Eau de chaudière
Cet article traite de l’importance du traitement de l’eau dans les générateurs de vapeur et les chaudières. Nous aimerions souligner que l’eau d’alimentation contient naturellement des impuretés telles que des gaz, des composés minéraux et des particules inorganiques qui peuvent avoir un impact négatif sur les performances et la durée de vie des chaudières à vapeur.
Ces impuretés peuvent provoquer l’entartrage, la corrosion et le fluage, ce qui peut entraîner des pertes d’efficacité et une augmentation de la consommation de combustible. Pour éviter ces problèmes, l’article propose plusieurs mesures visant à prolonger la durée de vie des générateurs de vapeur.
1.1 Traitement
L’eau d’alimentation est déterminante pour la durée de vie et le fonctionnement d’un générateur de vapeur. Les eaux naturelles contiennent les impuretés suivantes :
- Gaz en solution (dioxyde de carbone, oxygène, etc.).
- Composés minéraux (sels de calcium, de magnésium, de silice et de sodium).
- Particules inorganiques en suspension.
- Substances organiques à certaines occasions.
Ces impuretés peuvent provoquer les effets suivants :
- Incrustations: Sur les surfaces de chauffe telles que le foyer, les plaques, les tuyaux, etc., entravant le refroidissement de l’acier et, par conséquent, la rupture de certains de ces éléments. De même, une diminution de l’échange thermique et donc une perte de performance et une augmentation de la consommation de combustible.
- Corrosion: Attaques chimiques sur les murs, surtout dans les endroits où l’eau circule peu, dues à l’oxygène, aux acides, etc.
- Entraînements: de l’eau avec la vapeur sortant de la chaudière.
Ces incidents peuvent être évités de la manière suivante :
- Élimination des substances nocives contenues dans l’eau.
- En ajoutant à l’eau des réactifs capables de les transformer en substances solubles et inoffensives. Attention au secteur agroalimentaire !
- La qualité de l’eau d’alimentation et de l’eau de la chaudière est contrôlée chaque jour de manière approfondie et détaillée.
1.2 Contrôle
L’analyse de l’eau d’alimentation doit nous déterminer :
Titre hydrothymétrique (HT) ou degré de dureté.
Il indique la dureté de l’eau. L’eau est très dure lorsqu’elle contient des sels de chaux et de magnésium (sous forme de bicarbonate) à la température d’ébullition (50 à 100ºC). Afin d’éviter ces incrustations, il est nécessaire que le Titre Hydrotymétrique de l’eau d’alimentation soit inférieur à 1 TH (degré français), ce qui correspond à 10 gr. de carbonate de calcium (CO3Ca), par mètre cube d’eau.
Titre alcalimétrique (TA) (p).
Indique le degré d’alcalinité de l’eau sous forme de carbonate de soude (CO2Na) ou de soude caustique, NaOH. Cette analyse est avantageusement remplacée par le TAC. ITA= 50ppm NaOH=5p
Titre alcalimétrique total (TAC) (m).
Il mesure la valeur d’alcalinité totale de l’eau de la chaudière et sa concentration.
La valeur du TAC détermine le pourcentage de purges à effectuer pour éviter les phénomènes de fluage et de corrosion.
Pour une chaudière à une pression de service de 8 kg/cm², le TAC ne doit pas dépasser 1 400 mg/l.
Plus la pression est élevée, plus le TAC doit être bas.
UN TAC = 50 PPM CO3Ca = 5m
Puissance de l’hydrogène (pH).
Il s’agit du nombre d’ions hydrogène libres en solution, et indique la plus ou moins grande basicité ou acidité de la solution. Ainsi :
- – pH < 7, est acide
- – pH = 7, neutre
- – pH > 7, alcalin
À une température de solution de 25°C, l’eau de chaudière sera très alcaline (voir les tableaux pour les valeurs exactes).
Salinité (T.S.D.).
Elle exprime la concentration totale de sels dissous dans l’eau. Son unité est le milligramme par litre, mg/l (1 mg/l = 1ppm).
Valeurs recommandées pour l’eau d’alimentation.
Les valeurs des concentrations maximales admissibles d’un certain nombre d’impuretés et des concentrations maximales et minimales d’agents chimiques à ajouter pour minimiser la corrosion, la formation de boues et les dépôts sont conformes aux tableaux 5-1 et 5-2 et aux figures 5-1 et 5-2.
1.3 Autres exigences
Les conditions de fonctionnement d’une chaudière et/ou le choix de certains matériaux ou une conception spéciale peuvent entraîner une limitation supplémentaire pour certains des paramètres spécifiés dans les tableaux ou nécessiter l’avis d’un spécialiste pour ajuster les nouveaux paramètres de contrôle. Ces considérations particulières comprennent :
- Fissures et/ou limites de séparation de phases soumises à un flux thermique ;
- Fonctionnement à des pressions bien inférieures à la pression de conception ;
- Matériaux autres que les aciers au carbone, par exemple l’acier inoxydable.
L’eau de pulvérisation du refroidisseur, le cas échéant, pour le contrôle de la température de la vapeur doit être de l’eau déminéralisée et/ou du condensat non contaminé dosé avec des produits chimiques volatils uniquement. La qualité de la vapeur requise ne doit pas être affectée.
L’utilisation prévue de l’eau ou de la vapeur chauffée peut nécessiter des contraintes de qualité supplémentaires. Si elle est utilisée, par exemple, dans l’industrie pharmaceutique ou alimentaire ou pour alimenter des turbines à vapeur, des exigences particulières concernant la qualité de la vapeur peuvent être nécessaires. Les exigences les plus strictes de chaque application doivent être respectées.
Les valeurs réglées doivent être valables pour un fonctionnement continu. Lors du démarrage, de l’arrêt ou de modifications importantes du fonctionnement, certaines valeurs peuvent s’écarter de la valeur normale pendant une courte période et dans une mesure limitée, en fonction des paramètres de fonctionnement et du type de chaudière.
Le fabricant doit préciser l’étendue ou l’ampleur de tout écart possible. Les valeurs doivent être ramenées dans les limites du fonctionnement continu dès que possible.
Lorsque les valeurs spécifiées s’écartent pendant le fonctionnement continu, cela peut être dû à :
- Traitement défectueux des eaux de remblai
- Conditionnement insuffisant de l’eau d’alimentation
- Contamination de l’eau causée par des fuites d’impuretés provenant d’autres systèmes, par exemple les condenseurs, les échangeurs de chaleur, etc.
- Corrosion de certaines parties de l’installation
Pour garantir un fonctionnement correct, des modifications appropriées doivent être apportées immédiatement. Par exemple, le condensat d’alimentation recyclé ne doit pas nuire à la qualité de l’eau d’alimentation et doit être purifié si nécessaire.
La composition chimique de l’eau de chaudière dans les chaudières « à chaudière » peut être contrôlée par le dosage des produits chimiques de conditionnement ainsi que par une purge continue.
l’élimination intermittente d’une partie du volume d’eau, qui doit être effectuée de manière à éliminer les impuretés dissoutes et en suspension.
1.4 Essai de composition chimique
Général
Pour s’assurer que les conditions chimiques appropriées sont réunies, les paramètres de qualité doivent être contrôlés périodiquement et/ou en continu. L’eau de pulvérisation du refroidisseur, l’eau d’alimentation et l’eau de chaudière dans les chaudières à vapeur et l’eau de chaudière dans les chaudières à eau chaude doivent faire l’objet d’un contrôle des paramètres pertinents tels que le pH, la conductivité directe, la conductivité acide, la dureté et l’oxygène ou la réduction de l’oxygène.
Le fabricant de la chaudière doit préciser la fréquence de ces contrôles dans les instructions d’utilisation. NOTE – Si des analyseurs fiables à enregistrement continu sont utilisés, la fréquence des contrôles manuels de la qualité de l’eau peut être réduite.
Échantillonnage
L’échantillonnage de l’eau et de la vapeur du système de chaudière doit être effectué conformément à la norme ISO 5667-1, et la préparation et la manipulation des échantillons conformément à la norme ISO 5667-3.
Points d’échantillonnage
Les points d’échantillonnage doivent être situés à des endroits représentatifs du système. Les emplacements typiques pour les points d’échantillonnage sont les suivants
- – Vanne d’entrée eau d’alimentation ;
- – Eau de chaudière provenant d’un tuyau de descente ou d’une ligne de purge continue ;
- – Eaux de remblai en aval de l’installation de traitement des eaux de remblai ou des réservoirs de stockage ;
- – Condensat provenant de la sortie du condenseur, le cas échéant ; sinon, le condensat doit être échantillonné en un point aussi proche que possible du réservoir d’alimentation.
1.5 Analyse
Général
La preuve du respect des valeurs indiquées dans les tableaux 5.1 à 5.2 doit être apportée selon des procédures écrites appliquant les méthodes d’analyse décrites au point 7.3, dans la mesure du possible. Si les analyses sont effectuées selon d’autres normes ou par des méthodes indirectes, des étalonnages doivent être effectués pour ces méthodes.
NOTE 1 – Pour certains types d’eau, la quantité de matières dissoutes peut être estimée à partir de la conductivité. Pour les eaux entièrement déminéralisées, il est possible d’obtenir une valeur de Ph à partir de la corrélation entre les conductivités directe et acide.
NOTE 2 – Il est préférable d’installer des moniteurs de performance en continu pour les principaux paramètres. Des contrôles périodiques en laboratoire sont essentiels et constituent parfois le seul test possible.
Critères visuels
Des changements dans l’apparence ou l’aspect de l’eau en ce qui concerne les matières en suspension, la couleur ou la mousse peuvent indiquer que des changements incontrôlés se sont produits ou sont sur le point de se produire dans l’installation.
Méthodes d’analyse
Sauf cas de force majeure, les paramètres doivent être vérifiés selon les règles suivantes :
1.6 Nécessité de purger la chaudière
Même si la chaudière est alimentée par de l’eau adoucie dans un adoucisseur d’eau, une grande quantité de sels minéraux pénètre dans la chaudière, car seule une transformation ionique a lieu dans l’adoucisseur d’eau, ce qui empêche les sels dissous dans l’eau (carbonate de calcium et carbonate de sodium) d’adhérer aux parois de la chaudière.
Comme ils n’adhèrent pas aux parois de la chaudière, ces sels minéraux s’accumulent au fond, formant des boues qui doivent être éliminées par purge. Ces sels réduisent le transfert de chaleur de l’acier vers l’eau, ce qui provoque une augmentation de la température des tubes du four et de la chaudière, ce qui peut entraîner une perte de leur résistance mécanique et une réduction considérable de l’efficacité de l’équipement.
Ces inconvénients sont éliminés par des purges fréquentes au cours de la journée de travail (c’est-à-dire avec la chaudière sous pression), qui se déroulent généralement comme suit :
- Au début de la journée, une purge de 5 secondes de la vanne de fond et une purge de 2 secondes des accessoires (niveaux, bouteille de niveau, etc.).
- Toutes les deux heures, répétez le processus
- À la fin de la journée de travail, répétez le processus.
Même si ces indications sont suivies, le régime de purge pourrait être insuffisant, car il dépend en grande partie de la qualité de l’eau d’alimentation et du profil de consommation de vapeur. Dans ce cas, il est nécessaire de prélever périodiquement des échantillons à l’intérieur de la chaudière et de mesurer sa salinité, en modifiant la fréquence des purges pour maintenir les valeurs fixées par la réglementation en vigueur et indiquées dans la présente annexe.
Il n’est pas recommandé de vider complètement la chaudière si elle vient de fonctionner et qu’elle est encore au-dessus de la température ambiante, car cela pourrait entraîner un durcissement des boues et des incrustations internes, ce qui rendrait leur élimination difficile par la suite.
En résumé, le traitement et la surveillance de l’eau d’alimentation sont essentiels au fonctionnement efficace et à la longévité des générateurs de vapeur et des chaudières.
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