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Aug 14, 2023

Établir des processus de traitement pour une haute fiabilité

Le personnel de la chimie de cogénération est souvent confronté à des défis supplémentaires par rapport à ceux rencontrés par ses homologues des centrales électriques. Une planification minutieuse et une bonne vigilance sont nécessaires pour minimiser la corrosion et

Le personnel de la chimie de cogénération est souvent confronté à des défis supplémentaires par rapport à ceux rencontrés par ses homologues des centrales électriques. Une planification minutieuse et une bonne vigilance sont nécessaires pour minimiser la corrosion et l'encrassement de ces systèmes.

Dans la première partie de cette série, nous avons examiné les méthodes permettant de produire de l’eau de haute pureté pour les chaudières à haute pression et de cogénération. La corrosion et la formation de tartre sont des menaces très réelles sans maquillage impeccable. Des méthodes d'appoint moins rigoureuses conviennent souvent aux chaudières à cogénération à basse pression ou aux chaudières à vapeur industrielles, mais trop souvent, une attention insuffisante est accordée au fonctionnement et à la maintenance du système d'appoint, ce qui entraîne des pannes de tubes de chaudière. Nous examinons certaines des questions les plus importantes dans cet article.

La figure 1 fournit un schéma de base d'une configuration de cogénération courante.

Figure 1. Organigramme générique d'un système de cogénération. L'échangeur de chaleur de purge et le réchauffeur d'eau d'alimentation peuvent ne pas être présents dans certaines configurations. Notez les multiples conduites de retour de condensats. Illustration gracieuseté de ChemTreat, Inc.

En fonction de la pression et de la conception de la chaudière, ainsi que des processus desservis par la vapeur de la chaudière, le traitement d'appoint peut aller de l'adoucissement au sodium à l'osmose inverse, voire même aux arrangements de haute pureté décrits dans la partie 1. Pour les générateurs de vapeur sous une pression de 600 psig, l'adoucissement au sodium, souvent combiné avec un équipement en aval pour l'élimination de l'alcalinité, est courant. La figure 2 ci-dessous est un extrait de la récente révision des directives sur l'eau des chaudières industrielles de l'American Society of Mechanical Engineers (ASME) (1). Cet extrait donne un aperçu des limites de niveaux d'impuretés pour les générateurs de vapeur industriels à tubes d'eau basse à moyenne pression. Les directives complètes sont disponibles auprès de l'ASME à un coût très raisonnable et devraient se trouver dans la bibliothèque de toute installation industrielle équipée de générateurs de vapeur.

Figure 2. Données extraites du tableau 1, référence 1 – « La chimie de l'eau suggérée cible les tubes d'eau industriels avec surchauffeur »

Bien que les chimistes des centrales électriques soient (ou devraient être) familiers avec les exigences strictes applicables à leurs unités à haute pression (sur lesquelles nous reviendrons dans les parties ultérieures de cette série), plusieurs lignes directrices de cet extrait se démarquent pour les chaudières à basse pression. Ceux-ci inclus:

Examinons ces éléments plus en détail à l’aide des références 2 et 3.

Excursions de dureté

Un commentaire/une question très fréquent que les experts en chimie de la production de vapeur reçoivent de la part des opérateurs de chaudières industrielles est : « Nous souffrons de pannes répétées des tubes de chaudière, pouvez-vous nous aider à en trouver la source. » L’un des premiers éléments qu’un spécialiste examinera généralement est l’adoucisseur de sodium. À maintes reprises, le consultant apprendra que les problèmes d'adoucisseur sont fréquents, mais que l'usine continue de fonctionner avec de l'eau d'appoint non conforme aux spécifications allant à la chaudière. Les figures 2 et 3 illustrent le résultat typique des perturbations et des dysfonctionnements de l'adoucisseur.

Figure 4. Renflements et cloques dans un tube de chaudière dus à une surchauffe due à des dépôts internes. Photo gracieuseté de ChemTreat, Inc.

Un mal courant dans de nombreuses usines, que cet auteur a directement observé à plusieurs reprises, est une concentration intense de la part du personnel de l'usine sur la chimie et l'ingénierie des procédés, avec une attention insuffisante aux générateurs de vapeur (et aux systèmes de refroidissement) jusqu'à ce que des pannes commencent à provoquer des arrêts d'unités qui affectent la production. . L'eau et la vapeur sont essentielles à la vie de nombreuses usines, et négliger ces systèmes met en péril le fonctionnement de l'usine et parfois la sécurité des employés.

Hormis la capture de la dureté, même les adoucisseurs de sodium bien utilisés n’éliminent à eux seuls aucun autre ion de l’eau d’appoint. Dans les chaudières basse pression dotées d’un bon contrôle de purge, la plupart des impuretés peuvent être gérables. Cependant, les questions concernant l’alcalinité (l’alcalinité de l’eau brute est généralement sous forme de bicarbonate, HCO3–) méritent une discussion plus approfondie.

Le HCO3–, lorsqu'il atteint la chaudière, se transforme en grande partie en CO2 via les réactions suivantes :

2HCO3– + chaleur → CO32- + CO2