestro de iones, en el que químicas como calcio, magnesio y hierro, se unen y mantienen en un estado soluble. Es más fácil obtener calderas más limpias con quelantes que con cualquier otra forma de tratamiento precipitante. Sin embargo, los quelantes tienden a ser más costosos que los programas de fosfato, ya que reaccionan mol con mol. Además, los requisitos de control y pruebas para la quelación son más estrictos y exigentes que para los fosfatos. Los programas de tratamiento con quelantes por lo general tienen las siguientes condiciones:

  • Niveles de oxígeno disuelto inferiores a 25 ppb.
  • Eliminación de calcio y magnesio a menos de 0,5 ppm como carbonato de calcio.
  • Eliminación de sílice y/o alcalinidad del agua de reposición.
  • Los requisitos operativos y de producción de vapor de la planta impiden el uso de un programa de precipitación.
  • El diseño de la caldera impide el uso de un tratamiento con fosfato.

Because complete chelation is theoretically never attained, ChemTreat incorporates polymeric dispersants in all chelant-based programs to assist in preventing iron and mineral boiler scale deposits. Dado que las reacciones quelantes predominantes ocurren en el agua de alimentación de la caldera y no en el agua de la caldera, hay que tener mucho cuidado al seleccionar los puntos de alimentación química apropiados. Los ingenieros de campo de ChemTreat son expertos en aplicar tecnologías quelantes a todo tipo de sistemas de calderas.

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