Cherchez-vous des moyens de rendre votre système de refroidissement plus durable? Alors que de plus en plus d’industries cherchent des moyens d’améliorer l’efficacité et d’atteindre les objectifs environnementaux, les pratiques de traitement de l’eau durables ont évolué pour répondre à la demande.
Méthodes et considérations pour un refroidissement durable
Il y a trois principaux chemins à prendre en considération lorsque vous rendez votre système de refroidissement plus durable :
- Augmentation des cycles de concentration de la tour de refroidissement (contrôle du pH d’alimentation en acide)
- Utilisation de sources d’eau d’appoint alternatives/non conventionnelles
- Tours de refroidissement en cascade
Augmentation des cycles de concentration de la tour de refroidissement
La figure 1 montre qu’après six ou sept cycles de concentration, le potentiel d’économie d’eau est faible par rapport à l’augmentation des concentrations de contaminants de l’eau en circulation.
Le graphique de la figure 1 représente l’équation suivante :
Maquillage = Évaporation + Soufflage
Adoucissement à la zéolite de sodium
La zéolite sodique est une méthode d’augmentation des cycles de concentration. La réduction du calcium et du magnésium dans le flux d’appoint de la tour de refroidissement se traduit généralement par des cycles plus élevés si les indices de saturation en tartre liés à la dureté sont les facteurs limitants (LSI, MgSiO3, CPSI). Si un autre composant de l’eau, comme le chlorure, la silice ou la conductivité/TDS, est le facteur limitant, l’adoucissement de l’eau ne peut pas entraîner des cycles de concentration plus élevés.
Pour augmenter les cycles de concentration :
- Éliminez la dureté de l’eau d’appoint à l’aide d’assouplissants
- Limiter la formation de tartre de carbonate de calcium
- Remplacer la dureté par du sodium
- La dureté est le calcium et le magnésium (dureté temporaire causée par les bicarbonates d’ions calcium et magnésium)
- Régénérant : sel (chlorure de sodium)
- Échange d’ions (rien créé ou détruit)
L’adoucissement partiel par échange d’ions de zéolite sodique vise à réduire :
- La nature agressive/corrosive de l’eau d’appoint
- Fréquence de régénération et utilisation du sel
- Concentration posologique des composants de traitement actif de l’inhibiteur de corrosion
Les facteurs suivants doivent être pris en compte avant l’assouplissement :
- Coût de livraison du sel
- Eau utilisée pendant les cycles de régénération de la résine
- 100 % d’eau d’appoint adoucie est très agressive pour les tuyaux en acier à faible teneur en carbone et les composants du système de tour de refroidissement
- Les perturbations de l’assouplissant entraîneront une mise à l’échelle rapide si elles ne sont pas détectées immédiatement, car le programme de traitement n’est pas conçu pour un potentiel de mise à l’échelle élevé
Comme mentionné précédemment, l’eau d’appoint entrante peut être partiellement adoucie pour atténuer le risque de perturbation de l’adoucisseur. Un ramollissement partiel peut être obtenu en mélangeant les vannes pour ajouter de l’eau d’appoint brute à l’effluent d’eau douce à 100 % de l’adoucisseur. Le pourcentage d’adoucissement est déterminé par les conditions du système et les cycles de concentration souhaités.
Alimentation acide
L’alimentation en acide pour le contrôle à un pH spécifique peut améliorer la performance des inhibiteurs de corrosion inorganiques, tels que l’orthophosphate, et maintenir leur solubilité et leur efficacité globale.
Raisons de l’alimentation par acide
- Contrôle de l’entartrage du carbonate de calcium (CaCO3) dans le refroidissement industriel
- Contrôlez l’échelle de phosphate de calcium (Ca3(PO4)2) (les cycles peuvent être augmentés)
- Aide à contrôler les précipitations du zinc
- Améliorer l’efficacité du chlore et de l’hypochlorite pour le contrôle microbiologique
- Améliorer l’inhibition de la corrosion avec l’orthophosphate
- La formation d’un film d’oxyde de fer Orthophosphate gamma est la plus forte à pH 6,8–7,2
L’alimentation en acide peut être agressive pour divers matériaux du système, car elle est très dense. Cela pourrait l’attaquer sur le plancher de la cuvette en béton. La dilution des aliments acides peut aider à atténuer ces défis.
Avantages d’un système de dilution acide
- Réduire les coûts en réduisant les besoins en acide
- Fonctionne à un pH alcalin faible pour réduire les exigences en matière d’inhibiteur de corrosion
- Peut avoir besoin d’alimenter une dose légèrement plus élevée d’inhibiteur de tartre, mais à des concentrations seuils
- Réduire le potentiel corrosif de l’eau de refroidissement en circulation
La réduction limitée du pH (plage alcaline basse) est comparable à l’adoucissement partiel de l’eau.
Sources d’eau d’appoint alternatives/non conventionnelles pour un refroidissement durable
L’utilisation des sources d’eau d’appoint suivantes peut aider à améliorer la durabilité du refroidissement :
- Eau grise (flux de déchets de traitement sur place)
- Perméat d’osmose inverse (OI)
- Concentré OI/rejet
- Les eaux usées fournies par la municipalité
Avantages potentiels de l’utilisation de l’eau grise
- Réduire/éliminer la demande d’eau fournie par la municipalité
- Réduire le besoin de décharge d’eau grise
- Réaliser potentiellement de grandes économies financières, proportionnelles à la taille et à la charge calorifique d’évaporation placées sur le système de tour de refroidissement en question
- Le PO4 cyclé sert d’inhibiteur de corrosion de l’acier doux et, s’il est suffisamment élevé, peut agir de manière anodique dans le rôle du passivateur dans un environnement à pH neutre
- Démontrer une gérance environnementale responsable
L’eau grise contient généralement un composant de PO4 élevé. Cela signifie qu’il peut servir de composant de traitement de la corrosion de l’acier doux lors du cycle (avantage). Mais il peut également nécessiter des concentrations plus élevées de dispersant lors du cycle (défi).
Défis potentiels liés à l’utilisation de l’eau grise
- Potentiel accru d’encrassement lié au phosphate
- Augmentation du résidu de dispersant polymérique
- Peut nécessiter une alimentation en acide pour le contrôle du pH
- Le PO4 cyclé est un nutriment microbien potentiel
Avantages potentiels de l’utilisation du perméat d’osmose inverse
- Incorporer de l’eau d’appoint largement dépourvue de toutes les espèces ioniques potentiellement nuisibles
- Élimine les anions monovalents corrosifs (chlorure) et, par défaut, les ions divalents comme le sulfate
- Permet un cycle exceptionnellement élevé de la tour de refroidissement, réduisant considérablement la consommation d’eau d’alimentation et la purge subséquente de la tour de refroidissement (décharge)
- Démontrer une gérance environnementale responsable
Défis potentiels liés à l’utilisation du perméat d’osmose inverse
- Les fuites excessives du système, la dérive de la tour de refroidissement et les pertes de vent peuvent contribuer à des cycles de concentration élevés inatteignables
- Coût unitaire élevé de l’eau
- L’eau plus agressive nécessite des résidus d’inhibiteurs de corrosion plus élevés
Avantages potentiels de l’utilisation du concentré d’osmose inverse (rejet)
- Éviter les coûts potentiels de rejet/traitement des eaux usées (partiel, car il y aura toujours une purge de la tour de refroidissement)
- Réduire la quantité d’eau d’appoint d’origine conventionnelle à la tour de refroidissement (et les coûts associés)
- Peut être mélangé avec de l’eau propre pour produire une eau d’appoint de tour de refroidissement de qualité acceptable
- Démontrer une gérance environnementale responsable
Défis potentiels liés à l’utilisation du concentré d’osmose inverse (rejet)
- Le rejet de l’OI peut réduire les cycles de concentration atteignables si la quantité représente un pourcentage important de l’exigence totale en eau d’appoint
- Rejet d’OI fourni, car l’eau d’appoint est généralement cyclée quatre fois
- Les taux de corrosion peuvent augmenter considérablement, selon les concentrations résiduelles cycliques d’anions agressifs (chlorure et sulfate)
- Le programme de traitement de la tour de refroidissement devra incorporer des concentrations résiduelles actives potentiellement plus élevées d’inhibiteur(s) de corrosion et de dispersants
Avantages potentiels de l’utilisation des eaux usées municipales
- Élimine probablement l’utilisation d’eau d’appoint d’origine conventionnelle vers la tour de refroidissement et les coûts associés
- Cette eau est généralement désinfectée et de assez bonne qualité par rapport à l’eau de qualité potable typique de la ville
- Peut contenir une concentration résiduelle élevée de PO4, avec des avantages similaires observés avec l’eau grise
- Démontrer une gérance environnementale responsable
Défis potentiels liés à l’utilisation des eaux usées municipales
- Certains constituants nuisibles de l’eau peuvent être significativement élevés (conductivité, PO4, chlorure)
- Un PO4 élevé nécessite une augmentation des résidus de dispersant polymérique pour maintenir la solubilité du phosphate
- Le contrôle du pH est généralement requis
- Un système automatisé d’alimentation en acide sera nécessaire, comme discuté précédemment
- Le programme de traitement de la tour de refroidissement devra incorporer des concentrations résiduelles actives potentiellement plus élevées d’inhibiteur(s) de corrosion et de dispersants, ainsi que la provision pour l’acide sulfurique de base
Tours de refroidissement en cascade pour une meilleure durabilité du refroidissement
Fonctionnement de la technologie
Une paire de tours de refroidissement est placée en série. La première tour de refroidissement reçoit de l’eau d’appoint de la source d’eau utilisée dans l’installation et est cyclée. La deuxième tour de refroidissement utilise la purge de la première tour de refroidissement comme source d’eau d’appoint. Cela limite le degré de cyclisme réalisable, mais peut également réduire la consommation globale d’eau. L’efficacité du processus peut être déterminée par la qualité de l’eau d’appoint utilisée par la première tour de refroidissement.
Le report du traitement est essentiel dans les tours de refroidissement en cascade. Si les inhibiteurs restent dans leur forme soluble, ils restent utilisables dans le programme de traitement de la deuxième tour.
De petits ajouts de produits chimiques supplémentaires peuvent être nécessaires, surtout si des niveaux plus élevés de dispersants ou d’inhibiteurs de corrosion sont nécessaires. Les biocides oxydants seront normalement alimentés aux deux tours de refroidissement, et tout biocide non oxydant de la première tour peut être utilisé dans la deuxième tour selon les exigences de temps de contact respectées.
Sommaire de la durabilité du refroidissement
Les tours de refroidissement offrent aux installations diverses techniques pour réduire l’utilisation de sources d’eau conventionnelles comme maquillage. Cela peut vous aider à atteindre vos objectifs environnementaux.
Les tours de refroidissement peuvent également servir de moyen économique de concentration en solides lorsque vous utilisez les moyens les plus efficaces d’élimination de la chaleur du système.
Lorsque vous évaluez votre système de refroidissement pour des améliorations de durabilité, les facteurs suivants sont importants à garder à l’esprit :
- Les données doivent être le facteur déterminant lors de l’évaluation des options à mettre en œuvre pour une durabilité et une fiabilité de performance maximales
- Une évaluation honnête tenant compte de tous les facteurs du coût total d’exploitation et de l’équation de mise en œuvre est essentielle pour atteindre les objectifs de durabilité à long terme
Comme pour toutes les autres technologies, il est nécessaire de faire preuve de diligence raisonnable pour déterminer la faisabilité de l’utilisation des méthodes. Consultez toujours vos manuels et guides d’équipement et communiquez avec l’équipe ChemTreat pour obtenir de l’aide!
