Solides dissous et conductivité de l'eau

Quantité totale de solides dissous, conductivité spécifique, conductivité

• Les solides dissous dans l'eau de chaudière doivent être maintenus sous une certaine limite pour prévenir l'entraînement de la chaudière.
• La concentration de solides dissous augmente lorsque l'eau bout et que les solides restent derrière.
• L'eau contenant des solides dissous conduit l'électricité, et la quantité d'électricité conduite est directement liée à la quantité de solides.
• La capacité de l'eau à conduire un courant électrique est appelée sa conductivité.
• La conductivité spécifique est la quantité exacte qui peut être mesurée pour un échantillon. Les deux termes (conductivité et conductivité spécifique) sont souvent utilisés de manière interchangeable.
• Si un faible courant électrique passe dans un échantillon d'eau, la quantité de courant qui passe réellement est une mesure de la conductivité spécifique, indiquant la quantité totale de solides dissous.
• Les unités de conductivité spécifique sont les micro-mhos par cm (µ mhos / cm).
• L'équivalent SI est le micro-siemens (µ S/cm).
• Une relation approximative entre la conductivité spécifique et la quantité totale réelle de solides dissous dans l'eau est : 1,0 µmho/cm de conductivité = 0,9 mg/L de solides dissous.
• La conductivité spécifique (ou quantité totale de solides dissous) de l'eau de chaudière est surveillée régulièrement pour ajuster la purge continue.
• La conductivité doit être maintenue dans une gamme précise pour chaque chaudière.
• Pour tester la conductivité, une quantité mesurée d'eau filtrée de chaudière est placée dans un ballon, et une sonde d'indicateur de conductivité est insérée.
• L'appareil fait passer un courant entre les électrodes dans la sonde, mesure et indique le courant en µmhos sur un écran étalonné.
• Certains appareils ont un récipient intégré pour l'échantillon.
• D'autres peuvent être étalonnés pour indiquer la quantité totale de solides dissous en mg/L.

Mesure du pH

• Le pH mesure l'acidité ou l'alcalinité relative de l'eau de chaudière.
• C'est un paramètre de surveillance secondaire lorsque l'alcalinité est utilisée pour le contrôle.
• Avec un programme de phosphate, l'alcalinité et le pH s'alignent.
• Le test d'alcalinité est important pour l'eau de chaudière, tandis que celui du pH est crucial pour les conduites d'eau d'alimentation et de retour de condensat.
• L'analyse du pH utilise un indicateur de pH spécial avec une sonde et un circuit électronique.
• Il est nécessaire d'étalonner l'indicateur avec un liquide tampon neutre et la lecture du pH n'a pas d'unités.
• Les échelles de pH acceptables sont :
  • 7,5 à 10,0 pour les chaudières jusqu'à 6 MPa (900 psi)
  • 9,0 à 9,6 pour les pressions plus élevées.
• Les tests de pH réguliers sont prescrits en raison de l'importance du pH pour le contrôle de la corrosion et l'efficacité des réactions de réduction de tartre.
• Interprétation des valeurs du pH :
  • 7,0 est neutre
  • inférieur à 7,0 est acide
  • supérieur à 7,0 est alcalin (caustique)

Chlorure

• Le chlorure de calcium, de magnésium, de sodium et de fer sont souvent présents dans l'eau de chaudière.
• Ces composés restent en solution et augmentent les solides dissous.
• Une relation existe entre les chlorures dans l'eau d'alimentation et ceux dans l'eau de chaudière, qui peut être mesurée.
• Formule utilisée pour déterminer et contrôler la quantité de purge nécessaire : chlorure dans l'eau d'alimentation = % de purge chlorure dans l'eau de chaudière
• Le test du chlorure implique un titrage.
• Un échantillon d'eau de chaudière mélangé à de la phénolphtaléine prend une teinte rouge.
• L'acide sulfurique est ajouté jusqu'à ce que l'échantillon devienne transparent, indiquant un pH de 8,3.
• Du chromate de potassium est ajouté, suivi d'un titrage au nitrate d'argent jusqu'à ce que l'échantillon prenne une teinte de rouille, qui est le point final à partir duquel le chlorure mg/L est calculé.

Fer

• Un test du fer occasionnel dans l'eau de chaudière représente un paramètre de surveillance.
• Le fer présent dans l'eau d'alimentation ou le condensat peut se précipiter sur les surfaces de la chaudière, sous la forme d'un tartre de fer dur.
• Cette corrosion peut survenir dans la chaudière ou dans les systèmes d'eau d'alimentation/condensat.
• La surveillance du fer est importante pour contrôler le tartre et la corrosion.
• Effectuer des tests de fer à différents endroits aide à localiser la source du fer.
• L'analyse du fer nécessite un équipement spécialisé et est effectuée par un technicien de laboratoire.
• Un réactif de fer est ajouté à l'échantillon d'eau de chaudière, produisant une teinte orange.
• L'échantillon est placé dans un spectrophotomètre pour mesurer l'absorptivité, et le résultat est utilisé pour calculer la teneur en fer en µg/L ou ppb.

Oxygène disous

• Le test est effectué de temps en temps pour vérifier l'efficacité de l'équipement de désaération. Le test aide à déterminer la quantité d'oxygène dissous entrant dans la chaudière.
• Les méthodes d'analyse varient du titrage pour les concentrations en mg/L aux instruments hautement spécialisés pour détecter de plus petites quantités.
• Habituellement, des techniciens de laboratoire ou des consultants effectuent ces tests.

Pureté de la vapeur

• Fait référence à la quantité de solides entraînés avec la vapeur de la chaudière jusqu'aux utilisateurs de vapeur.
• Des tests sont effectués occasionnellement pour déterminer l'efficacité des efforts de prévention d'entraînement.
• La détermination et la minimisation des impuretés dans la vapeur sont nécessaires pour assurer l'intégrité des surchauffeurs et de l'équipement en aval.
• Les dépôts sur les surchauffeurs provoquent une surchauffe et potentiellement une rupture.
• Les dépôts sur les aubes de turbine entraînent une perte de rendement et des dommages.
• Un échantillon de vapeur est prélevé à la sortie de la chaudière, en amont du surchauffeur, puis condensé.
• L'échantillon subit divers tests pour déterminer la teneur en solides en parties par milliard.
• Les essais varient d'un essai de conductivité à l'utilisation d'un indicateur de sodium pour comparer le sodium dans la vapeur et dans l'eau de chaudière.
• Pour analyser les anions, la chromatographie est obligatoire.
• Ces tests doivent être effectués par un membre du personnel de laboratoire ou un consultant, en raison de l'équipement et de la précision impliqués.

Échantillonnage

• L'échantillon est passé dans un refroidisseur afin de réduire sa température.
• Les bouteilles d'échantillonnage doivent être bien rincées pour éviter toute interférence due à des échantillons précédents.
• Une conduite d'échantillonnage doit être purgée avant de prélever un échantillon, ce qui assure la précision.
• Dans de nombreuses usines, les conduites d'échantillonnage sont acheminées vers un laboratoire, et les échantillons s'écoulent en continu.
• L'obtention d'un échantillon d'eau de chaudière nécessite des soins pour garantir la précision, il est donc essentiel d'utiliser un échantillon actuel.
• Des refroidisseurs d'échantillon sont installés sur les conduites entre la source et le laboratoire.

Surveillance automatique

• Indicateurs de conductivité :
  • Mesurent en continu la conductivité de l'eau de chaudière pour surveiller les solides dissous.
• Indicateurs de pH :
  • Surveillent en permanence l'acidité ou l'alcalinité de l'eau pour s'assurer qu'elle reste dans les limites acceptables.
• Analyseurs d'oxygène dissous :
  • Mesurent la quantité d'oxygène dans l'eau pour prévenir la corrosion.
• Analyseurs de dureté :
  • Surveillent la présence de calcium et de magnésium qui peuvent causer des dépôts.
• Dans installations plus complexes, des analyseurs automatiques assurent des relevés continus et peuvent être raccordés à des systèmes de contrôle informatisés.
• Ces analyseurs peuvent être connectés à des boucles de régulation, comme un système de purge automatisé.
• Des exemples d'appareils de surveillance automatiques sont les analyseurs de corrosion, les analyseurs de turbidité et les dispositifs de surveillance de l'encrassement et de la corrosion.

Alimentateurs par coups et à pot

• Alimentateur fermé de dérivation :
  • Les produits chimiques solides sont placés dans un pot, où l'eau d'alimentation est dirigée pour dissoudre et transporter le produit chimique dans la chaudière.
• Alimentateur fermé par gravité :
• Utilisés principalement pour les produits chimiques liquides. Les produits sont versés dans un réservoir avec un robinet de commande pour réguler la vitesse à laquelle ils sont alimentés, par gravité, dans la conduite d'eau d'alimentation.
• L'alimentation par coups consiste à injecter des produits chimiques sur une période relativement courte à partir d'un pot fermé connecté à la conduite d'eau d'alimentation.
• Dans l'alimentateur fermé de dérivation, le taux d'injection est contrôlé à l'aide d'un robinet qui limite le débit et en force une plus grande quantité dans le pot.

Systèmes d'alimentation continue (avec réservoirs de jour)

• Environ 95 % des chaudières en service utilisent un système d'alimentation continue, alimentant la chaudière à des points d'injection efficaces avec un débit constant.
• Les avantages comprennent une plus grande flexibilité, un risque réduit de tartre et de corrosion, une variation réduite des substances résiduelles et des solides, une purge plus facile, un rendement amélioré et une manipulation plus sûre des produits chimiques.
• Les réservoirs sont en acier inoxydable, en caoutchouc doublé ou en plastique.
• Les produits chimiques, en poudre ou liquides, sont ajoutés dans leurs réservoirs de jour respectifs, puis remplis d'eau où un mélangeur assure un mélange complet.
• Chaque réservoir comporte une ou deux pompes avec manomètres et vannes.
• Il est courant de mélanger quotidiennement un lot de produit chimique par réservoir pour maintenir une concentration constante, et la pompe est réglée pour acheminer le débit approprié selon l'échelle de contrôle.
• L'un des inconvénients est la difficulté de maintenir une concentration uniforme. Une méthode pour réduire cela consiste utiliser un tableau pour surveiller le niveau du réservoir par rapport à l'ajout de produits chimiques.

Pompes à produits chimiques

• Pompes à piston plongeur :
  • Elles utilisent un piston alternatif, actionné par un moteur électrique et une boîte de commande pour ajuster la longueur de la course de la pompe et le volume du produit chimique acheminé.
  • Étant donné que les pompes à piston plongeur fonctionnent pour toutes les pressions, elles sont particulièrement efficaces pour injecter des produits chimiques directement dans une chaudière.
• Pompes à impulsion électronique :
  • Elles sont dotées d'un diaphragme mobile pour pousser les produits chimiques dans la conduite d'alimentation.
  • Les pompes ont une course avec un taux bas, elles sont donc convenables pour introduire des produits chimiques aux désaérateurs ou à la tuyauterie à basse pression et à condensat.
  • Une table indique les réglages du débit par rapport à la course et à la vitesse.
• Les deux conceptions les plus courantes pour les pompes d'alimentation en produits chimiques sont alternative à piston plongeur et la pompe alternative électronique.