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Eau d'alimentation des chaudières

Une chaudière est une unité pour générer de la vapeur, qui est composée de deux parties: le four, qui fournit la chaleur, habituellement en brulant des combustibles, et la chaudière, une unité dans laquelle la chaleur transforme l'eau en vapeur. La vapeur ou le fluide chaud sont alors recyclés hors de la chaudière pour l'usage dans divers procédés dans les applications de chauffage.

Le circuit d'eau d'une chaudière peut être résumé par le schéma suivant:

Water circuit of a water boiler

La chaudière reçoit l'eau d'alimentation, qui se compose de diverses proportions d'eau condensée récupérée (eau de retour = return) et d'eau douce, qui a été purifiée à degrés variables (eau d'appoint = make-up water). L'eau d'appoint est généralement de l'eau naturelle à l'état brut, ou traitée par certains procédés. La composition de l'eau d'alimentation dépend ainsi de la qualité de l'eau d'appoint et la quantité de condensat qui retourne dans la chaudière. La vapeur (steam), qui s'échappe de la chaudière, contient fréquemment des gouttelettes liquides et des gaz. L'eau restante sous forme liquide au bas de la chaudière ramasse toutes les matières organiques étrangères provenant de l'eau convertie en vapeur. Les impuretés doivent être purgées par des rejets d'une partie de l'eau par les drains. Le pourcentage permis de vidange pour une usine est limité par les couts de fonctionnement et les investissements initiaux. La tendance est de réduire ce pourcentage.

Water boiler flowsheet

Le traitement approprié de l'eau d'alimentation de chaudière est une partie importante de l'opération et du maintient du système. Comme de la vapeur est produite, la concentration en solide dissous devient plus grande et forme des dépôts à l'intérieur de la chaudière. Ceci conduit à des faibles transferts de chaleur et réduit l'efficacité de la chaudière. Les gaz dissous tel que l'oxygène et le dioxyde de carbone réagiront avec les métaux dans les systèmes de chaudière et entraîneront une corrosion. Afin de protéger la chaudière de ces contaminants, ils devraient être contrôlés ou éliminés, grâce à des traitements internes ou externes. Pour plus d'informations consulter la page web sur le traitement de l'eau des chaudières.

Dans le tableau suivant, vous pouvez trouver une liste de contaminants de l'eau d'alimentation des chaudières, leurs effets et les traitements possibles.

Vous trouverez des informations supplémentaires sur les caractéristiques de l'eau d'alimentation des chaudières.

IMPURETE

RESULTAT

S'ELIMINE PAR

COMMENTAIRES

Gaz Soluble

Acide Sulfhydrique (H2S)

Odeurs de l'eau nauséabonde: mauvais goût, et corrosif pour la plupart des métaux.

Aération, Filtration, et Chloration.

Se trouve principalement dans les eaux souterraines et les cours d'eau pollués.

Dioxyde de Carbone (CO2)

Corrosif, forme l'acide carbonique en condensat.

Désaération, neutralisation par alcalinisation.

Les amines neutralisantes sont utilisées pour empêcher la corrosion dans les circuits de condensat.

Oxygène (O2)

Corrosion (notamment par piqûre) des tubes de la chaudière.

Désaération & traitement chimique (Sulfite de Sodium ou Hydrazine)

Piquage de la tuyauterie, rupture dans les circuits de vapeur, etc.

Solides en Suspension

Sédiment & Turbidité

Boue et primage calcaire.

Décantation et filtration.

Tolérance approximative de 5ppm max. pour la plupart des applications, 10ppm pour l'eau potable

Matière Organique

Primage, moussage, les dépôts peuvent colmater les canalisations et causer la corrosion.

Décantation; filtration, et traitement chimique

Se trouve principalement dans l'eau de surface, causé par, notamment, la décomposition de la végétation. Les matières organiques se décompose pour former des acides organiques. Le résultat est un pH d'eau d'alimentation faible, qui provoque l'attaque des conduites des chaudières. Il inclut les diatomes, les moisissures, les films biologiques, les bactéries manganiques/ferrique. Les particules suspendues se rassemblent à la surface de l'eau de la chaudière et rendent difficile la libération des bulles de vapeur remontant à la surface. Le moussage peut aussi être attribué à l'eau contenant des carbonates en solution dans laquelle un léger précipité floculeux sera formé à la surface de l'eau.

Solides Colloïdaux Dissous

Huile & Graisse

Moussage, dépôts dans la chaudière

Coagulation & filtration

Entre dans la chaudière avec le condensat

Dureté, Calcium (Ca), et Magnésium (Mg)

Dépôts calcaire dans la chaudière, empêche le transfert thermique, et l'efficacité thermique. Dans les cas graves peut mener à la brulure ou à la rupture des tuyaux de la chaudière.

Adoucissement, plus traitement interne dans la chaudière.

Les formes sont, dans l'ordre, des bicarbonates, des sulfates, des chlorures et des nitrates. Certains sels de calcium sont réversiblement soluble. Le magnésium réagit avec les carbonates pour former des composés à faible solubilité.

Sodium, alcalinité, NaOH, NaHCO3, Na2CO3

Moussage, carbonates forment l'acide carbonate dans la vapeur, causent notamment la corrosion du séparateur d'eau de condensation, peuvent causer une fragilisation.

Désaération de l'eau d'appoint et de condensat de retour. Echangeur d'ion; Désionisation, traitement acide de l'eau d'appoint.

Les sels de sodium sont trouvés dans la plupart des eaux. Ils sont très solubles, et ne peuvent être éliminer par précipitation chimique.

Sulfates (SO4)

Entartrage important s'il y a présence de calcium

Désionisation

Les limites de tolérance sont environ 100-300ppm CaCO3

Chlorure, (Cl)

Primage, i.e. entraînement par la vapeur d'eau et de sels dissouts, peut provoquer des dépôts de sels dans les surchauffeurs et les turbines. Moussage si présent en grande quantité.

Désionisation

Le primage est causé par la concentration en carbonate de sodium, sulfate de sodium ou chlorure de sodium en solution. Le sulfate de sodium est trouvé dans beaucoup d'eaux aux USA, et dans les eaux où le calcium ou le magnésium est précipité avec le carbonate de sodium.

Fer (Fe) et
Manganèse (Mn)

Dépôts dans la chaudière, en grande quantité peut inhiber le transfert de chaleur.

Aération, filtration, ion exchange.

La forme la plus courante est le bicarbonate de fer.

Silice (Si)

Entartrage important dans les chaudières et les systèmes de refroidissement.

Désionisation; procédé chaux-soude, traitement par zéolite.

La silice se combine avec de nombreux éléments pour former la silicate. Les silicates forment des dépôts très tenaces dans la chaudière. Très difficile à enlever, souvent seulement par acide fluorhydrique.

Source: http://energyconcepts.tripod.com/energyconcepts/water_treatment.htm

Les principaux inconvénients causés par l'eau des chaudières sont:

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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