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Surveillance de la chimie de l’eau et de la vapeur du générateur de vapeur

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Partie 1 : L’importance de la surveillance de la chimie de la vapeur dans les systèmes de production de vapeur

L’utilisation et le générateur de vapeur pour la production d’électricité et le processus de chauffage restent une opération essentielle dans de nombreuses centrales électriques et des milliers et des milliers d’usines industrielles à travers le monde. Les perturbations chimiques peuvent causer des dommages importants aux équipements des systèmes de générateur de vapeur, parfois en très peu de temps.

Une surveillance continue en ligne de la chimie de l’eau / de la vapeur aux endroits critiques du réseau de générateur de vapeur est généralement recommandée pour détecter les perturbations chimiques et garantir que les programmes de traitement chimique sont contrôlés dans des plages appropriées. Cette série d’articles examinera les principaux points d’échantillonnage et leur relation avec la chimie de l’eau ou de la vapeur. Cet article examine les unités à haute pression pour la production d’électricité, et nous discuterons des générateurs de vapeur industriels à basse pression dans la prochaine partie de la série.

Avec le déclin de la production d’électricité au charbon et la montée en puissance des énergies renouvelables, un grand pont reliant les deux a été et continue d’être simple - et surtout la production d’électricité à cycle combiné avec le gaz naturel comme combustible principal. Les prochains articles examineront les principaux paramètres de surveillance pour le type le plus courant de générateur de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) de l’industrie du cycle combiné : le HRSG triple pression, comprenant à la fois le type basse pression à action directe (FFLP) et le type basse pression autonome (SALP).  

Remarque : La basse pression se réfère uniquement au premier circuit de ces unités multi-pression. La vapeur pour l’alimentation des turbines provient des circuits à moyenne et surtout haute pression, communément appelés évaporateurs, et donc l’eau d’appoint et la pureté de l’eau d’alimentation doivent être conçues pour des pressions et températures élevées. 

Les échantillons de première importance dans l’un ou l’autre de ces modèles sont : 

  • Le système de traitement d’appoint
  • La décharge de la pompe à condensat
  • L'entrée d’eau d’alimentation ou d’économiseur
  • L'eau de chaudière
  • La vapeur saturée
  • La vapeur principale et de réchauffage

Les discussions porteront sur la limite supérieure normale, ou plage, pour la plupart des paramètres de surveillance. Ces données et de nombreux autres détails peuvent être trouvés dans des documents publiés par l’Institut de recherche sur l’énergie électrique (EPRI), bien qu’ils ne soient disponibles que pour les membres de l’EPRI. L’Association internationale pour les propriétés de l’eau et de la vapeur (IAPWS) propose des documents techniques contenant des informations similaires, quoique plus condensées, qui sont téléchargeables gratuitement depuis leur site Web : www.iapws.org.

Système de traitement d’appoint

Même dans les générateurs de vapeur les plus étroits, une petite quantité d’eau de traitement / vapeur s’échappe en permanence. Ces pertes doivent être compensées avec de l’eau de haute pureté. Le processus de système d’appoint de base le plus courant est l’osmose inverse (OI), suivie par un échange d’ions à lit mixte (MBIX) ou une électrodésionisation (EDI) pour polir l’effluent OI. Les unités OI comprennent généralement un certain nombre d’instruments pour surveiller les performances du système, y compris la pression, la température, le débit, le pH et la conductivité spécifique, qui font l’objet d’une discussion distincte. La liste ci-dessous présente la limite supérieure recommandée pour les trois paramètres d’échantillonnage recommandés de l’effluent du système d’appoint.

  • Conductivité spécifique (S.C.) : ≤ 0,1 μS/cm
  • Silice : ≤ 10 parties par milliard (ppb)
  • Sodium : ≤ 2 ppb

Un analyseur de sodium en ligne. Photo gracieuseté de Hach.

Ces mesures garantissent que de l’eau de haute pureté est continuellement distribuée aux générateurs de vapeur. Une augmentation de l’une des valeurs indique que la résine MBIX a atteint son épuisement ou qu’un problème est survenu dans l’unité EDI. Une action corrective rapide est nécessaire.

Recherchez les publications subséquentes au fur et à mesure que nous avançons dans le réseau générateur de vapeur et évaluez les points et paramètres d’échantillonnage critiques.

Partie 2 : Lignes directrices pour la surveillance de la chimie du système de condensat dans les générateurs de vapeur haute pression

La partie 2 poursuit la série sur les directives recommandées de surveillance de la chimie de l’eau et de la vapeur pour les générateurs de vapeur à haute pression. L’accent est mis ici sur le système de condensat. La surveillance de l’eau d’alimentation est étroitement liée et sera examinée dans le prochain article de cette série.

Dans les unités d’alimentation à générateur de vapeur, l’emplacement principal de la pénétration potentielle de contaminants est le condenseur, en particulier les condenseurs refroidis à l’eau où une ou des fuite(s) de tube permet à l’eau de refroidissement d’infiltrer le condensat de haute pureté. Les fuites d’eau de refroidissement introduiront de nombreuses impuretés dans le générateur de vapeur, qui, lorsqu’elles sont soumises à l’environnement hostile des chaudières (le terme courant pour les HRSG est évaporateurs) peuvent causer de graves problèmes.

Les analyses de décharge continue de la pompe à condensat (CPD) recommandées sont :

  • Cation
    conductivité (CACE) : ≤ 0,2 μS/cm
  • Spécifique
    conductivité (SC) : compatible avec le pH
  • Sodium :
    ≤ 2 ppb
  • Dissous
    oxygène : ≤ 20 ppb
  • pH :
    9,6 à 10,0 (il s’agit de la plage de pH pour la conception de SGRH la plus courante, le
    trois pressions, type à basse pression d'avance. La plage peut être un peu
    différent pour d’autres conceptions de HRSG.)

La surveillance du sodium est très efficace pour détecter les fuites du tube du condensateur. Avec un condenseur serré, les niveaux de sodium dans le condensat sont normalement très faibles (< 2 ppb), dans de nombreux cas, inférieurs à 1 ppb. Une augmentation du sodium fournit la première indication d’une fuite du tube du condensateur. 

La conductivité cationique a été re-désignée par certains organismes de recherche comme la conductivité après échange cationique (CACE) pour illustrer le fait que l’échantillon est acheminé à travers une colonne d’échange cationique pour remplacer les cations, par exemple l’ammonium, le sodium, le calcium, etc. par de l’hydrogène ions. Cela crée une solution acide très diluée composée principalement de traces d’ions chlorure et sulfate, dont la conductivité est ensuite mesurée. Comme pour la surveillance du sodium, une augmentation de la CACE indique une fuite d’impureté. Le CACE peut être influencé par l’entrée de dioxyde de carbone, généralement due à une fuite d’air au niveau du condensateur. Devenir de plus en plus populaire est le CACE dégazé, qui utilise un compartiment de rechaudière ou d’épargne azotée pour éliminer jusqu’à 90 % du dioxyde de carbone.  

Les analyses d’oxygène dissous (OD) sont importantes pour surveiller les fuites d’air du condensateur. Une augmentation soudaine de l’oxygène dissous peut indiquer une défaillance mécanique au niveau ou à proximité du condensateur, ce qui permet à un excès d’air de pénétrer dans le système. Étant donné que les programmes modernes de chimie des condensats et de l’eau d’alimentation nécessitent un contrôle strict de la concentration de DO, ce paramètre de surveillance est très important.

Un analyseur d’oxygène dissous emballé. Photo gracieuseté de Hach.

En ce qui concerne la relation entre la conductivité spécifique et le pH, l’ammoniac (ou parfois un mélange d’amine ou d’ammoniac / amine) est l’agent de conditionnement du pH normal pour le condensat / l’eau d’alimentation. Cependant, la mesure directe du pH de l’eau de haute pureté peut être délicate, et des algorithmes ont été développés pour calculer le pH en fonction des mesures SC et CACE afin de fournir des résultats plus précis. Le SC dans l’eau de haute pureté est directement corrélé à la concentration d’ammoniac, de sorte que les mesures SC offrent un meilleur contrôle de l’alimentation en ammoniac que le pH. 

Un paramètre qui n’est généralement pas surveillé en continu, mais qui peut avoir une certaine importance est le carbone organique total (COT). Pour les générateurs de vapeur utilitaires, la limite de TOC recommandée dans le CPD est de 100 ppb.

Enfin, un nombre croissant de nouvelles usines sont équipées d’un condenseur refroidi par air (ACC) comme mesure de conservation de l’eau, réduisant ainsi les problèmes de pénétration d’eau de refroidissement dans le condensat. Cependant, parce que l’air est tellement moins dense que l’eau, un ACC devrait être d’autant plus grand, ce qui nécessite littéralement plusieurs milliers de pieds de tuyauterie en acier au carbone. Le principal contaminant de condensat dans les unités ainsi équipées est la particule d’oxyde de fer. Certains types de filtres à particules sont recommandés pour empêcher les oxydes de fer d’atteindre le générateur de vapeur. Recherchez un article séparé traitant de ce problème.

ChemTreat a de l’expérience dans la surveillance et le traitement de la chimie de l’eau des générateurs de vapeur. Contactez-nous pour obtenir de l’aide dans la conception d’un programme de traitement personnalisé pour votre application. 

Comme toutes les autres technologies, une diligence raisonnable est nécessaire pour déterminer la faisabilité de l’utilisation des méthodes. Consultez toujours les manuels et guides de votre équipement.

Partie 3 : Échantillonnage de l’eau d’alimentation dans la surveillance de la chimie du générateur de vapeur

Cette série de blogues porte sur différents aspects de la surveillance de la chimie des générateurs de vapeur. La partie 1 a discuté des recommandations de surveillance du système à haute pression et la partie 2 a examiné le système de condensat.

Cette discussion sur l’échantillonnage de l’eau d’alimentation dans le générateur de vapeur et la surveillance de la chimie de la vapeur est étroitement liée au versement précédent, surtout en ce qui concerne les instruments recommandés. Le circuit des générateurs de vapeur haute pression, et particulièrement les unités produisant de l’énergie, est presque fermée (ou devrait l’être), avec ajout d’appoint modéré seulement. Si la chimie du condensat décrite dans la partie 2 est en ordre, la chimie de l’eau d’alimentation doit également être satisfaisante. Cependant, l’échantillon d’eau d’alimentation (idéalement à l’entrée de l’économiseur [EI] ou encore mieux, la sortie de l’économiseur) est critique, car il représente généralement l’emplacement principal pour l’évaluation de la corrosion accélérée par le débit (FAC) dans le système d’eau d’alimentation. En outre, les produits chimiques de traitement des condensats/eaux d’alimentation sont ajoutés après la décharge de la pompe à condensats (CPD), de sorte que l’échantillon d’eau d’alimentation est l’endroit privilégié pour surveiller les dosages chimiques et leurs effets.   

Pour les systèmes standards, les analyses continues de l’eau d’alimentation recommandées sont :

  • Conductivité cationique (CACE) : ≤ 0,2 μS/cm
  • Conductivité spécifique (SC) : compatible avec le pH
  • Sodium : ≤ 2 ppb
  • Oxygène dissous (OD) : 5 à 10 ppb
  • pH : 9,6 à 10,0 (Il s’agit de la plage de pH pour la conception de SGRH la plus courante, le type de basse pression à triple pression et à alimentation en avant. La plage peut être un peu différente pour les autres modèles HRSG.)
  • Fer total : ≤ 2 ppb

Les échantillons de sodium et de CACE servent souvent d’excellentes solutions de secours pour les mêmes instruments au CPD. La détection et la réponse à la pénétration de contaminants est généralement la plus haute priorité dans les unités à haute pression, et les lectures redondantes des instruments d’eau d’alimentation peuvent être très utiles pour confirmer si une perturbation est réelle ou le résultat d’un analyseur défectueux. Bien que cela soit rare, on sait parfois que des impuretés pénètrent dans le générateur de vapeur par le biais de produits chimiques de traitement de l’eau d’alimentation contaminés, ce que ces instruments détectent généralement. Enfin, dans la plupart des unités à haute pression, un petit courant d’eau d’alimentation est utilisé pour l’atténuation de la vapeur. Cette disposition peut introduire des impuretés directement dans le surchauffeur/réchauffeur et la turbine. L’hydroxyde de sodium, le chlorure et le sulfate en particulier peuvent être très dommageables pour ces composants.

Comme mentionné dans la partie 2, l’ammoniac (ou parfois un mélange d’amines ou d’ammoniac/amines) est l’agent conditionneur de pH normal pour le condensat/l’eau d’alimentation. Cependant, la mesure directe du pH de l’eau de haute pureté peut être délicate, et des algorithmes ont été développés pour calculer le pH en fonction des mesures SC et CACE afin de fournir des résultats plus précis. Le SC dans l’eau de haute pureté est directement corrélé à la concentration d’ammoniac, de sorte que les mesures SC offrent un meilleur contrôle de l’alimentation en ammoniac/amine que le pH. 

Pratiquement aucun générateur de vapeur moderne, en particulier les HRSG, ne comporte d’alliages de cuivre dans le système d’eau d’alimentation. Par conséquent, les agents d’épuration d’oxygène/réducteurs ne sont pas recommandés pour ces unités, mais une petite quantité de DO (5 à 10 ppb) est nécessaire pour établir la couche d’oxyde de fer la plus protectrice sur la tuyauterie en acier au carbone. Pour ce faire, il peut être nécessaire de fermer les évents de dégazage (pour les systèmes qui en sont équipés), mais pas sans une évaluation préalable adéquate.

Ces dernières années, la surveillance du fer est devenue une fonction très importante dans de nombreux systèmes. Elle fournit une indication directe de la FAC et de l’efficacité du programme chimique à atténuer ce mécanisme de corrosion. La plupart du fer présent dans le condensat et l’eau d’alimentation existe sous forme de particules, de sorte que les méthodes d’analyse ne portant que sur le fer dissous sous-estiment largement la concentration totale. L’échantillonnage des produits de corrosion est une méthode qui consiste à filtrer un échantillon au fil du temps, après quoi la concentration est déterminée par digestion du filtre, avec analyse ultérieure du fer dissous. Hach propose une méthode peu coûteuse de prélèvement d’échantillons instantané, qui comprend une étape de digestion, pour la surveillance du fer. Les analyses peuvent être effectuées quotidiennement, hebdomadairement ou à n’importe quelle fréquence souhaitée par le personnel de l’usine, et sur l’un des nombreux flux importants, notamment les condensats, l’eau d’alimentation et l’eau de chaudière.

Figure 1. Réactif combiné, flacons de digestion et bloc chauffant (à gauche) : cellule d’échantillon de 1 pouce (au centre) et spectrophotomètre (à droite). Photos gracieuseté de Hach.

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Partie 4 : Surveillance de la chimie de l’eau et de la vapeur dans les chaudières à basse pression : Défis et solutions

Les parties 1, 2 et 3 de cette série se sont concentrées sur le système d’eau d’appoint et la surveillance des condensats et de l’eau d’alimentation pour les générateurs de vapeur haute pression, et principalement celles pour l’industrie de l’énergie. Cependant, il existe des milliers de chaudières à basse pression dans les installations industrielles du monde entier, qui nécessitent également une surveillance précise et un contrôle de la chimie. Dans cet article, nous nous concentrerons sur la surveillance de la chimie de l’eau et de la vapeur dans les chaudières à basse pression, et plus particulièrement sur les problèmes de retour de condensat.

Dans de nombreuses installations industrielles, le réseau d’alimentation en vapeur et de retour du condensat, souvent vaste et complexe, constitue un facteur de complication. Selon les produits fabriqués dans une installation, un certain nombre d’impuretés peuvent potentiellement entrer dans le retour des condensats et être transportées vers les chaudières. 

Schéma général d’un système industriel courant de production de vapeur. Notez les multiples lignes de retour du condensat dans le système.

Lorsqu’ils atteignent la chaudière, les contaminants peuvent provoquer un encrassement interne et un entartrage des tubes de la chaudière, ou ils peuvent influencer la chimie de l’eau de la chaudière et entraîner des impuretés dans la vapeur. Un exemple dramatique survenu il y a quelques années dans une usine de produits chimiques organiques provient du transport de produits organiques vers quatre chaudières de conditionnement, ce qui a provoqué un moussage et un entraînement importants dans chaque baril. L’encrassement des tubes de surchauffe et la surchauffe subséquente des tubes ont nécessité un remplacement du surchauffeur tous les 1,5 à 2 ans.

En ce qui concerne la surveillance de la chimie du retour des condensats, un paramètre standard, similaire à tous les autres flux liquides, est le pH. En général, la plage de pH optimale pour ces systèmes est de 9 à 10, avec une certaine variation selon les différentes métallurgies. En présence d’alliages de cuivre, un pH situé dans la partie inférieure de la fourchette est généralement préférable. La mesure du pH dans une eau de haute pureté peut être problématique et sujette à erreur, mais dans la plage légèrement basique de 9 à 10, des valeurs précises peuvent être calculées à partir de mesures spécifiques de conductivité et de conductivité des cations (également appelée conductivité après échange des cations [CACE]). Un résumé de cette technique est présenté dans un article paru en janvier 2021 dans Power Engineering

Des instruments supplémentaires pour le retour du condensat peuvent être sélectionnés en fonction des impuretés primaires qui pourraient apparaître. Pour l’usine chimique mentionnée ci-dessus, les analyses du carbone organique total (COT) auraient été un choix logique. Le COT est également un facteur important dans les raffineries, les usines pétrochimiques, les usines de liquéfaction du gaz naturel, etc.

Dans les installations qui fabriquent des produits chimiques inorganiques, un certain nombre d’analyses ont une valeur potentielle, notamment le sodium et la CACE susmentionnée, qui est en fait une mesure de substitution pour le chlorure et le sulfate dans l’eau et la vapeur de haute pureté. La surveillance en ligne de la dureté peut convenir à certaines applications pour minimiser le transport de calcium et de magnésium vers les chaudières, qui peuvent ensuite précipiter sous forme de dépôts durs. Si l’on se réfère à la première partie de cette série, la surveillance de la dureté de l’effluent de l’adoucisseur de sodium peut alerter les opérateurs des perturbations du système d’appoint avant que des problèmes graves ne surviennent.

Les analyses du fer (et si nécessaire du cuivre) sont utiles pour évaluer la protection contre la corrosion, ou son absence, dans les systèmes de retour des condensats. Un problème qui touche de nombreux générateurs de vapeur est le transport des produits de corrosion de l’oxyde de fer vers les chaudières, où ces matériaux précipitent, généralement sur le côté chaud des tubes de la chaudière. Ces dépôts sont alors le siège d’une corrosion sous dépôt (UDC), dans laquelle l’acide ou le caustique se concentre à la surface du tube et attaque directement le métal du tube. L’UDC peut être plus grave dans les chaudières à haute pression avec des flux de chaleur élevés, mais les chaudières à basse pression sont souvent exploitées pendant des années sans aucun nettoyage chimique, de sorte que les dépôts deviennent très épais et induisent l’UDC.

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Partie 5 : Paramètres de surveillance et stratégies de traitement recommandés pour les chaudières à vapeur

Le dernier billet de cette série de blogues portait sur la surveillance de la chimie de l’eau et de la vapeur dans les chaudières à basse pression, avec une attention particulière sur le retour des condensats.

Cet article examine les paramètres de surveillance recommandés pour les chaudières d’un système de production de vapeur. Les facteurs qui influencent le traitement d’eau de chaudière comprennent la conception de la chaudière, la pression de la chaudière ou de la vapeur, le fait que la vapeur soit utilisée strictement pour le chauffage du processus ou pour entraîner des turbines, et les questions liées au retour des condensats et à la pénétration d’impuretés dans l’eau de la chaudière.

L’importance de la mesure du pH

Les générateurs de vapeur des centrales électriques fonctionnent généralement en boucle fermée, car la vapeur n’entraîne qu’une turbine et est ensuite renvoyée dans son intégralité vers la chaudière. Pour les quantités normalement faibles d’eau ou de vapeur perdues, l’appoint provient de systèmes de traitement de haute pureté, ce qui garantit normalement une eau de chaudière propre.

Ainsi, le principal paramètre de surveillance de l’eau des chaudières de service public est le pH. La plage recommandée peut varier légèrement selon le type de chaudière et la pression de fonctionnement, mais, en général, la plupart des directives exigent une plage comprise entre 9,2 et 9,8.

Pour les nombreuses unités équipées de condenseurs de vapeur refroidis par eau, la pénétration d’impuretés est toujours possible et peut provoquer de graves perturbations dans l’environnement de la chaudière à haute température. Dans ces cas, le pH devient la mesure la plus critique. Presque toutes les lignes directrices de l’industrie recommandent de retirer immédiatement une unité si le pH chute à 8,0.

Le phosphate trisodique (Na3PO4, TSP) en petites doses est toujours un moyen courant de se protéger (temporairement) contre l’infiltration de contaminants jusqu’à ce que l’unité puisse être arrêtée. Dans certains cas, de petites concentrations de caustique (NaOH) peuvent être préférables au TSP.

Remarque : Dans le type le plus courant de générateur de vapeur à récupération de chaleur (HRSG), le modèle basse pression et à action directe (FFLP), les alcalis solides ne peuvent pas être utilisés pour le traitement de l’évaporateur à basse pression. Le pH est plutôt contrôlé par le traitement de l’ammoniac des condensats et des eaux d’alimentation.

Pour la plupart des applications à haute pression, les analyses suivantes sont recommandées :

  • pH
  • Phosphate (pour les unités traitées au phosphate)
  • Conductivité spécifique
  • Conductivité après échange de cations (CACE)

Les mesures de conductivité, en particulier la CACE combinée aux lectures de phosphate, peuvent être précieuses pour s’assurer que la chimie est équilibrée et réduit au minimum le potentiel de corrosion. Lorsqu’elles sont collectées et analysées par un logiciel tel que CTVista®+ de ChemTreat, ces données peuvent fournir des analyses précises et les tendances de la chimie de l’eau de chaudière.

Pour les chaudières industrielles, une surveillance supplémentaire peut être nécessaire. Dans de nombreux cas, le traitement de l’eau d’appoint peut consister uniquement en un adoucissement du sodium ou un adoucissement et une élimination de l’alcalinité. En outre, de nombreuses installations industrielles disposent de systèmes complexes de retour de la vapeur et des condensats qui peuvent permettre la pénétration d’impuretés supplémentaires dans les chaudières. Souvent, les principales impuretés sont des produits de corrosion à base d’oxyde de fer provenant de la tuyauterie de retour des condensats.

Programmes de traitement courants pour l’eau de chaudière

Un programme commun de traitement de l’eau de chaudière pour ces systèmes comprend du phosphate et un polymère, ce dernier pour maintenir les particules en solution.

Si la pénétration de la dureté n’est pas un problème, les programmes uniquement en polymère peuvent être préférables. Dans un cas comme dans l’autre, la détermination des concentrations de polymères peut être une tâche difficile. Une méthode consiste à mélanger une quantité infime d’un composé fluorescent à la formulation du produit. La très petite quantité du composé traceur n’interfère pas avec les réactions chimiques mais peut être facilement analysée pour fournir une mesure de substitution de la concentration chimique.

Une autre possibilité, qui a fait son apparition dans le secteur de l’eau de refroidissement il y a quelques années, concerne les polymères marqués. Une molécule non réactive est ajoutée aux polymères primaires pour les rendre détectables par l’instrumentation. Dans les cas où les polymères marqués sont applicables, le contrôle se fait directement et non par des méthodes de substitution.

Des détails supplémentaires concernant l’échantillonnage des chaudières électriques peuvent être obtenus dans le « Document d’orientation technique – Révision 2015 : Instrumentation pour la surveillance et le contrôle de la chimie du cycle pour les circuits vapeur-eau des centrales électriques à cycle combiné et à combustible fossile »; l’Association internationale pour les propriétés de l’eau et de la vapeur (www.iapws.org).

Partie 6 : Paramètres de surveillance essentiels pour la chimie de la vapeur dans les centrales électriques

Les versements précédents ont décrit les critères de surveillance pour protéger les systèmes et les chaudières de condensat/d’eau d’alimentation du générateur de vapeur contre la corrosion et les dépôts. La surveillance de la chimie de la vapeur est tout aussi importante, notamment dans les centrales électriques et les installations de cogénération où la vapeur entraîne les turbines.

Paramètres de surveillance primaires

Le dépôt de contaminants sur les aubes de turbine peut entraîner de la corrosion et une éventuelle rupture des aubes, ce qui représente une situation potentiellement catastrophique lorsque la turbine tourne à plusieurs milliers de tours par minute. 

Les principaux paramètres de surveillance sont les suivants :

  • Sodium : ≤ 2 parties par milliard (ppb)
  • Conductivité après échange de cations (CACE) : ≤ 0,2 μS/cm
  • Silice : ≤ 10 ppb

Le sodium fournit une indication directe de l’entraînement de sel ou d’hydroxyde de sodium dans la vapeur. L’entraînement d’hydroxyde de sodium (caustique) est une impureté particulièrement nocive, car elle peut rapidement provoquer la fissuration par corrosion sous contrainte (FCC) des composants de la turbine. D’autres sels, notamment le chlorure de sodium, se déposent dans les derniers rangs de la turbine basse pression (BP), où ils peuvent provoquer des piqûres, puis la fissuration par corrosion sous tension (FCC) et la fatigue par corrosion (FC) des aubes et des rotors de la turbine. Les piqûres se forment pendant les arrêts de l’unité, en particulier si l’air ambiant humide pénètre dans le condenseur et humidifie les dépôts.  

CACE fournit une mesure de substitution des concentrations de chlorure et de sulfate, et la limite ≤ 0,2 μS/cm est une ligne directrice de longue date pour les fabricants de turbines. Cependant, la précision du CACE est suspecte, car la vapeur pourrait avoir des niveaux de chlorure et de sulfate plus élevés que les limites typiques de 2 ppb, même si le CACE reste sous le paramètre de 0,2 μS/cm. Certains appareils peuvent analyser ces deux impuretés à une concentration bien inférieure à 1 ppb.

La silice se précipite sur les aubes de la turbine. Bien que le composé ne soit pas corrosif, les dépôts peuvent influencer l’aérodynamisme de la turbine et réduire son efficacité, d’où la limite recommandée mentionnée ci-dessus.

Points courants d’échantillonnage de la vapeur

Plusieurs points d’échantillonnage de la vapeur sont courants dans les unités de production d’énergie. Il s’agit d’échantillons de vapeur saturée, principale et de réchauffage.

L’échantillon de vapeur saturée permet d’analyser les impuretés provenant directement du tambour de la chaudière et peut servir de mesure de dépannage pour détecter un entraînement mécanique. Le report mécanique peut être causé par l’endommagement ou la défaillance d’un dispositif de séparation de la vapeur dans le tambour.

L’endommagement ou l’usure des dispositifs de séparation permet à une humidité excessive contenant des impuretés de l’eau de la chaudière de pénétrer dans la vapeur.

Parmi les autres facteurs qui peuvent influencer l’entraînement mécanique, citons les taux d’allumage rapides ou les changements de charge fréquents qui provoquent des hausses du niveau d’eau dans le tambour, la taille inadéquate du tambour et la contamination de l’eau de la chaudière qui peut générer de la mousse.

Des procédures spéciales sont nécessaires pour collecter la vapeur saturée afin de garantir l’intégrité de l’échantillon. Cela comprend l’installation d’une buse d’échantillonnage isocinétique. Les principaux fabricants de panneaux d’échantillonnage peuvent fournir des renseignements sur les méthodes appropriées pour assurer l’intégrité de tous les échantillons de systèmes de vapeur.

Les analyses de la vapeur principale et de la vapeur de réchauffage fournissent des données directes sur les impuretés qui entrent dans la turbine. Bien entendu, la pénétration d’impuretés peut provenir de l’entraînement mécanique du tambour, mais les impuretés peuvent également provenir de l’eau d’atténuation de la vapeur contaminée. Cette contamination devrait également apparaître dans les échantillons d’eau d’alimentation et donc être détectable à ce moment-là. La détection et la correction de tout mécanisme qui contamine l’eau d’alimentation sont d’une grande importance, tant pour protéger l’eau de la chaudière que pour éliminer l’introduction directe d’impuretés dans la vapeur.

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