Concepts avancés de traitement de l'eau de refroidissement (Partie 6)

Note de l'éditeur : il s'agit du dernier volet d'une série en six parties rédigée par Brad Buecker, président de Buecker & Associates, LLC.

Lisez la première partie ici.

Lisez la partie 2 ici.

Lisez la partie 3 ici.

Lisez la partie 4 ici.

Lisez la partie 5 ici.

Dans les parties précédentes de cette série, nous avons examiné de nombreuses questions liées au traitement primaire de l’eau de refroidissement dans les installations électriques et industrielles. Cependant, la plupart des grandes usines disposent d'un certain nombre de systèmes d'eau fermés qui fournissent un refroidissement auxiliaire à des équipements tels que des roulements de pompe, des refroidisseurs d'huile de lubrification, des refroidisseurs d'hydrogène de générateur, etc.

Ces sous-systèmes sont essentiels au fonctionnement de l'usine, et de mauvaises performances ou la défaillance d'un système fermé peuvent potentiellement arrêter l'usine. Dans cet article, nous examinerons plusieurs des aspects les plus importants du traitement de l’eau de refroidissement en circuit fermé.

Le terme eau de refroidissement « fermée » est légèrement trompeur, car de nombreux systèmes subissent des fuites ou de petites pertes qui nécessitent un appoint. (En cas de corrosion importante, ces pertes peuvent être importantes.) De plus, les systèmes disposent souvent d'un réservoir de tête pour l'introduction de l'appoint et pour gérer les changements de demande, ce qui constitue une autre source d'infiltration d'oxygène. Il convient de noter que certains systèmes fermés sont refroidis par air, ce qui se rapproche plus complètement du statut « fermé ».

Bien qu'il soit possible d'utiliser de l'eau de différentes qualités dans les systèmes CCW, un choix fréquent, et le sujet de cet article, est l'eau de condensation ou déminéralisée qui est traitée dans le système.

Le matériau de tuyauterie typique pour les réseaux CCW est l’acier au carbone. Les alliages de cuivre, l'acier inoxydable ou peut-être, à l'occasion, le titane sont les choix habituels pour les tubes d'échangeur de chaleur ou les plaques dans un échangeur à plaques et châssis.

Lors de la planification d’un programme de traitement, il est important de connaître la métallurgie complète du système.

Dans les systèmes utilisant de l’eau très pure, la formation de tartre n’est généralement pas un problème, mais la corrosion est plutôt le principal problème. (L'encrassement microbiologique peut également être problématique, ce que nous explorerons plus loin dans cet article.) Les mécanismes de corrosion les plus courants, dont beaucoup ont été décrits pour les systèmes de recirculation ouverts dans les précédents épisodes de cette série, comprennent :

À l'instar des systèmes de recirculation ouverts au milieu du siècle dernier, le chromate était très populaire pour le contrôle de la corrosion dans les systèmes fermés. Une fois le traitement initié, le chromate finira par former ce que l'on appelle une couche de « pseudo-acier inoxydable » sur l'acier au carbone qui est assez protectrice. Cependant, les problèmes de toxicité du chrome hexavalent (Cr6+) ont conduit à son élimination de presque toutes les applications d'eau de refroidissement.

Le nitrite de sodium (NaNO2) remplace couramment le chromate. Le composé est peu coûteux et sûr à manipuler, et comprend généralement un agent de conditionnement du pH ou un tampon tel que l'hydroxyde de sodium ou le tétraborate de sodium pour maintenir le pH dans une plage de 8,5 à 10,5. (2)

Le nitrite favorise la formation d'une couche passive d'oxyde de fer sur la surface métallique.

9Fe(OH)2 + NO2 → 3Fe3O4 + NH4 + 2OH + 6H2O Éq. 1

9Fe(OH)2 + NO2 → 3(Fe2O3) + NH4 + 2OH + 3H2O Éq. 2

Le nitrite réagit d'abord au niveau des anodes et est pour cette raison communément appelé un inhibiteur « dangereux », car si les résidus tombent en dessous des limites seuils, un petit nombre d'anodes peuvent se développer dans un environnement cathodique important. Des piqûres rapides peuvent alors se produire. Une plage résiduelle de nitrite généralement sûre est de 500 à 1 000 ppm pour inhiber la corrosion générale et les piqûres, mais chaque application doit être soigneusement surveillée et contrôlée. Si des fuites dans le système empêchent la capacité de maintenir des résidus adéquats, le traitement devrait probablement être interrompu jusqu'à ce que les fuites soient réparées.

D'après l'expérience de cet auteur en matière de traitement au nitrite pour les systèmes fermés, l'introduction de produits chimiques frais était simple : une charge une fois par semaine de nitrite de sodium granulaire mélangé à un tampon de pH dans des mangeoires en pot.

L'alimentation par lots est effectuée en déverrouillant le couvercle supérieur, en versant la quantité mesurée de produit chimique solide, en reverrouillant le couvercle, puis en ouvrant le chargeur pendant plusieurs minutes pour garantir que les solides se dissolvent et sont transportés dans le sillage de l'eau de refroidissement.