Brevet FR2725977A1 — publié le 19960426

La présente invention a pour objet un procédé de traitement antitartre d'eau aérée, notamment d'eau pour réfrigérant atmosphérique du type à tirage naturel ou à ventilation mécanique. Comme on le sait, on utilise dans diverses installations industrielles, notamment des centrales nucléaires, des réfrigérants de fluide de ltun ou l'autre des deux types mentionnés ci-dessus, tels que décrits par exemple dans le brevet européen 0 437 133 ou par le brevet français 1 489 861. On rappelle qu'un réfrigérant atmosphérique est un échangeur thermique qui enlève à un circuit d'eau une certaine quantité de chaleur. Celle-ci est transmise à l'atmosphère, l'eau étant restituée à une température plus basse. L'air sert de fluide refroidissant en utilisant le phénomène physique de l'évaporation, le transfert de chaleur de l'eau à l'air s' effectuant par convection et par évaporation. Lorsqu'ils sont à ventilation mécanique, les réfrigérants sont équipés d'un ou plusieurs ventilateurs, soit soufflants, soit aspirants. Lorsque les réfrigérants sont à tirage naturel, l'air est véhiculé par effet de tirage au moyen d'une tour. Les corps d'échange thermique forment des volumes parallélépipédiques de grandes dimensions, constitués par plusieurs niveaux superposés de surfaces d'échange. Ces dernières peuvent être constituées par des assemblages de feuilles plastiques convenablement profilées et disposées sensiblement verticales, ou des caillebotis, grilles ou lattes en matière plastique ou autre matériau approprié. L'eau chaude s'écoule par ruissellement à travers toute la hauteur du corps d'échange thermique, à partir de tubes d'alimentation équipés de disperseurs de fluide constitués par des pommes d'arrosage convenablement réparties. Or, on constate que dans les régions où l'eau est calcaire, les éléments constitutifs des corps d'échange thermique ("packings") s'entartrent fortement, par suite de la précipitation de carbonate de calcium, provenant du bicarbonate de calcium dissout. Cette précipitation de carbonate de calcium se produit lorsque la limite de solubilité du carbonate de calcium est dépassée pour l'une ou l'autre des raisons suivantes - accroissement, dû à l'évaporation d'eau dans l'aéroréfrigérant, de la concentration en sels et surtout en bicarbonate de calcium, - élévation de la température de l'eau, au passage dans le condenseur, cette température pouvant atteindre dans une centrale nucléaire, 45" au maximum en été. - perte de gaz carbonique dissout, au passage dans l'aéroréfrigérant où l'eau est finement divisée en présence du courant d'air, aération qui peut avoir d'autres effets sur 1 'entartrage. Dans certaines installations telles que les centrales nucléaires, la masse de tartre déposée peut atteindre des centaines de tonnes et perturber considérablement leur exploitation. On a donc d'abord proposé de limiter ou de prévenir l'entartrage par adjonction d'eau d'appoint, lorsque l'évaporation de l'eau dans l'aéroréfrigérant devient excessive. Mais l'efficacité de ce traitement s'est révélé relativement limitée, puisqu'elle n'est applicable qu'à l'une des causes d'entartrage. On a donc également proposé d'injecter de l'acide sulfurique ou chlorhydrique, dans le circuit d'eau du réfrigérant (acide "de vaccination"). En effet, l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique réagissent sur le carbonate de calcium solide pour former des sulfates et des chlorures solubles. Cependant, ce procédé ne donne pas entière satisfaction, car il a pour conséquence des rejets de sulfates ou de chlorures dans les rivières, lesquels ne doivent pas dépasser les normes anti-pollution fixées. Or, les limites maximum autorisées pour de tels rejets se révèlent insuffisantes pour éliminer complètement le tartre formé sur les corps d'échange thermique ou pour prévenir suffisamment sa formation. Il est alors nécessaire, de diminuer la puissance de l'installation pour réduire la température et le facteur de concentration, et par conséquent, la demande d'acide. Par ailleurs, l'injection d'acide provoque un excès de dioxyde de carbone dissout dans la solution aqueuse, excès qui disparaît au contact avec l'air. I1 en résulte que l'efficacité du traitement acide est diminuée. On a tenté de faire disparaître le tartre des "packings" par divers autres moyens tels que pelletage et jet, jet et brossage, secouage et vibrations avec une dameuse, jet d'eau haute pression etc. Tous ces procédés se sont révélés insuffisants, le tartre déposé étant même dans certains cas pratiquement impossible à enlever en raison de sa dureté et de son adhérence aux surfaces d'échange thermique. Actuellement enfin, on utilise également des injections de dioxyde de carbone dans liteau du circuit de réfrigération. Mais l'efficacité de ces injections s'est révélée insuffisante pour éviter de devoir recourir, en outre, à l'injection d'acide. I1 en résulte des rejets de sulfates ou de chlorures dans les rivières, indésirables vis-à-vis des impératifs anti-pollution. L'invention a donc pour but de proposer un procédé de traitement antitartre d'eau aérée permettant de résou dre ce problème de manière satisfaisante. Conformément à l'invention, le procédé de traitement antitartre d'eau aérée est caractérisé en ce qu'on injecte du dioxyde de carbone dans l'air d'aération de 1 'eau. L'invention sera décrite ci-après en référence à la figure unique annexée. La figure unique est un schéma d'un réfrigérant atmosphérique du type à ventilation mécanique, équipé d'un ventilateur soufflant un mélange gazeux air-dioxyde de carbone. On sait que les eaux naturelles, du fait de leur cheminement dans le sol et au contact de l'atmosphère, contiennent un certain nombre d'éléments dissous (cations tels que 1 ion calcium, anions, gaz dissous, essentiellement CO2 et 02, matières organiques, colloïdes...). Parmi ces différents éléments, un certain nombre sont susceptibles de réagir entre eux, la réaction de base étant la suivante Si la réaction est déplacée vers la gauche (flèche b), ce déplacement amorce un processus d'entartrage par dépôt de CaCO3 solide. Cette équation chimique montre de plus que l'échange de CO2 entre phases liquide et gazeuse est le principe moteur de tout entartrage. L'invention prévoit d'injecter le dioxyde de carbone dans l'air utilisé pour l'aération du liquide. Sur le dessin annexé, on voit ainsi un réfrigérant atmosphérique 1 du type à ventilation mécanique, équipé à sa partie supérieure d'un ventilateur aspirant 2, à sa base d'un ventilateur soufflant 3 et contenant un corps d'échange thermique 4, constitué par exemple, de manière connue en soi, par un ensemble de feuilles plastiques gaufrées parallèles. Au-dessus du corps d'échange thermique 4 est disposé un système de tubes 5 horizontaux, pourvus de disperseurs en forme de pommes de douche (non représentés). Ce système de tubes 5 est raccordé à une canalisation 6 d'amenée de l'eau chaude à réfrigérer par ruissellement sur les éléments du corps d'échange thermique 4. Cette eau provient d'un échangeur thermique non représenté, et ruisselle sur les surfaces d'échange du corps 4 en étant aéré en partie par le mélange gazeux air-dioxyde de carbone soufflé par le ventilateur inférieur 3, ainsi que par de l'air provenant d'une entrée 10. Le mélange gazeux réfrigérant parcours le trajet indiqué par les flèches et est aspiré vers l'extérieur par le ventilateur 2. L'eau réfrigérée est recueillie audessous du corps d'échange thermique 4 dans un bac collecteur 7 puis évacuée par une tubulure 8 pour être recyclée dans l'échangeur thermique, l'eau circulant ainsi en circuit fermé. Un tel réfrigérant atmosphérique est d'un type connu en soi et ne nécessite pas de description plus détaillée. Le fait d'injecter dans l'air de réfrigération soufflé par le (ou les) ventilateur(s) 3 un mélange d'air et de dioxyde de carbone met ce dernier en contact intime avec l'eau de refroidissement ruisselant sur les surfaces d'échange, ce qui provoque la dissolution dans l'eau du dioxyde de carbone et le blocage du départ de CO2 provenant de la solution dans l'air. I1 en résulte un déplace ment vers la droite (flèche a) de la réaction chimique cidessus, donc dans le sens de la dissolution du carbonate de calcium précipité dans la solution. Ainsi peut être prévenu un début d'entartrage, ou dissous un dépôt de tartre. Ce mode de mise en oeuvre du dioxyde de carbone est plus efficace que sa dissolution dans l'eau et permet donc par conséquent de supprimer tout recours complémentaire aux acides. On élimine donc tout rejet de sulfate ou autres produits polluants, ce qui constitue un avantage très important par rapport aux traitements utilisés jusqu'à présent. L'invention n'est pas limitée aux circuits de réfrigération d'eau par contact direct avec de l'air, mais peut être également mise en oeuvre au lavage de gaz par une solution aqueuse, pour en enlever le dioxyde de carbone, ou encore aux transferts de gaz dans une solution aqueuse. REVENDICATION Procédé de traitement antitartre d'eau aérée, notamment d'eau pour réfrigérant atmosphérique (1) du type à tirage naturel ou à ventilation mécanique, au moyen d'injection de dioxyde de carbone, caractérisé en ce qu'on injecte le dioxyde de carbone dans l'air d'aération de l'eau.