Propriedades de água ideais 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 tubagens da rede. Para evitar a corrosão dos tubos de aço preto, deve ser usada água desmineralizada ou permeado como meio de transferência de calor. Em consulta com a Busch Vacuum Solutions, a empresa de fornecimento de energia elétrica Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG encontrou a solução perfeita para remover oxigénio e dióxido de carbono do circuito de água, utilizando a mais recente tecnologia de vácuo. Uma instalação de osmose inversa ainda é utilizada para dessalinizar a água. Com o novo sistema de desgaseificação, encontraram uma tecnologia extremamente eficiente e segura que aumentará significativamente a vida útil dos tubos de aço preto da rede.

Sobre a Elektrizitätswerke Mittelbaden

A empresa de fornecimento de energia elétrica Elektrizitätswerke Mittelbaden AG & Co. KG, com as suas quatro localizações em Lahr, Offenburg, Hausach e Kehl, fornece energia a cerca de 300 000 residentes. Atualmente, a unidade de Offenburg também opera redes de aquecimento urbano que fornecem calor a 900 lares. A água fornecida à rede de aquecimento urbano funciona como meio de transferência de calor, que é aquecido a 80 °C com calor residual proveniente de uma unidade de cogeração. Atualmente, o sistema de aquecimento urbano está a ser expandido. Em 2021, uma terceira rede começará a funcionar, estando uma quarta atualmente na fase de planeamento.

Utilização de tecnologia de vácuo em aquecimento urbano

Juntos, ambas as redes de aquecimento urbano existentes têm quase cinco quilómetros de comprimento e são compostas por tubos de aço preto com isolamento térmico. Para garantir que a vida útil dos tubos é a mais longa possível, o primeiro passo envolve a redução do valor de pH da água para 0 numa unidade de amaciamento da água. A condutividade elétrica da água é então reduzida para o valor ideal de oito a nove microsiemens por centímetro cúbico (μs/cm³) numa instalação de osmose inversa. No passado, os fumos, que consistem principalmente em oxigénio e em pequenas quantidades de dióxido de carbono, eram aspirados através de um sistema de desgaseificação. Estas unidades eram equipadas com bombas de vácuo de anel líquido. Para Tobias Friedemann, o especialista em tecnologia da empresa, este tipo de fornecimento de vácuo não era uma solução satisfatória. As bombas de vácuo necessitavam de água como fluido operacional. Os custos para a água potável necessária perfaziam um total anual de até 3000 Euros. Desde que o fornecedor, que até à data fornecia os sistemas de desgaseificação, deixou de oferecer o seu serviço, Tobias Friedemann começou a explorar o mercado para obter alternativas. Por motivos ambientais, utilizar produtos químicos para tratar a água na empresa de fornecimento de energia elétrica em Offenburg não era uma alternativa legítima. Além disso, a utilização de produtos químicos é complicada porque a dosagem e composição dos produtos químicos pode provocar reações indesejáveis, que, por sua vez, podem ter um impacto negativo na qualidade da água.

Vantagens de um sistema de desgaseificação térmica da Busch

Após uma investigação aprofundada, Tobias Friedemann descobriu finalmente a Busch Vacuum Solutions. Os engenheiros de processos da Busch desenvolveram um sistema de desgaseificação térmica completamente novo, sendo o seu elemento central a última geração de bombas de vácuo de rotores de garra MINKcom controlo de velocidade.

Durante o funcionamento de 24 horas, 1000 litros de água por hora são constantemente alimentados no sistema de desgaseificação a partir do circuito. A água é pulverizada para um recipiente de vácuo. A pulverização da água para os recipientes de enchimento e o depósito cria a maior superfície possível para a água, de forma a que os fumos possam ser aspirados eficazmente pela bomba de vácuo. A água desgaseificada desta forma pode ser devolvida ao circuito através do sistema de controlo de forma direta ou usando um depósito de armazenamento. Um dos desafios dos engenheiros de processos era o espaço confinado na sala diretamente adjacente à unidade de cogeração. A solução é um sistema compacto de desgaseificação numa estrutura (Fig. 1), que contém todos os componentes, incluindo o sistema de controlo. A ligação ao fornecimento de calor foi realizada de forma a que o sistema de desgaseificação trate alternadamente a água de ambas as redes de aquecimento urbano em funcionamento.

O sistema de desgaseificação da Busch começou a operar no início de 2020 e, desde então, tem desgaseificado permanentemente a água de duas redes de aquecimento urbano com 1,8 e 2,8 quilómetros de comprimento, respetivamente, e um volume total de água de 300 metros cúbicos. Para Tobias Friedemann, as vantagens do seu novo sistema de desgaseificação são óbvias. A utilização das bombas de vácuo de rotores de garra MINK significa que já não precisa de água potável como fluido operacional. Deste modo, poupa em custos de instalação para a alimentação e remoção e, mais importante, nos custos da própria água. As bombas de vácuo de rotores de garra MINK funcionam completamente a seco. Isso significa que não necessitam de água ou qualquer outro fluido operacional para comprimir ou extrair vapores. Além disso, geram de forma fiável o nível de vácuo desejado no recipiente de desgaseificação. Isto, independentemente da quantidade de água ou da sua temperatura. Um variador de velocidade permite à bomba de vácuo ajustar-se com precisão às condições da água e fornecer de forma precisa o nível de vácuo desejado em função da solicitação. Por outro lado, as bombas de vácuo de anel líquido não podem ser controladas com tanta precisão e o seu rendimento de vácuo depende da temperatura da água. A bomba de vácuo de rotores de garra MINK praticamente livre de manutenção substitui duas das bombas de vácuo de anel líquido anteriormente usadas. Para além do variador de velocidade, também está associado a uma redução satisfatória dos custos energéticos – uma vantagem mesmo para uma central elétrica. O novo sistema de desgaseificação é monitorizado por um Modbus RTU. Desta forma, pode ser operado e controlado externamente. A circulação de água, a temperatura da água e a condutividade da água são monitorizadas constantemente. Se um dos três parâmetros se desviar do alvo, as ações corretivas adequadas podem ser tomadas de imediato.

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