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Désaération dans les chaudières

Afin de répondre aux normes industrielles concernant la teneur en oxygène et le niveau permis d'oxyde métallique dans l'eau d'alimentation, l'élimination presque totale de l'oxygène est exigée. Ceci peut être accompli seulement par une désaération mécanique efficace complétée par un réducteur d'oxygène correctement commandé.

La désaération est conduite par les principes suivants: la solubilité de n'importe quel gaz dans un liquide est directement proportionnelle à la pression partielle du gaz à la surface du liquide, diminue avec l'augmentation de la température du liquide; l'efficacité de l'élimination est améliorée lorsque le gaz et le liquide sont fortement mélangés.

La désaération peut être accomplie en utilisant des moyens physiques tels que des dégazeurs thermiques ou des dégazeur sous vide ou un moyen chimique tels que les réducteurs d'oxygène (traitement d'affinage) ou les résines catalytiques. Les contracteurs à membrane sont de plus en plus employés. Le dioxyde de carbone est souvent éliminé en utilisant un moyen physique.

Le but d'un dégazeur est de réduire les gaz dissous, particulièrement l'oxygène, à un niveau faible et d'améliorer l'efficacité thermique de l'installation en augmentant la température de l'eau. De plus, ils permettent le stockage de l'eau et fournissent des conditions d'aspiration adéquates des pompes d'eau d'alimentation.

Les dégazeurs à pression peuvent être classés dans deux grandes catégories: type plateau et type spray.

Les dégazeurs thermiques de type plateau se composent d'une coque (shell), de pulvérisateurs (spray nozzles) pour distribuer et diffuser l'eau, de colonne de plateau et une paroi protective inter-cuve. La cuve est constituée d'acier à faible teneur en carbone, mais de l'acier inoxydable, plus résistant à la corrosion, est utilisé pour les pulvérisateurs et les autres parties.

L'eau entrante est pulvérisée dans l'atmosphère de vapeur, où elle est chauffée jusqu'à peu de degrés de la température de vapeur saturée. La plupart des gaz non-condensables (principalement l'oxygène et le dioxyde de carbone libre) sont relâchés dans la vapeur pendant que l'eau est pulvérisée dans l'unité. Les joints empêchent la recontamination de l'eau des colonnes de plateau par le gaz provenant de la pulvérisation. L'eau descend de plateau en plateau, se décomposent en fines gouttelettes qui entrent en contact avec la vapeur entrante.

Boiler nomenclature

La vapeur chauffe l'eau jusqu'à la température de saturation de vapeur et élimine les dernières traces d'oxygène. L'eau désaérée tombe alors dans l'espace de stockage, où un isolant à vapeur protège le protège de la recontamination. Il est habituellement stocké dans un réservoir séparé.

La vapeur entre dans le désaérateur dans le compartiment à plateau, circule vers le bas dans les colonnes de plateaux parallèles. Une très faible quantité de vapeur se condense dans cette section pendant que la température de l'eau s'élève jusqu'à la température de saturation de vapeur. Le reste de la vapeur balaie l'eau en cascade. Avant de quitter le compartiment à plateau, la vapeur circule entre la coque et les parois par la section de diffusion. La plupart de la vapeur est condensée et devient une partie de l'eau dégazée. Une faible portion de cette vapeur, qui contient un gaz non-condensé relâché par l'eau, est mis à l'air libre. Il est essentiel que cette ventilation soit effectuée à tous moments ou la désaération sera incomplète. La vapeur circulant à travers les colonnes de plateau peut être de courant croisé, à co-courant ou à contre-courant avec l'eau.

Les dégazeurs thermiques de type spray sont composés d'une coque, de soupape de sécurité à ressort, d'une section de condensation à contact direct et d'un bouilleur pour le dégazage final; la coque doit être en acier à faible teneur en carbone, les valves de diffusion et la section de condensation sont en acier inoxydable. L'eau entrante est pulvérisée dans une atmosphère de vapeur et chauffée jusqu'à peu de degré de la température de saturation de vapeur. La plupart des gaz non-condensables sont relâchés dans la vapeur, et l'eau chaude tombe des joints d'eau et des drains jusqu'à la section inférieure du bouilleur. L'eau est balayée par une grande quantité de vapeur et chauffée jusqu'à la température de saturation régnant à ce point. Pendant que le mélange eau-vapeur augmente dans le bouilleur, l'eau dégazée est à peu de degré en dessous de la température de saturation, dû à une légère perte de pression. De cette manière, une faible quantité d'évaporation est produite, ce qui facilite le dégagement des gaz dissous. L'eau dégazée déborde des bouilleur à vapeur jusqu'à la section de stockage.

La vapeur entre dans le désaérateur par le côté et s'écoule dans le bouilleur. Après l'écoulement dans le bouilleur, elle passe dans le compartiment de réchauffage pour chauffer l'eau entrant. La majeure partie de la vapeur se condense dans la section de pulvérisation pour devenir une partie de l'eau dégazée. Une faible portion des gaz est ventilée à l'atmosphère pour éliminer les gaz non-condensés.

Le dégazage sous vide est utilisé à des températures au-dessous du point d'ébullition atmosphérique pour réduire le taux de corrosion dans les systèmes de distribution d'eau. Un vide est appliqué au système pour porter l'eau à sa température de saturation. Les pulvérisateurs décomposent l'eau en faibles particules pour faciliter l'élimination des gaz et ventiler les gaz d'échappement. L'eau entre par les becs de pulvérisation et tombe à travers des colonnes contenant des anneaux Raschig. De cette façon, l'eau est réduite en couches fines et gouttelettes, qui favorisent le dégagement des gaz dissous. Les gaz relâchés et la vapeur d'eau sont éliminés par le vide, qui est maintenue par des éjecteurs à jet de vapeur ou des pompes à vide, en fonction de la taille du système. Les dégazeurs à vide éliminent l'oxygène moins efficacement que les unités à pression.

La fatigue par corrosion sur ou près des soudures est un problème important dans les désaérateurs. C'est le résultat des facteurs mécaniques, tel que les méthodes de fabrication et de mauvaises soudures. Les problèmes opérationnels tel que les vibrations ou les chocs engendrés par l'eau ou la vapeur peuvent aussi être en facteur.

Trouvez des informations supplémentaires sur l'eau d'alimentation des chaudières et le traitement des eaux de chaudière.
Consultez aussi nos pages web concernant les principaux problèmes rencontrés dans les chaudières: entartrage, moussage, primage, et corrosion.
Pour un descriptif des caractéristiques de l'eau de chaudières idéale, cliquez-ici.



Références
Water treatment handbook Vol. 1-2, Degrémont, 1991
Industrial water conditioning’, BeltsDearborn, 1991
http://www.thermidaire.on.ca/boiler-feed.html

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