La bomba de circulación de la suspensión desulfurante es uno de los equipos más importantes en el sistema de desulfuración de gases de combustión de las centrales térmicas, cuya función principal es mantener continuamente en circulación la suspensión dentro de la torre de absorción, encargándose de transportar constantemente la lechada de cal hacia la parte superior de la torre para luego rociarla hacia abajo. Allí, entra en contacto por contracorriente con gases como el SO2 (dióxido de azufre), óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono presentes en los gases de combustión, permitiendo que una gran cantidad de gases corrosivos contenidos en estos sean absorbidos, lo que protege los materiales anticorrosivos del interior de la torre contra posibles daños causados por los altos niveles de temperatura de los gases de combustión. Más de la mitad de la energía eléctrica consumida por el sistema FGD de desulfuración de gases de combustión se destina precisamente al accionamiento de la bomba de circulación de la torre de absorción; por ello, se exigen altos niveles de fiabilidad y vida útil a esta bomba, así como un elevado grado de eficiencia. El diseño hidráulico, el diseño estructural y la selección de materiales para las partes por las que fluye el fluido de la bomba de circulación de la suspensión desulfurante están directamente relacionados con la eficiencia y la confiabilidad del funcionamiento de la bomba.

Factores de selección para bombas de circulación de lechada desulfuradora de gases de las centrales eléctricas

La suspensión de cal circulante que se bombea para la desulfuración contiene una gran cantidad de partículas sólidas finas y muy duras; el líquido tiene un pH ligeramente ácido, entre 4 y 6, y una temperatura de 45°C a 60°C, además de contener elevadas concentraciones de iones cloruro (Cl⁻) y sulfato, entre otros. Por lo tanto, es imprescindible utilizar materiales anticorrosivos y antidesgaste para resolver eficazmente el problema de la corrosión por fricción.

Durante el funcionamiento continuo a largo plazo, la superficie del impulsor de la bomba de circulación de lodo sufre diversos efectos destructivos, como el desgaste por impacto causado por la suspensión de cal, la corrosión y la cavitación, lo que provoca un adelgazamiento gradual de las palas, formando picaduras por cavitación e incluso grietas, huecos y perforaciones. Estas deterioraciones pueden acumularse hasta convertirse en daños estructurales graves, llevando al impeller al报废o y reduciendo significativamente la eficiencia operativa de la bomba, además de incrementar considerablemente el consumo de energía eléctrica. Por ello, existe una necesidad urgente de contar con un método confiable para reparar los componentes de la bomba, con el fin de disminuir los costos de adquisición, reducir el inventario de repuestos y garantizar que la vida útil del impeller sea aún mayor que la de un componente nuevo, prolongando así su durabilidad y minimizando la intensidad del trabajo asociado al frecuente desmontaje y montaje realizado por los trabajadores.

Las bombas de circulación para la suspensión desulfurante se clasifican básicamente en tres tipos según el material: bombas metálicas, bombas revestidas con caucho de hierro fundido y bombas de cerámica. Actualmente, las bombas metálicas son las más utilizadas en la mayoría de las centrales eléctricas del país, y suelen estar fabricadas con acero inoxidable dúplex o hierro fundido alto en cromo; estos materiales proporcionan a las bombas de circulación de la suspensión desulfurante mejores propiedades de resistencia al desgaste y a la corrosión.

Modelo de bomba de circulación para la suspensión desulfuradora de gases de combustión de la central eléctrica

La bomba de circulación de lechada desulfurante de acero inoxidable tipo DF es una bomba química resistente a la corrosión, horizontal, de aspiración simple y múltiples etapas, con diseño segmentado. Está diseñada para transportar líquidos corrosivos sin partículas sólidas, a temperaturas comprendidas entre -20 °C y 105 °C. La presión permitida en la entrada de la bomba es de 0,6 MPa. Las partes hidráulicas de la bomba resistente a la corrosión intensa tipo DF están fabricadas completamente en acero inoxidable, al igual que el eje, que también es de este material. En cuanto al sistema de sellado, se divide en sello por empaquetadura y sello mecánico. El sello por empaquetadura se utiliza principalmente en situaciones donde las exigencias de fugas no son muy estrictas o cuando el medio contiene partículas sólidas. Por otro lado, el sello mecánico es ideal para aplicaciones que requieren alta precisión en cuanto a fugas, especialmente en condiciones de altas temperaturas, altas presiones y ambientes altamente corrosivos. Ambos tipos de sellos cumplen la función de sellar ambos extremos de la bomba, evitando así la salida del fluido contenido dentro del cuerpo de la bomba y garantizando su estanqueidad. Con excepción de los modelos DF155-30 y DFHG, que presentan una configuración de aspiración horizontal y descarga vertical, el resto de modelos de bombas tipo DF tienen una disposición de aspiración y descarga verticales.

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Las piezas que entran en contacto con la lechada desulfurante de la bomba de circulación del tipo DF están fabricadas completamente mediante fundición de precisión, lo que garantiza dimensiones exactas y una superficie muy lisa en los conductos. Esto se traduce en una eficiencia media superior en más de un 2% comparada con las bombas multietapa comunes disponibles en el mercado, ofreciendo así un excelente ahorro energético. Además, se han instalado juntas tóricas en la superficie de contacto entre el anillo equilibrador y la bomba, evitando así que el agua a alta presión ingrese a la cámara de equilibrio y afecte la capacidad de balanceo del disco equilibrador, reduciendo así el desgaste de este último y prolongando la vida útil del producto. Según las necesidades específicas de cada usuario, el material del disco equilibrador y del anillo equilibrador puede ser aleación dura aplicada por soldadura, acero aleado o hierro fundido nodular QT60OMn2, presentando una elevada dureza superficial y excelente resistencia al desgaste, lo que contribuye a aumentar aún más la durabilidad del producto.

La bomba de circulación de lechada de desulfuración de gases de combustión tipo DFP es una bomba centrífuga monocanal, multietapa y segmentada, resistente a la corrosión. Diseñada con un excelente modelo hidráulico de impulsor o con una estructura especial de doble etapa de impulsor, representa una nueva generación de bombas químicas centrífugas altamente eficientes y económicas que no requieren dispositivo de equilibrio. Fabricada en acero inoxidable fundido, está diseñada para transportar líquidos corrosivos que no contengan partículas sólidas y cuya temperatura sea inferior a 80 °C; la presión permitida en la entrada de la bomba es menor a 0,6 MPa. Incorpora tecnología de sellos mecánicos y sellos duales: el sello frontal utiliza un diseño tipo laberinto, mientras que el posterior cuenta con un sello magnético. Este innovador diseño asegura una estanqueidad confiable del cuerpo de la bomba, garantizando una alta fiabilidad del sello mecánico. Además, durante el arranque y parada, las partes del rotor no experimentan movimiento axial, evitando así pulsaciones axiales durante el funcionamiento. De este modo, se superan los problemas habituales que afectan a las bombas de ácido nítrico, como la baja fiabilidad del sello mecánico y las fugas constantes. Gracias a su dispositivo de autoequilibrio, fabricado también en acero inoxidable fundido, esta bomba presenta una gran resistencia a la corrosión, una excelente estanqueidad y una notable eficiencia energética, convirtiéndose en un excelente producto de reemplazo y mejora respecto a las bombas centrífugas multietapas que utilizan estructuras de disco de equilibrio.

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El diseño de la bomba de circulación de lechada de desulfuración de gases de combustión con equilibrio automático tipo DFP se basa en la seguridad práctica, la economía, la capacidad de operación sin fallos y los bajos costos de mantenimiento durante todo el proceso de funcionamiento del conjunto de bombas. Las principales características de diseño de esta bomba se describen brevemente a continuación:

● Diseño modular combinado avanzado, que utiliza en gran medida componentes locales probados por un funcionamiento prolongado, con una alta intercambiabilidad de piezas y componentes.

● El diseño de bridas y conexiones de entrada y salida, fabricadas con materiales de alta resistencia y calidad, junto con múltiples opciones disponibles, aumenta significativamente la carga permitida en las tuberías conectadas a la bomba. La estructura compacta del cuerpo de la bomba, fabricado con materiales de alta resistencia y calidad, garantiza una vida útil hasta 5 veces mayor que la de los componentes fundidos convencionales. Además, las partes por las que circula el fluido, como la turbina y los guías, están elaboradas mediante fundición de precisión, logrando una superficie lisa y uniforme que mejora la eficiencia en más de un 2% en comparación con piezas fundidas comunes. De esta manera, podemos satisfacer en cualquier momento las exigencias específicas del sistema del usuario en situaciones particulares.

● Diseño de montaje y desmontaje rápidos que permite reemplazar los sellos y componentes de rodamiento sin necesidad de desmontar el cuerpo de la bomba ni las tuberías de entrada y salida, garantizando así tiempos reducidos para inspección y mantenimiento.

● Una combinación de alta eficiencia, alta confiabilidad y bajo costo. Gracias a la excelente combinación entre el impulsor y las paletas guía, así como al razonable juego de ajuste y al diseño amplio de estrangulamiento axial, la bomba puede mantener su alta estabilidad y una excelentísima eficiencia operativa incluso después de un funcionamiento prolongado.

● Buenas características de cavitación, gracias al uso de un excelente modelo hidráulico de impulsor o una estructura especial de impulsor de doble succión, lo que permite al usuario no necesitar configurar adicionalmente una bomba frontal ni elevar la altura del tanque de entrada.

● La bomba cuenta con un diseño simétrico que permite eliminar prácticamente la fuerza axial, mientras que la fuerza axial residual es soportada por un par de rodamientos rígidos de bolas de contacto angular montados uno detrás del otro. Los componentes del rotor, que incluyen impulsores dispuestos simétricamente, tienen los impulsores situados en ambos extremos —zona de alta y baja presión—, lo que hace que las fuerzas axiales se cancelen mutuamente y se mantengan en equilibrio. Las fuerzas axiales instantáneas que surgen durante el funcionamiento de la bomba en diferentes condiciones, así como la fuerza axial residual causada por errores de fabricación e imperfecciones en el sello helicoidal, son absorbidas por el mecanismo de soporte de empuje del conjunto de rodamientos. Este tipo de bomba elimina completamente los mecanismos tradicionales de compensación de fuerzas axiales, como el disco o el tambor equilibradores, evitando así por completo posibles fallos en dichos elementos durante cambios repentinos en las condiciones operativas de la bomba, lo que podría provocar el bloqueo del rotor, daños en las piezas, rotura del eje e incluso el sobrecalentamiento y posterior quemado del motor. Todo esto contribuye significativamente a prolongar la vida útil de la bomba.

● Diseño seguro de sellado del cuerpo de la bomba. Según la presión y la estructura, el cuerpo de la bomba utiliza un sello rígido de metal contra metal o un sello con junta tórica.

● Según la solicitud del usuario, se pueden agregar tomas intermedias y un sistema de flujo mínimo.

● El diseño único de resistencia estructural permite que la altura manométrica de una sola etapa de la bomba alcance los 15 mca (150 m), con una presión de salida que puede llegar hasta 15 MPa (altura manométrica total de 1500 m), además de garantizar que el conjunto formado por rodamiento y rotor permanezca inmune a los cambios de temperatura, ofreciendo así una excelente resistencia al choque térmico.

● Al utilizar un sello mecánico, se elimina completamente el problema de fallo en las superficies de fricción dinámica y estática del sello mecánico, causado por el contacto deficiente durante el desplazamiento axial típico de las bombas multietapas antiguas. En funcionamiento real, se logró evitar cualquier goteo.