Propriedades ideais da água na rede de aquecimento urbano graças à tecnologia de vácuo de última geração

A qualidade da água nos circuitos de uma rede de aquecimento urbano é um fator decisivo na vida útil das tubulações da rede. Para evitar a corrosão das tubulações de aço preto, é preciso usar água desmineralizada ou permeado como meio de transferência de calor. Com a consultoria da Busch Vacuum Solutions, a empresa de serviços elétricos Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG encontrou uma solução perfeita para a remoção de oxigênio e dióxido de carbono do circuito de água usando tecnologia de vácuo de última geração. Uma planta de osmose reversa ainda é usada para dessalinizar a água. Com o recém-desenvolvido sistema de desgaseificação, a empresa encontrou uma tecnologia extremamente eficiente e segura que aumentará significativamente a vida útil das tubulações de aço preto da rede.

Sobre a Elektrizitätswerke Mittelbaden

Com suas quatro unidades em Lahr, Offenburg, Hausach e Kehl, a empresa de serviços elétricos Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG fornece energia para quase 300.000 moradores. Atualmente, a unidade de Offenburg também opera redes de aquecimento urbano que fornecem calor para 900 residências. A água alimentada na rede de aquecimento urbano atua como meio de transferência de calor, que é aquecido a 80 °C com calor residual de uma unidade de cogeração. O sistema de aquecimento urbano se encontra atualmente em expansão. Uma terceira rede iniciará a operação em 2021, enquanto uma quarta está em fase de planejamento.

Uso da tecnologia de vácuo no aquecimento urbano

Juntas, ambas as redes de aquecimento urbano existentes têm quase cinco quilômetros de comprimento e consistem em tubulações de aço preto termicamente isoladas. Para garantir a maior vida útil possível dos tubos, a primeira etapa envolve a redução do valor de pH da água para 0 em uma unidade de amaciamento de água. A condutividade elétrica da água é então reduzida para o valor ideal de oito a nove microsiemens por centímetro cúbico (μs/cm³) em uma planta de osmose reversa. No passado, os vapores, que consistem principalmente em oxigênio e baixas quantidades de dióxido de carbono, eram aspirados usando um sistema de desgaseificação. Essas unidades eram equipadas com bombas de vácuo de anel líquido. Para Tobias Friedemann, especialista em tecnologia da empresa, este tipo de suprimento de vácuo não era uma solução satisfatória. As bombas de vácuo exigiam água como fluido de operação. Os custos para a água doce necessária chegavam a 3.000 euros anualmente. Quando o antigo fornecedor dos sistemas de desgaseificação parou de oferecer o serviço, Tobias Friedemann começou a analisar o mercado em busca de alternativas. Por razões ambientais, usar produtos químicos para tratar a água na empresa de serviços elétricos em Offenburg não era uma alternativa legítima. Além disso, o uso de produtos químicos é complicado porque a dosagem e a composição dos produtos químicos podem causar reações indesejáveis, o que, por sua vez, pode prejudicar a qualidade da água.

Vantagens de um sistema térmico de desgaseificação da Busch

Após extensas pesquisas, Tobias Friedemann finalmente descobriu a Busch Vacuum Solutions. Os engenheiros de processo da Busch desenvolveram um sistema térmico de desgaseificação completamente novo, usando a última geração de bombas de vácuo de garras MINKcontroladas por frequência como elemento central.

Durante a operação de 24 horas, 1.000 litros de água por hora são constantemente alimentados do circuito no sistema de desgaseificação. A água é pulverizada em um vaso de vácuo. A pulverização da água e os elementos de enchimento no tanque criam a maior área de superfície possível para a água, permitindo que os vapores sejam aspirados de maneira eficiente pela bomba de vácuo. Assim, a água desgaseificada pode ser devolvida ao circuito através do sistema de controle, seja diretamente ou utilizando um reservatório. Um desafio para os engenheiros de processo foi o espaço confinado na sala diretamente ao lado da unidade de cogeração. A solução encontrada é um sistema de desgaseificação compacto em uma estrutura (Fig. 1) que abrange todos os componentes, incluindo o sistema de controle. A ligação ao fornecimento de calor foi realizada de tal forma que o sistema de desgaseificação possa tratar alternadamente a água de ambas as redes de aquecimento urbano em operação.

O sistema de desgaseificação da Busch foi colocado em operação no início de 2020 e, desde então, realiza a desgaseificação da água continuamente para duas redes de aquecimento urbano com 1,8 e 2,8 quilômetros de comprimento, com um volume total de 300 metros cúbicos de água. Para Tobias Friedemann, as vantagens do novo sistema de desgaseificação são óbvias. Ao usar as bombas de vácuo de garras MINK, ele não precisa mais de água doce como fluido de operação. Dessa maneira ele economiza custos de instalação para alimentação e remoção e, o mais importante, os custos para a própria água. As bombas de vácuo de garras MINK funcionam totalmente a seco. Isso significa que elas não precisam de água ou qualquer outro fluido de operação para comprimir ou extrair vapores. Além disso, as bombas geram de maneira confiável o nível de vácuo desejado no recipiente de desgaseificação. Este processo é independente da quantidade de água ou sua temperatura. Um variador de velocidade permite que a bomba de vácuo se ajuste com precisão às condições da água e forneça exatamente o nível de vácuo desejado, conforme a demanda. As bombas de vácuo de anel líquido, por outro lado, não podem ser controladas com precisão e sua performance de vácuo depende da temperatura da água. A bomba de vácuo de garras MINK quase livre de manutenção substitui duas das bombas de vácuo de anel líquido usadas anteriormente. Além do variador de velocidade, isso também está associado a uma redução satisfatória nos custos de energia - uma vantagem mesmo para uma usina elétrica. O novo sistema de desgaseificação é monitorado por um Modbus RTU. Assim, ele pode ser operado e controlado externamente. A circulação da água, a temperatura da água e a condutividade da água são monitoradas constantemente. Dessa maneira, caso um dos três parâmetros desvie do desejado, as ações corretivas adequadas podem ser imediatamente tomadas.

Tobias Friedemann percebeu que esta é a solução mais promissora para o futuro da desgaseificação da água nas redes de aquecimento urbano. Ele já instalou o segundo sistema de desgaseificação da Busch para a nova rede de aquecimento urbano, que deve começar a operar no próximo ano. As futuras redes também serão equipadas com sistemas de desgaseificação da Busch Vacuum Solutions.