Traitement d'eau des chaudières et générateurs de vapeur PDF Imprimer Envoyer
Mardi, 02 Février 2010 14:14 | Écrit par Administrator

Les impuretés rencontrées dans les eaux naturelles sont la cause des divers problèmes affectant les systèmes d’échange thermique. Le conditionnement d’eau devient d’une importance vitale.

Un bon programme de traitement chimique ainsi que les soins appropriés, augmentent l’efficacité des systèmes; ils réduisent les coûts d’exploitation, l’entretien et prolongent la durée des équipements.

Selon la qualité de l’eau à employer, on y adaptera des étapes de gestions pour contrôler l’enlèvement ou la diminution de caractéristiques gênantes de l’eau, comme l’enlèvement de la dureté (calcaire) par échange d’ions (adoucisseur). Aussi l’addition de caractéristiques souhaitables à l’eau, telle que l’ajout de sulfite de sodium (absorbant) pour empêcher la corrosion par l’oxygène (piqûre).

Ce bref résumé a pour but de mettre à votre disposition les informations techniques importantes pour la compréhension et la mise en application d’un programme de traitement et de gestion de l’eau.

La nécessité du conditionnement d’eau pour une chaudière à vapeur provient de problèmes tels la formation de dépôts, la corrosion de la partie interne de la chaudière et de la tuyauterie de condensation, ainsi que l’écumage et l’entrainement.

 

FORMATION DE DÉPÔTS :

La formation de dépôt est causée par la concentration des sels minéraux dans l’eau telle que le calcium et le magnésium. Cette concentration des sels est due à l’apport d’eau nouvelle pour remplacer celle perdue par les purges et par la production.
La saturation de l’eau par l’évaporation augmente aussi la concentration de ces sels. La vapeur étant généralement pure, laisse dans la chaudière tous les solides en suspension par attachement mécanique. La cristallisation des sels est le principal mécanisme responsable de l’entartrage provenant d’une solution sursaturée locale. Quand ces sels sont à des températures élevées, leur solubilité diminue et ils sont portés à former des dépôts sur les surfaces chauffantes. Le fer peut aussi créer des dépôts dans les chaudières, soit par l’eau brute ou soit par les retours du condensat qui retourne des résidus de fer qui se sont désagrégés de la tuyauterie due au bioxyde de carbone et l’oxygène qui acidifient ces retours d’eau.

EFFETS DE CES DÉPÔTS :

Perte d’énergie : La couche de dépôts devient un isolant à l’échange thermique de la chaudière. Une interférence est créée parce que le tartre ou le dépôt retarde le transfert de chaleur en plus d’être huit fois plus isolant que l’amiante.
Perte d’efficacité : Le tartre étant composé de sels minéraux qui adhèrent facilement où l’eau est bouillie, devient dur comme de la pierre. Alors selon l’épaisseur du tartre, un pourcentage de perte d’efficacité est créé. Exemple : 1/16 " = 12% et 1/8" = 24%
Perte de rendement : En perdant de l’efficacité, la température des fumées augmente à mesure que la chaudière prend moins de chaleur provenant des gaz du foyer. Ainsi la température du métal des tubes augmente et surchauffe tellement qu’il y a risque de rupture.

PRÉVENTION DE CES DÉPÔTS :

Adoucisseur d’eau : Cet appareil est muni d’une résine insoluble à l’eau qui a la propriété d’échanger les ions positifs tel que le calcium et le magnésium. Ces ions étant insolubles sont modifiés par le procédé de la résine qui les rendront négatifs et solubles en sodium. Ainsi cet appareil assure l’alimentation d’eau douce aux chaudières en tout temps.
Conditionneur de boue : Les sels de calcium et de magnésium étant intégrés ou ajoutés à l’eau des chaudières, il devient important d’accroître la solubilité de ces sels pour les maintenir sous forme fluide. Pour réussir on doit utiliser des matières combinées d’un organique polymère synthétique neutre ou légèrement alcalin ayant la propriété de maintenir en solution et en suspension les sels calcaires. Ces produits contiennent une haute concentration de phosphonate plutôt que du phosphate, ce qui lui donne l’avantage d’empêcher la formation de carbonate de phosphate (boue de phosphate). Ces produits éliminent l’utilisation d’un polyphosphate additionnel.

ÉVACUATION DES SOLIDES DISSOUS ET EN SUSPENSION :

Contrôles des purges ou vidanges : Ils ont pour but de contrôler la concentration des solides dans l’eau. Une concentration excessive des solides dissous doit être corrigée par l’augmentation de la vidange de surface (continuelle). Une concentration excessive de solides en suspension (eau très brouillée) sera corrigée par une augmentation de la fréquence normale des vidanges de fond.

ÉCUMAGE ET ENTRAINEMENT :

Emportement (Chimique) : Lorsqu’une concentration excessive de solides et d’alcalinité en M sont en grande quantité dans l’eau, il peut y avoir des problèmes de gonflements, d’impuretés dans la vapeur et de baisse de niveau. Pour remédier à ces problèmes, on doit utiliser un produit anti-mousse généralement inclus dans de bons conditionneurs de boue. Pour ce qui est de la haute concentration des solides dans l’eau de la chaudière, elle doit être contrôlée par les vidanges.

Note : Une contamination de l’eau par des matières grasses telles que l’huile ou autre, doit être éliminée le plus rapidement possible à la source.

Emportement (Mécanique) : Un distributeur mal conçue, une demande de vapeur subite et un niveau d’eau trop élevé, peuvent aussi provoquer des causes fréquentes d’emportements. Une modification ou un ajustement précis est requis pour obtenir un maximum de performance. Ces avantages offrent des rendements de vapeur plus pure. Exempt de solides, qui pourraient endommager les lignes de vapeur et de retour, et exempt de gouttelettes d’eau qui pourraient être évacuées de la chaudière avec la vapeur (vapeur humide).

CORROSION DE LA PARTIE INTERNE :

Oxygène : Généralement dissous, il provient de l’eau brute ou par l’infiltration de l’air dans les réseaux des retours de condensat. Le problème le plus fréquent est la corrosion par picotement sur de petites surfaces de métaux là où les températures sont les plus souvent élevées. Pour éliminer ce problème mécaniquement, on préchauffe l’eau d’alimentation à l’aide d’un réchauffeur ouvert (pression atmosphérique) ou d’un dégazeur (sous pression de vapeur). Ceci a pour effet de dégager l’oxygène et le bioxyde de carbone de l’eau en proportion de la température. Ensuite, un sulfite de sodium ou sulfite catalysé qui est un désaérateur chimique, doit être employé pour absorber tout l’oxygène présent dans l’eau. Il prévient la corrosion de type « pitting » (piqûre) dans les chaudières et tuyauteries.

Ce produit doit généralement être ajouté continuellement au réservoir d’alimentation de la chaudière. Il a pour but de maintenir en tout temps une concentration requise (entre 30 et 50 PPM) dans l’eau et d’éliminer l’oxygène dissous avant l’entrée dans la chaudière.

Note : Un sulfite catalysé réduit le temps normal de réaction avec l’oxygène dissous de 15 à 20 secondes, à des températures ambiantes.

Alcalinité élevée : Peut aussi détériorer les métaux, il faut protéger l’équipement contre la corrosion intercristalline (caustique embrittlement) causée par l’excès d’alcalinité OH, de silice, etc. Tous ces paramètres doivent être surveillés de prêt et contrôlés avec des analyses périodiques.

CORROSION DE LA TUYAUTERIE DE CONDENSATION :

Le bioxyde de carbone est un gaz dissout qui provient du biocarbonate et de l’alcalinité en carbonate contenus dans l’eau d’alimentation. Aussitôt introduit à la chaudière, la température et la pression de la chaudière agissent en les décomposant pour ensuite libérer le bioxyde de carbone (acide carbonique). Cet article par la suite est emporté avec la vapeur et revient dans les conduits de retour pour faire de la corrosion acidique. Cet effet provoque généralement des fissures sur la tuyauterie, les valves et les trappes à vapeur. Une corrosion acidique retourne toujours des résidus et de l’oxyde de fer, provoquant ainsi une formation de dépôts sur la tuyauterie et dans la chaudière.

Note : Pour une vérification, un coupon de corrosion peut être installé sur la ligne de retour du condensat pour vérifier périodiquement son état. Pour remédier à ces problèmes on se doit d’employer des amines neutralisantes qui ont pour but de se volatiliser avec la vapeur pour neutraliser l’acide carbonique. Introduit au condensé, ils augmenteront le pH de l’eau pour ainsi empêcher une détérioration hâtive de la tuyauterie.

L’oxygène est aussi corrosif mais d’une autre façon que le bioxyde de carbone, il agit par détérioration et par perforation dans la tuyauterie. On se doit premièrement de le neutraliser à la source, c'est-à-dire à la chaudière. Ensuite, l’ajout d’amines volatiles de types filmantes doit être généralement utilisés.
Cette amine agit en formant une couche très mince et imperméable aux liquides. Qui par conséquent, empêchera la corrosion par piqûre dans la tuyauterie des retours. Donc généralement on utilisera ces deux types d’amines pour contrôler la corrosion.

LES ANALYSES D’EAU PÉRIODIQUES :

Quotidiennement : Un contrôle doit être fait par des méthodes d’analyses spécifiques et cela tous les jours. Des échantillons d’eau doivent être prélevés à la source de plusieurs endroits. On se doit au départ de vérifier le bon fonctionnement de l’équipement de traitement externe de l’eau, comme les adoucisseurs et le désaérateur.

La dureté : De l’effluent de l’adoucisseur devra toujours être en-dessous de 0.5 PPM et l’appareil devra être mis hors service pour être régénéré après avoir traité une certaine consommation d’eau d’après sa capacité. Le sulfite est un produit ayant la propriété d’absorber l’oxygène dans l’eau du réservoir d’alimentation et l’eau de la chaudière. Le contrôle se fait par des analyses des sulfites sous forme de titrage avec solution d’iodine et d’amidon acidifié. Une limite de concentration est déterminée par votre spécialiste.

L’alcalinité P : 8.1 de pH et plus contient tout l’alcalinité en hydroxyde et la moitié de l’alcalinité en carbonate. On la mesure pour contrôler une certaine concentration requise dans l’eau de la chaudière. Une alcalinité M est une mesure totale qui inclut le bicarbonate, le carbonate et l’hydroxyde. On emploie généralement cette analyse pour mesurer l’eau brute. Finalement, l’alcalinité OH qui est la mesure en hydroxyde et hydrate pour le contrôle de la précipitation du calcium et magnésium. Les chlorures déterminent les cycles de concentration des sels dans l’eau de la chaudière. On s’en sert prioritairement pour contrôler les purges de surfaces. Une limite est établie d’après l’eau brute. La conductivité est une référence pour la mesure des solides totaux dissous dans l’eau. On maintient une certaine limite de concentration en la contrôlant par les vidanges de fond. Le pH est une unité de mesure de l’alcalinité de l’acidité. Un pH en dessous de 7.0 sera acide et en haut sera alcalin. On utilise cette mesure pour vérifier la teneur de concentration des amines dans les retours de condensé.

Mise à jour le Jeudi, 28 Février 2013 18:34
 
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