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Entartrage des chaudières

L'entartrage des chaudières est causé par les impuretés ayant précipitées hors de l'eau directement sur les surfaces de transfert de chaleur ou par les matières en suspension se déposants sur le métal et devenant dures et adhérentes. L'évaporation dans les chaudières augmente la concentration en impuretés. Celles-ci interfèrent avec les transferts de chaleur et peuvent entraîner des points chauds menant à des surchauffes locales. Le mécanisme de l'entartrage est l'excès des limites de solubilité des substances minérales dues à l'élévation de la température et la concentration en solides à l'interface tube/eau. Les dépôts de précipités cristallins sur les parois des chaudières interfèrent avec le transfert de chaleur et peut causer des points chauds, menant à des surchauffes locales. Moins la chaleur est conduite, plus les surchauffes peuvent être dangereuses.

Les contaminants courants de l'eau d'alimentation qui peuvent former des dépôts dans les chaudières inclus le calcium, le magnésium, le fer, l'aluminium, et la silice. L'entartrage est formé par des sels qui ont une solubilité limitée et qui ne sont pas totalement insoluble dans l'eau. Ces sels atteignent les sites de dépôts sous forme soluble ou précipitée.
Les valeurs correspondant à leur conductivité thermique sont:

Acier 15 kcal/m2.h par degré Celsius
CaSO4 1-2 kcal/m2.h par degré Celsius
CaCO3 0.5-1 kcal/m2.h par degré Celsius
SiO2 0.2-0.5 kcal/m2.h par degré Celsius

L'entartrage est principalement dû à la présence de sels de calcium et de magnésium (carbonates ou sulfates), qui sont moins solubles chaud que froid, ou dû à la présence de concentration élevée en silice en relation avec l'alcalinité de l'eau de chaudière.
Le dépôt carbonate est généralement granulaire et, parfois, de nature poreuse. Les cristaux de carbonate de calcium sont nombreux mais sont emmêlés avec des particules d'autres matériaux finement divisés de sorte que le tartre soit dense et uniforme. L'envoie de ce tartre dans une solution acide peut facilement identifier un dépôt carbonate. Les bulles de dioxyde de carbone formeront une effervescence depuis le tartre.
Un dépôt sulfate est plus dur et plus dense qu'un dépôt de carbonate parce que les cristaux sont plus petits et plus unis. Un dépôt de sulfate est fragile, ne se pulvérise pas facilement et ne provoque pas d'effervescence quand il est en présence d'acide.
Un fort dépôt en silice est très dur, ressemblant à la porcelaine. Le cristal de silice est extrêmement petit, formant un tartre très dense et imperméable. Ce tartre est extrêmement fragile et très difficile à pulvériser. Il n'est pas soluble dans l'acide chlorhydrique et est généralement très coloré.
Les dépôts de fer, dus à la corrosion ou à une contamination au fer dans l'eau, sont de couleur foncée. Les dépôts de fer dans les chaudières sont plus souvent magnétiques. Ils sont solubles dans les acides forts donnant une solution marron foncée.

Scaling in boiler


Si il n'est pas traité, l'entartrage entraîne une baisse progressive du rendement de la chaudière, en agissant comme un isolant. Eventuellement, la composition du tartre causera une surchauffe et une rupture.
Les dépôts dans la chaudière peuvent aussi entraîner des bouchages ou une obstruction partielle due à l'attaque corrosive sous les dépôts peut se produire. En général, les dépôts peuvent affecter l'efficacité opérationnelle, produire des dommages, des interruptions non-programmées de la chaudière, et une augmentation des dépenses dues au nettoyage.

La première mesure antitartre est de fournir une eau déminéralisée de bonne qualité en tant qu'eau d'appoint. Plus l'eau est pure, moins il y aura de risque d'entartrage. Les minéraux provoquant le tartre qui entrent dans la chaudière peuvent être rendus inoffensifs par un traitement chimique interne. Une technique établie depuis longtemps est de détacher les cations de dureté, magnésium et calcium, des minéraux responsables du tartre et de les remplacer par des ions sodium.

Boiler scale on water side

Images Source: http://www.aalborg-industries.com/ifs/files/AI/eng/Presentation/Website/Downloadablefiles/pdf/Aalborg_Solutions_download/aal_sol_6_mar04.pdf

Présence de Silice

La silice peut se vaporiser dans la vapeur aux pressions de fonctionnement aussi basse que 28 bars. Sa solubilité dans la vapeur augmente proportionnellement avec la température; ainsi, la silice devient plus soluble si la vapeur est surchauffée. Les conditions sous-lesquelles le primage de vapeur de silice a lieu ont énormément été étudiées. En fonction des conditions dans les chaudières, la silice est distribuée entre l'eau de chaudière et la vapeur dans un rapport défini. Ce rapport dépend de deux facteurs: la pression dans la chaudière et le pH de l'eau. La valeur de cet indice augmente, presque de manière logarithmique avec la pression et décroît inversement proportionnellement au pH.
Si la silice entre dans l'eau de chaudière, l'action corrective usuelle est d'augmenter la purge de la chaudière, pour la descendre à un niveau acceptable et donc de corriger la condition qui entraîne une contamination au silice.

Pour plus d'informations, consultez notre page internet sur l'entartrage au silice dans les chaudière.

Trouver plus d'informations sur les principaux problèmes se situant dans les chaudières: entartrage, moussage et primage, et corrosion.
Pour une description des caractéristiques d'un chauffe-eau idéal, cliquez-ici.
Consultez aussi notre page web sur l'eau d'alimentation des chaudières et sur le traitement d'eau de chaudière, en particulier à travers la désaération (dégazeur thermique ou contracteurs à membrane).

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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