Sonda de radiofrecuencia capacitiva con revestimiento completo como solución segura para la limpieza de gases de combustión
En caso de avería, los sensores de nivel no sólo ocasionan costes por las paradas del proceso, sino que su sustitución y puesta en marcha resultan costosas.
En las centrales eléctricas, las exigencias a los sensores de nivel son muy elevadas, ya que muy a menudo están expuestos a medios agresivos como óxidos de azufre y metales pesados o incluso ácidos. Si los interruptores de nivel se utilizan para la detección de polvo en la limpieza de gases de combustión, deben construirse de forma resistente para generar un tiempo de funcionamiento suficiente. En no pocas ocasiones, los costes de mantenimiento o sustitución de los sensores son muy elevados porque la calidad de los sensores de nivel instalados en el proceso no cumple los requisitos y sólo alcanzan tiempos de ejecución cortos. Esto es particularmente válido para las tareas de medición en la limpieza de los gases de combustión en las plantas de conversión de residuos en energía.
Limpieza de los gases de combustión en las plantas de producción de energía a partir de los residuos
Una planta de producción de energía a partir de residuos en Alemania tenía problemas de corrosión grave en sus detectores de nivel dentro de los procesos de limpieza de gases de combustión. Los gases de combustión contienen diversos contaminantes, como dióxido de carbono y monóxido de carbono, dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, ácido clorhídrico, metales pesados, dioxinas, así como cenizas volantes u hollín. Son partículas predominantemente parecidas al polvo con diferentes tamaños de grano. Debido a los medios agresivos que surgen en los contenedores de proceso, la tecnología de sensores instalada se vio gravemente atacada. En particular, los voladizos, que están directamente expuestos a los polvos de los filtros, estaban corroídos hasta tal punto que mostraban un mal funcionamiento después de 1 ó 2 años.
Las principales tareas durante la limpieza de los gases de combustión son la desnitrificación, la eliminación del polvo y la desulfuración. Dependiendo de la planta, éstas tienen lugar en varias etapas. En la planta de conversión de residuos en energía, los gases de combustión se producen durante la incineración y pasan por el precipitador electrostático como primera etapa de limpieza. Aquí se separan los metales pesados ligados a los polvos finos y ultrafinos. A continuación, se llevan a cabo dos etapas de lavado, en las que se eliminan los compuestos de cloro, los compuestos de inundación y el ácido sulfúrico. Esto también produce el altamente agresivo ácido clorhídrico como residuo. El proceso continúa con el proceso de limpieza catalítica para la separación de óxidos de nitrógeno, dioxinas y furanos y termina en el adsorbedor de flujo arrastrado. Esta es la última etapa de limpieza antes de la chimenea y se utiliza para la separación residual de las cantidades restantes de metales pesados y contaminantes. Sólo después de que los gases de combustión hayan pasado por el sistema de limpieza de gases de combustión de varias etapas se permite que el aire de escape limpio pase por la chimenea.
La capacidad de estas plantas puede oscilar entre unos pocos miles y varios cientos de miles de metros cúbicos de gases de combustión por hora. Para la separación del polvo del filtro en el sistema de limpieza de gases de combustión, se requiere un sistema de detección de contrapresión consistente para garantizar la seguridad de la planta allí. Si la resistencia no es suficiente, las sondas suelen fallar tras un corto ciclo de vida. Incluso los sensores con extensiones de acero inoxidable son atacados o dañados en este entorno de proceso agresivo. Productos químicos como el azufre, el ácido clorhídrico y el cloro son demasiado agresivos para el acero inoxidable en estas aplicaciones. Un fallo en la tecnología de los sensores de medición siempre supone la interrupción de los procesos y da lugar a una sustitución de los dispositivos que requiere mucho tiempo y dinero.
Mayor vida útil gracias a la mayor resistencia a la corrosión
UWT ha perfeccionado el interruptor de nivel capacitivo para estas tareas de medición en el desempolvado de gases de combustión, de modo que pueda hacer frente a las exigentes condiciones. Todas las partes del sensor que entran en contacto con el proceso han sido diseñadas para ser completamente resistentes a la corrosión. Por un lado, la extensión de radiofrecuencia se recubrió con PFA y, por otro, parte de la rosca de conexión al proceso se hizo completamente de PTFE para que todas las partes en contacto con el proceso estén protegidas contra la corrosión.
Extensión de la sonda con revestimiento completo de PFA
La extensión del interruptor de nivel RFnivo® está totalmente recubierto de PFA. Es resistente a casi todos los productos químicos y presenta una resistencia a la temperatura de hasta 240°C. A diferencia de un revestimiento por pulverización, el revestimiento de la sonda RF es hasta 1,5 mm más grueso y, por tanto, tiene más protección en aplicaciones abrasivas.
El RFnivo® 3100 con extensión de sonda totalmente revestido de PFA es, por lo tanto, ideal para la medición de nivel puntual en los procesos de limpieza de gases de combustión. Funciona como un detector de nivel lleno y puede instalarse de forma flexible en vertical, horizontal o en ángulo. Mide la capacitancia entre la sonda y la pared del vaso. Si la extensión está cubierto de producto, esto cambia la capacitancia. El punto de conmutación se emite como una señal en la electrónica.
En la planta de conversión de residuos en energía, el RFnivo® se instaló como detector de reflujo en el separador del precipitador electrostático.
Todos los tipos de dispositivos de radiofrecuencia tienen una compensación activa de adherencias, que hace que la sonda sea insensible a los depósitos de material en la extensión. Esto aumenta aún más la fiabilidad funcional del interruptor capacitivo. Esta tecnología Active Shield no se ve perjudicada por el revestimiento de PFA y el apelmazamiento, que puede producirse durante la medición de polvo fino, y se compensa eficazmente. Además, el revestimiento de PFA contrarresta la adherencia. De este modo, tenemos protección contra la corrosión, la adherencia y la abrasión. Los resultados de las mediciones no se ven influidos negativamente por el revestimiento. Al mismo tiempo, el sensor es lo suficientemente sensible para detectar los polvos finos en los procesos de limpieza de los gases de combustión. La detección de materiales a partir de un valor DK > 1,5 es posible sin problemas.
Rosca de conexión al proceso de PTFE
Para garantizar una protección completa de la extensión de la sonda que está en contacto con el proceso, la parte de la rosca de la conexión al proceso que se conecta a la extensión está hecha completamente de PTFE. Así, todas las partes en contacto con el proceso tienen suficiente protección. De este modo, la sonda de radiofrecuencia revestida también podría insertarse en los contenedores intermedios para el almacenamiento de polvo de filtro y cenizas volantes como un detector de nivel lleno. Aquí también se encuentran las altas dosis de condensado de ácido clorhídrico, que atacaron la tecnología de medición anterior hasta tal punto que algunos de las extensiones se cayeron. Con la ayuda del revestimiento completo de PFA y la rosca de conexión de PTFE, estos productos químicos ya no son un obstáculo. El RFnivo® 3100 con extensión de sonda totalmente revestido puede construirse con longitudes de brazo desde 200 mm hasta 1500 mm y, por tanto, puede utilizarse de forma flexible.
De la familia de los plásticos, el PTFE es el material más resistente a los productos químicos básicos. A excepción de los compuestos líquidos de sodio y flúor, el PTFE es resistente a casi todos los medios, incluso a altas temperaturas. Así, la corrosión en la propia rosca se reduce muchas veces gracias a la construcción especial con Teflon®. Debido a la tensión superficial extremadamente baja del PTFE, tampoco se adhieren a la rosca de la conexión al proceso materiales similares al polvo procedentes de los filtros de gases de combustión. Además, el interruptor de nivel RF capacitivo ofrece una capacidad de carga especialmente alta incluso en la versión estándar. Si hay sobrepresión en el recipiente de proceso, ésta puede ser de hasta 25bar para el uso de la sonda RF.
El RFnivo® capacitivo fue especialmente diseñado para la detección de nivel de sólidos. Debido a la alineación individual, tiene una muy buena funcionalidad en la detección de nivel de partículas de polvo con diferentes tamaños de grano.
Tecnologías que marcan tendencia en la eliminación del polvo de los gases de combustión
La puesta en marcha fue posible en pocos minutos sin que el operario tuviera que profundizar en las relaciones físicas de un principio de medición capacitivo. La electrónica del RFnivo® hace que la puesta en marcha sea, en general, sencilla y fácil de usar. Una vez instalada la sonda y conectada la tensión de alimentación, se calibra automáticamente y señala si hay un mal funcionamiento de la sonda mediante un autocontrol que se ejecuta en segundo plano. La pantalla del sistema electrónico muestra si la calibración se ha realizado correctamente y si la sonda tiene el estado de conmutación adecuado para la aplicación. Además, se muestra la capacidad medida actualmente (en pF picofaradios). Esto permite al operador sacar conclusiones sobre la sensibilidad requerida.
Para cumplir los requisitos medioambientales cada vez más estrictos, MHKW busca constantemente tecnologías innovadoras para mantener sus plantas al día.
El sensor RF capacitivo con recubrimiento completo es una nueva solución segura para todas las plantas en las que hay aplicaciones con un entorno de proceso especialmente agresivo. Esto es, por ejemplo, donde se realiza la limpieza de los gases de combustión. Además de las centrales de residuos, se incluyen las de biomasa, las de turba y las de carbón. La mejora de la protección contra la corrosión de los sensores de medición en determinados procesos de limpieza de los gases de combustión es también una cuestión importante para la incineración de lodos en las plantas químicas y para los aserraderos con plantas de incineración integradas para la generación de energía.
