Brevet FR2641370A1 — publié le 19900706

"Produit pour le nettoyage des échangeurs à plaques notamment dans l'industrie nucléaire ainsi que procédé mis en oeuvre lors de l'utilisation de ce produit" La présente invention a pour objet un pro- duit pour la préparation d'une solution aqueuse per- mettant le nettoyage chimique des échangeurs à plaques notamment dans l'industrie nucléaire par circulation de cette solution dans les échangeurs à nettoyer et recyclage de celle-ci sur une cuve de stockage. La production d'énergie nucléaire nécessite l'utilisation d'échangeurs de chaleur pour refroidir de nombreux systèmes. Les échangeurs du type à plaques sont prati- quement toujours choisis en raison de multiples avan- tages parmi lesquels on peut mentionner une grande ef- ficacité thermique, une bonne résistance à l'encrasse- ment, un faible volume de rétention et un coût compé- titif. De tels échangeurs sont constitués par un ensemble de plaques métalliques embouties à froid, au travers desquelles s'effectue le transfert de chaleur entre deux fluides. Un joint par plaque assure, à la fois, l'étanchéité de l'échangeur vers l'extérieur ainsi que la distribution des fluides sans mélange, alternativement dans les canaux formés par deux pla- ques adjacentes. Dans de tels échangeurs, l'écoulement des fluides se fait à contre-courant intégral. L'emboutis- sage des plaques assure une bonne tenue mécanique de l'empilage et une forte turbulence dans l'écoulement des fluides. De ce fait, les performances techniques sont très élevées. Compte tenu de leurs avantages susmention- nés, les échangeurs à plaques se trouvent en nombre dans les sites nucléaires; on les retrouve en parti- culier comme source de refroidissement sur les cir- cuits de sécurité et d'utilité. Ils sont parcourus d'un côté par de l'eau déminéralisée traitée et, de l'autre côté, par des eaux naturelles: eau de rivière ou eau de mer. L'importance d'un bon fonctionnement de ces installations de refroidissement tant au plan de la sécurité qu'à celui de la production d'électricité fait qu'au niveau de la conception, chaque échangeur est double et que chaque tranche comporte deux files d'échangeur. La disponibilité de telles installations doit être quasi permanente et, en dehors des arrêts de tranches, les périodes de consignation sont stricte- ment limitées. Par ailleurs, pour garantir un fonctionne- ment optimal des échangeurs de chaleur, il est néces- saire d'éviter qu'ils s'encrassent; pour cette rai- son, l'eau brute qui sert de source froide est pré- traitée par filtration après un dégrillage, pour empê- cher que ne soient introduits dans les circuits des objets (brindilles, cailloux) ou des animaux (pois- sons, moules, etc..) qui pourraient rapidement colma- ter les échangeurs. Cependant, l'encrassement plus ou moins ra- pide des échangeurs est inéluctable étant donné que, quel que soit le site: bordure de rivière ou de mer, l'eau brute est toujours chargée de particules en sus- pension, que ce soient des limons ou des animalcules. On a pu déterminer par l'expérience que cet encrassement est essentiellement dû à des dépôts d'o- rigine végétale (algues, boues), d'origine animale (escargots et moules) et minérale (tartres, argiles). Ces dépôts provoquent, à la longue, une aug- mentation sensible des pertes de charge, des diminu- tions de pouvoir d'échange (variation des coefficients d'échange thermique) et par conséquent, l'augmentation de la température des les circuits de refroidissement. Dès qu'une température critique est attein- te, il est nécessaire de consigner l'échangeur encras- sé et de procéder à une opération de nettoyage. Pour des raisons de sécurité et de coûts d'exploitation, cette opération doit être la plus brè- ve possible et l'échangeur consigné doit pouvoir être rendu à la production dans les délais les plus ré- duits. Pour satisfaire à.ces impératifs, on a, con- formément à l'invention, pensé à effectuer l'opération de nettoyage susmentionnée sans avoir à ouvrir et à démonter les échangeurs, en utilisant des groupes mo- biles de nettoyage chimique dérivés des machines dites de "nettoyage en place" qui sont utilisées depuis plu- sieurs années pour effectuer le nettoyage d'installa- tions, notamment d'échangeurs de chaleur dans les in- dustries agro-alimentaires. Ces machines, qui peuvent être directement raccordées à l'installation à nettoyer pour y faire circuler une solution de nettoyage, sont schématique- ment constituées d'une cuve de recyclage en acier équipée de thermo-piongeurs, d'une pompe de circula- tion, d'une armoire de commande et de contrôle et de tuyauterie et de robinetterie de raccordement. Bien entendu, dans le cadre particulier de l'industrie nucléaire, les caractéristiques de cette machine, et surtout de la solution de nettoyage utili- sée, doivent être tout spécialement adaptées aux con- traintes d'application qui, outre la durée d'immobili- sation minimale des échangeurs, sont principalement liées à la nature des souillures à éliminer, et à la nécessité d'une compatibilité avec les matériaux ren- contrés afin de diminuer les risques de corrosion. De plus, les constituants de la solution de nettoyage doivent obligatoirement être choisis dans une liste de produits autorisés dans le cadre des industries nu- cléaires. La présente invention a pour objet de satis- faire à ces exigences en proposant un produit pour la préparation d'une solution aqueuse permettant un net- toyage chimique dans les conditions susmentionnées des échangeurs à plaques notamment dans l'industrie nu- cléaire par circulation de cette solution dans les échangeurs à nettoyer et recyclage de celle-ci sur une cuve de stockage. Selon l'invention, ce produit est caracté- risé en ce qu'il contient, en tant que composants ac- tifs, entre 0 et 50 % de composé alcalin fort et entre 0 et 50 % d'agent complexant formant des chélates avec les ions métalliques et alcalino-ferreux. Pour la préparation de ce produit, on utili- se le plus souvent de la lessive de soude à 50 % et du nitrilotriacétate de sodium à 40 %; de par ses pro- priétés basiques, celui-ci est tout spécialement adap- té au nettoyage de dépôts ayant une proportion de ma- tière organique relativement importante (supérieure à environ 10 %). Dans ce produit, le rôle de l'alcalinité est d'émulsifier la matière organique en la faisant gon- fler tandis que le rôle du complexant consiste à dés- tructurer les tartres durs en complexant le calcium. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le produit contient un tensio-actif associé à un agent anti-mousse. Le rôle de ces produits consiste à décoller les dépôts et à les mettre en suspension. On peut ainsi utiliser, de manière satisfai- sante, un mélange de tensio-actifs non ioniques en particulier de copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène et de sucroglycérides. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le produit contient un dispersant dont le rôle est de maintenir le dépôt en suspension et d'éviter qu'il se redépose; on peut, dans ce but, utiliser en- tre 0 et 15 % en poids de dispersant de type polyacry- late, copolymère acrylique, métacrylique, terpolymère acrylique ou phosphino-acrylique. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le produit contient un agent stabilisant composé à base de glycol dosé entre 0 et 3 %. Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, le produit a approximativement la compo- sition suivante en pourcentages pondéraux: - 30,0 % de lessive de soude à 50 % - 35,0 % de nitrilotriacétate de sodium à % - 5,0 % de polymétacrylate de sodium - 0,5 % de copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène - 0,5 % de sucroglycérides. Ce produit, dont le pH à l'état pur est égal à 13,8 0,2 et dilué à 1 % à 12,2 0,1, présente l'avantage de satisfaire aux normes particulières im- posées dans le cadre de l'industrie nucléaire et de ne pas entraîner de corrosion notable des matériaux cons- titutifs des échangeurs à plaques qui sont essentiel- lement des aciers inoxydables (eau de rivière) ou du titane (eau de mer) pour les plaques, des élastomères collés tels que des nitriles pour les joints des pla- ques et des aciers pour le bâti de l'installation. Il a, par ailleurs, été prouvé que ce pro- duit atteint son efficacité maximum lorsque la teneur en matières organiques atteint une proportion minimale de 15 à 20 % environ dans le dépôt et que la teneur en tartre carbonaté reste inférieure à 10 % environ. Dans la pratique, le produit susmentionné n'est pas utilisé pur, mais dilué à environ 10 % dans tout type d'eau; l'invention se rapporte également à une telle solution de nettoyage. Pour satisfaire aux normes en vigueur, ce produit doit subir un contrôle de fabrication poussé afin que sa teneur en impuretés ne dépasse pas une va- leur limite. Cette exigence au niveau de la qualité permet de garantir l'efficacité de l'opération de net- toyage et l'excellence des résultats dans des condi- tions économiques optimales que ce soit au niveau des temps d'immobilisation ou à celui de l'intégrité du matériel. Il convient, en outre, de noter que seule l'alcalinité de la solution nécessite des précautions au rejet; cette activité neutralisée, les produits ne présentent plus aucun caractère de nocivité ou de toxicité tant vis-à-vis de la flore que de la faune, et peuvent donc être rejetés sans risque. L'invention se rapporte également à un pro- cédé pour le nettoyage chimique des échangeurs à pla- ques dans l'industrie nucléaire à l'aide de la solu- tion susmentionnée. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on porte la solution à une température de 60 à 70'C et on la fait circuler dans les échangeurs à nettoyer en la recyclant sur une cuve de stockage en utilisant une machine du type dit de "nettoyage en place". L'expérience a montré que, si l'on porte la température de la solution à 60-70'C, les composants actifs du produit sont à leur efficacité optimale et les agents tensio-actifs ont une propriété non mous- sante remarquable. La phase active du nettoyage qui est prise en compte à partir de la mise en circulation de la so- lution, dépend, bien entendu, du degré d'encrassement de l'échangeur; elle doit, cependant, dans tous les cas, être au moins de trois heures. Le nettoyage effectué, il est recommandé de neutraliser la solution utilisée ainsi que l'eau du premier rinçage rapide, afin de pouvoir rejeter la so- lution tout en respectant l'environnement. Il convient de souligner que la composition de la solution de nettoyage susmentionnée est fonction de la nature des dépôts à éliminer, qui a préalable- ment été déterminée par des analyses chimiques. Or, l'expérience a prouvé que cette nature est largement tributaire de la saison: en effet, les variations de températures et la pluviométrie modi- fient considérablement, qualitativement et quantitati- vement la composition des eaux de surfaces et souter- raines. Il en résulte que l'encrassement des échan- geurs alimentés par ces eaux n'a pas toujours la même origine. Or, comme il a été indiqué, la solution con- forme à l'invention est plus particulièrement adaptée à des dépôts ayant une teneur relativement importante en matière organique.Elle peut également permettre d'éliminer les dépôts d'origine minérale. L'expérience et des analyses successives ef- fectuées sur des sites à différentes périodes, ont permis de constater qu'il était particulièrement avan- tageux d'alterner les nettoyages par le produit con- forme à l'invention avec des nettoyages avec un pro- duit faiblement acide afin d'éviter la minéralisation progressive des dépôts qui pourraient ensuite servir de base d'accrochage aux substances organiques véhicu- lées par l'eau. R E V E N D I C A T I 0 N S 1') Produit pour la préparation d'une solu- tion aqueuse permettant le nettoyage chimique des échangeurs à plaques notamment dans l'industrie nu- cléaire par circulation de cette solution dans les échangeurs à nettoyer et recyclage de celle-ci sur une cuve de stockage, produit caractérisé en ce qu'il con- tient, en tant que composants actifs, entre 0 et 50 % de composé alcalin fort et entre 0 et 50 % de com- plexant. 2 ) Produit selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il contient un tensio-actif associé à un agent anti-mousse. 3:) Produit selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il contient un dispersant. 4*) Produit selon la revendication 3, en ce qu'il contient un dispersant de type polyacrylate, co- polymère acrylique, métacrylique, terpolymère acryli- que ou phosphino-acrylique dosé entre 0 et 15 %. ') Produit selon l'une quelconque des re- vendication 1 à 4, caractérisé en ce qu'il contient un agent stabilisant composé à base de glycol dosé entre 0 et 3 %. 6') Produit selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il a approxi- mativement la composition suivante en pourcentages pondéraux: - 30,0 % de lessive de soude à 50 % - 35,0 % de nitrilotriacétate de sodium à % - 5,0 % de polymétacrylate de sodium - 0,5 % de copolymères d'oxyde d'éthylène et d'oxyde de propylène - 0,5 % de sucroglycérides. 7 ) Solution de nettoyage caractérisée en ce qu'elle est constituée par le produit selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dilué à environ %. 8 ) Procédé pour le nettoyage chimique des échangeurs à plaques dans l'industrie nucléaire à l'aide de la solution selon la revendication 7, carac- térisé en ce que l'on porte la solution à une tempéra- ture de 60 à 70-C et on la fait circuler dans les échangeurs à nettoyer en la recyclant sur une cuve de stockage. ) Procédé selon la revendication 8, carac- térisé en ce que l'on fait circuler la solution de nettoyage pendant au moins trois heures.