Medidor de fluxo eletromagnético para FGD Slurry e água de refrigeração em usinas a carvão.

Uma usina termelétrica a carvão supercrítica de 2*600 MW na China Central, fornecendo eletricidade de base para a rede provincial com uma capacidade de geração anual de aproximadamente 7,2 bilhões de kWh, selecionou a Fábrica de Instrumentos Xi'an Qinwei para resolver problemas crônicos de confiabilidade de medição de vazão em seu sistema de Dessulfurização de Gases de Combustão (FGD) e ciclo de água-vapor. A usina opera tecnologia FGD de calcário-gesso úmido para atingir >98% de eficiência de remoção de SO₂, em conformidade com os padrões de emissão ultrabaixa da China (SO₂ < 35 mg/Nm³).

Locais críticos de medição de vazão incluem: alimentação de lama de calcário para o absorvedor (20–30% em peso de sólidos, altamente abrasivo), descarga de lama de sangria de gesso, reposição de água de processo, fornecimento de água desmineralizada para a caldeira (condutividade < 5 µS/cm), água de resfriamento do condensador (sistema de circulação única, 45.000 m³/h por unidade) e distribuição de água de serviço. A confiabilidade da medição impacta diretamente o relatório de conformidade ambiental, o controle de estequiometria química e o gerenciamento da química da água da caldeira.

• Abrasão extrema na lama FGD: Lama de calcário com 25–30% em peso de partículas de carbonato de cálcio (D50 ≈ 45 µm) é inerentemente abrasiva. Medidores de vazão eletromagnéticos com revestimento de borracha anteriores em serviço de lama sofreram desgaste do revestimento em 14–18 meses, expondo o corpo do medidor à lama corrosiva (pH 5,0–5,8 com cloretos dissolvidos de até 20.000 ppm do teor de cloro do carvão). Duas substituições de corpo de medidor em 3 anos custaram ¥180.000 cada em materiais e mão de obra de instalação.
• Falha na medição de baixa condutividade: Água desmineralizada (água de condensado e de alimentação da caldeira) tem condutividade abaixo de 5 µS/cm – aproximando-se do limite teórico de medição para medidores de vazão eletromagnéticos. Os medidores anteriores apresentaram queda intermitente de sinal durante a operação noturna de baixa vazão (< 20% da vazão máxima), causando oscilações no controle do nível do tambor da caldeira e disparando alarmes desnecessários de baixa vazão.
• Custos de instalação de grande diâmetro: As linhas de água de resfriamento do condensador (DN1200, 45.000 m³/h) exigiram medidores do tipo inserção devido ao custo proibitivo de medidores de vazão magnéticos de corpo pleno. Medidores de inserção sofreram sensibilidade ao perfil de velocidade, com medições variando ±12% dependendo da profundidade de inserção e distúrbio a montante de válvulas borboleta parcialmente abertas.
• Incrustação de gesso e perda de sinal: A incrustação de sulfato de cálcio nos eletrodos na linha de sangria de gesso isolou progressivamente a superfície de medição, causando uma atenuação da amplitude do sinal em 40–60% ao longo de 4–6 semanas. Era necessária limpeza mensal dos eletrodos, envolvendo isolamento do sistema e desincrustação mecânica.

A Fábrica de Instrumentos Xi'an Qinwei forneceu uma solução de medidor de vazão eletromagnético multiconfiguração adaptada aos desafios únicos de cada ponto de medição, aproveitando o princípio de medição da Lei de Faraday – inerentemente independente da densidade do fluido, concentração de sólidos e viscosidade – que é idealmente adequado para aplicações de lama e água de baixa condutividade onde medidores mecânicos e ultrassônicos falham.

• Revestimento Cerâmico (Al₂O₃) – Linhas de Lama FGD: Para as aplicações de lama de calcário e gesso, especificamos um revestimento cerâmico de óxido de alumínio 99,7% puro com dureza Vickers superior a 1.600 HV – aproximadamente 10* mais duro que PTFE e 20* mais duro que borracha dura. Revestimentos cerâmicos são virtualmente imunes ao desgaste abrasivo de partículas de carbonato de cálcio e sulfato de cálcio, projetando uma vida útil superior a 10 anos mesmo sob serviço contínuo de lama. A superfície cerâmica também é quimicamente inerte ao ambiente FGD ácido e rico em cloretos.
• Pré-amplificador de Alta Impedância – Serviço de Água Desmineralizada: Para a aplicação de água de alimentação da caldeira de baixa condutividade, a Xi'an Qinwei incorporou um pré-amplificador de alta impedância integrado diretamente no alojamento do sensor, aumentando a impedância de entrada do eletrodo para >10¹² Ω. Isso permite aquisição de sinal estável em fluidos com condutividade tão baixa quanto 1 µS/cm – bem abaixo da especificação da usina de 5 µS/cm – garantindo medição contínua e sem desvios, mesmo durante a operação noturna de baixa vazão.
• Eletrodos de Aterramento e Medição Hastelloy C-276 – Linhas de Lama: Resistência combinada à corrosão-erosão contra o ambiente FGD ácido e com alto teor de cloreto. O teor de molibdênio do Hastelloy C-276 fornece resistência à corrosão por pites equivalente a um PREN (Número Equivalente de Resistência à Corrosão por Pites) superior a 45, em comparação com 25 para 316L SS.
• Corpo Forjado de Alta Pressão – Água de Alimentação da Caldeira: Para a linha de água de alimentação de alta pressão DN300 a 15–18 MPa e 180°C, foi fornecido um corpo de medidor de aço carbono forjado com conexões de extremidade de solda de topo, em conformidade com a preparação de extremidade de solda ASME B16.25 e testado hidrostáticamente a 1,5* pressão de projeto. O revestimento de PTFE foi classificado para serviço contínuo a 180°C.
• Integração Modbus RTU com DCS: Todos os medidores foram integrados ao sistema de controle distribuído da usina via RS485 Modbus RTU, fornecendo dados de vazão em tempo real, acumulação de totalizador para relatórios ambientais mensais (vazão de lama FGD * remoção de SO₂ = verificação de conformidade) e alarmes de diagnóstico para detecção de tubo vazio e monitoramento da condição de revestimento do eletrodo.

O medidor de lama de calcário DN150 foi instalado em uma seção vertical de fluxo ascendente para garantir condições de tubo cheio – um requisito crítico dada a tendência da lama de assentar e formar fluxo estratificado em tubos horizontais em velocidades abaixo de 1,5 m/s. Foram fornecidos trechos de tubo retos de 10D a montante e 5D a jusante. A fragilidade inerente do revestimento cerâmico exigiu manuseio cuidadoso durante a instalação: os parafusos da flange foram torquados em sequência cruzada para 80 N·m usando uma chave de torque calibrada. O medidor de água de alimentação de alta pressão foi instalado com conexões de solda de topo por soldadores certificados qualificados pela ASME, com tratamento térmico pós-soldagem e inspeção radiográfica das soldas antes do teste hidrostático.