Traitement d'eau de chaudière

Le traitement et le conditionnement de l'eau d'alimentation de chaudière doit satisfaire trois objectifs principaux: L'échange continu de chaleur La protection à la corrosion La production de haute qualité de vapeur Le traitement externe est la réduction ou l'élimination des impuretés de l'eau hors de la chaudière. En général, le traitement externe est utilisé quand la quantité de telles ou telles impuretés de l'eau d'alimentation est trop élevée pour être tolérée par le système de chaudière en question. Il y a différents types de traitement externe (adoucissement, évaporation, désaération, contracteurs à membranes etc...) qui peuvent être utilisés pour l'eau d'approvisionnement. Le traitement interne est le traitement des impuretés à l'intérieur du système de chaudière. Les réactions se produisent dans les lignes d'alimentation ou dans la chaudière. Le traitement interne peut être utilisé seul ou avec un traitement externe. Son but est de réagir correctement avec la dureté de l'eau d'alimentation, d'éliminer les boues, de réduire l'oxygène et d'empêcher le moussage de l'eau des chaudières. Traitement externe
Les équipements de traitement de l'eau purifient et désaèrent l'eau d'appoint ou l'eau d'alimentation. L'eau est parfois prétraitée par évaporation pour produire une vapeur relativement pure, qui est alors condensée et utilisée pour l'alimentation des chaudières. Les évaporateurs sont de différents types, le plus simple étant un réservoir par lequel les serpentins à vapeur sont passés pour chauffer l'eau jusqu'au point d'ébullition. Parfois pour augmenter le rendement la vapeur du premier réservoir passe par des bobines dans un second réservoir d'eau pour produire un chauffage additionnel et une évaporation. Les évaporateurs conviennent où la vapeur en tant que source de chaleur, est aisément disponible. Ils ont des avantages particuliers pour la déminéralisation, par exemple, lorsque les solides dissous de l'eau brute sont très élevés.
Certains matériaux naturels ou synthétiques ont la capacité d'éliminer les ions minéraux de l'eau en les échangeant par d'autres. Par exemple, en passant l'eau à travers un simple adoucisseur échangeur de cations tous les ions calcium et magnésium sont éliminés et remplacés par des ions sodium. Puisqu'un simple échange de cation ne réduit pas le total de solides de l'eau d'alimentation, il est parfois utilisé conjointement avec d'autres traitements de type décarbonatation. Un des traitements les plus courants et plus efficaces est le procédé par zéolite à chaux. Ceci comporte un prétraitement de l'eau avec de la chaux pour réduire la dureté, l'alcalinité et dans certains cas la silice, et le traitement subséquent avec un adoucisseur à échange de cation. Ce système de traitement accomplit plusieurs fonctions: adoucissement, réduction de l'alcalinité et de la silice, réduction d'oxygène, et l'élimination de matière suspendue et de la turbidité. Le traitement chimique à l'intérieur de la chaudière est généralement essentiel et complète le traitement externe en faisant attention à ce qu'aucune impureté n'entre dans la chaudière avec l'eau d'alimentation(dureté, oxygène, silice, etc.). Dans de nombreux cas, le traitement externe de l'eau d'approvisionnement n'est pas nécessaire et l'eau peut être traitée seulement par des méthodes internes. Traitement interne Le traitement interne peut constitué l'unique traitement lorsque les chaudières opèrent à pression faible ou modérée, lorsqu'une large quantité de vapeur condensée est utilisée pour l'eau d'alimentation, ou lorsque la qualité de l'eau brute est bonne. Le but d'un traitement interne est de 1) réagir avec la dureté de l'eau d'alimentation et l'empêcher de précipiter avec le métal de la chaudière (tartre); 2) conditionner n'importe quelles matières en suspension telles les boues de dureté ou l'oxyde de fer dans les chaudières et de les rendre non-adhérentes au métal de chaudière; 3) assurer une protection anti-moussage pour permettre une concentration raisonnable en solides dissous et en suspension dans la chaudière sans risque de primage; 4) éliminer l'oxygène de l'eau et d'assurer une alcalinité suffisante pour empêcher la corrosion dans le chaudière. De plus, en tant que mesure supplémentaire, un traitement interne devrait empêcher la corrosion et l'entartrage dans les systèmes d'alimentation d'eau et protéger les systèmes de condensat de vapeur contre la corrosion. Pendant le procédé de traitement, qui est un complément essentiel au programme de traitement à l'eau, des doses spécifiques de produits de traitement sont ajoutés à l'eau. Les produits couramment utilisés incluent: Dispersants phosphates, dispersants polyphosphates (produits chimiques d'adoucissement): réagissant avec l'alcalinité de l'eau de chaudière, ces produits neutralisent la dureté de l'eau des chaudières en formant le phosphate tricalcique, et les composants insolubles qui peuvent être disposés et purgés de façon continue ou périodique par le bas de la chaudière. Dispersants naturels et synthétiques (Agents antitartre): augmentent les propriétés dispersives des produits de traitements. Ils peuvent être: Des polymères naturels: lignosulfonates de calcium, tanins Des polymères synthétiques: polyacrylates, copolymère acrylique maléique, copolymère styrène maléique, polystyrène sulfonates etc. Séquestrant: tels que les phosphates inorganiques qui agissent comme des inhibiteurs. Réducteur d'oxygène: sulfite de sodium, tanins, tannis, hydrazine, dérivés d'hydroquinone, dérivés d'hydroxylamine, dérivés d'acide ascorbique, etc. Ces réducteurs, catalysés ou non, réduit les oxydes et l'oxygène dissous. Passive aussi les surfaces des métaux. Le choix du produit et la dose requise dépendra de la manière dont le dégazeur thermique est utilisé. Agents anti-moussage et anti-primage: mélange d'agents tensio-actifs qui modifient la tension de surface d'un liquide, élimine le moussage et empêche le primage des particules fines de l'eau dans la vapeur.
Les produits chimiques d'adoucissement utilisés incluent les cendres de soude, les caustiques et divers types de phosphates de sodium. Ces produits chimiques réagissent avec les composés de calcium et de magnésium dans l'eau d'alimentation. Le silicate de sodium est utilisé pour réagir sélectivement avec la dureté en magnésium. Le bicarbonate de calcium entrant avec l'eau d'alimentation est décomposé avec la température de la chaudière ou réagit avec les cendres caustiques pour former le carbonate de calcium. Puisque le carbonate de calcium est relativement insoluble, il tend à sortir de la solution. Le carbonate de sodium est partiellement décomposé à température élevée en hydroxyde de sodium (caustique) et en dioxyde de carbone. Les températures élevées de l'eau de chaudière réduisent la solubilité du sulfate de calcium et tend à le faire précipiter directement sur le métal de la chaudière en tant que tartre. En conséquence, le sulfate de calcium doit être traité chimiquement pour former un précipité dans l'eau où il sera conditionné et éliminé par vidange. Le sulfate de calcium réagit avec le carbonate de sodium, le phosphate de sodium ou le silicate de sodium pour former du carbonate, phosphate ou silicate de calcium insoluble. Le sulfate de magnésium réagit avec la soude caustique pour former un précipiter d'hydroxyde de magnésium. Certains magnésiums peuvent réagir avec la silice pour former le silicate de magnésium. Le sulfate de sodium est très soluble et reste en solution à moins que l'eau soit évaporée presque à sec.
Il y a deux approches générales pour le traitement des boues à l'intérieur d'une chaudière: par coagulation ou par dispersion. Lorsque la quantité totale de boue est élevée (comme résultat de dureté élevée d'eau d'alimentation), il est préférable de coaguler les boues pour former des particules floculeuses. Celles-ci peuvent être éliminées par vidange. La coagulation peut être obtenue par l'ajustement soigneux des quantités d'alcalis, de phosphates et de composés organiques utilisés pour le traitement. Quand la quantité de boue n'est pas trop élevée (faible dureté de l'eu d'alimentation) il est préférable d'utiliser un haut pourcentage de phosphates dans le traitement. Les phosphates forment des particules séparés de boue. Un haut pourcentage en dispersants de boue organique est utilisé dans le traitement pour garder les particules de boue dispersées dans toute l'eau de chaudière. Les matières employées pour conditionner les boues incluent divers matériaux organiques de tanins, de lignine ou d'alginate. Il est important que ces produits organiques soient décelés et traités, ainsi, ils sont à la fois efficace et stable à la pression de travail des chaudières. Certains matériaux organiques synthétiques sont utilisés en tant qu'agents anti-moussage. Les produits chimiques utilisés pour réduire l'oxygène incluent le sulfite de sodium et l'hydrazine. Diverses combinaisons de polyphosphates et de produits organiques sont utilisés pour empêcher le dépôt de tartre et la corrosion dans les systèmes d'alimentation d'eau. Les méthodes courantes internes d'alimentation en produit chimiques incluent l'utilisation proportionnée de réservoirs de solutions chimiques et de pompes. En général, les produits chimiques de décarbonatation(phosphates, les cendres de soude, les caustiques, etc.) sont ajoutés directement à l'eau d'alimentation à un point près de l'entrée de la chaudière. Ils peuvent être aussi ajoutés par une voie dérivée les déchargeant dans la chaudière. Les produits chimiques devraient être déchargés dans la section d'eau d'alimentation de la chaudière afin que les réactions se produisent dans l'eau avant d'arriver dans le secteur de génération de vapeur. Les produits chimiques de décarbonatation peuvent être ajoutés continuellement ou par intermittence suivant, entre autre, la dureté de l'eau d'alimentation. Les produits chimiques ajoutés pour réagir avec l'oxygène dissous (sulfate, hydrazine, etc.) et les produits chimiques utilisés pour empêcher l'entartrage et la corrosion devrait alimenter le système d'alimentation le plus continuellement possible. Les produits chimiques utilisés pour empêcher la corrosion des systèmes de condensat peuvent être ajoutés directement à la vapeur ou dans le système d'alimentation d'eau, en fonction des produits utilisés. Une alimentation continue est préférable mais, dans certains cas, des applications par intermittence suffiront. Consultez aussi notre page web sur la production d'eau pure grâce à l'électrodesionisation (EDI). 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