Brevet FR2791972A1 — publié le 20001013

13. 2791972 La présente invention est relative à un procédé de régulation du traitement et du conditionnement des eaux d'alimentation des chaudières, des circuits chauds, ainsi que des eaux de générateurs de vapeur, et des circuits travaillant à basse, moyenne et haute pression etc... Il est bien connu que les eaux naturelles sont impropres notamment à l'alimentation des chaudières travaillant à basse, moyenne et haute pression. L'oxygène et le gaz carbonique sont responsables de graves phénomènes de corrosion dans le circuit d'alimentation, la chaudière et le réseau de vapeur. Les sels minéraux et les matières organiques vont, sous l'effet de la température et de la concentration, précipiter sous forme de tartres et de boues qui nuisent aux bons échanges thermiques, qui diminuent les rendements, augmentent la consommation de combustible et créent des surchauffes locales pouvant entraîner l'éclatement et/ou la destruction des matériels. Les risques de corrosion sont encore accélérés par le pH atteint dans la chaudière, lorsqu'il est trop haut ou trop bas. Le gaz carbonique provenant de la décomposition des bicarbonates et des carbonates se dissout dans l'eau condensée dès que la température descend au dessous de 900C. Cette dissolution correspond à la formation d'acide carbonique qui est responsable des corrosions et des piqûres dans les réseaux de condensats. La protection des chaudières et des circuits impose donc l'incorporation dans l'eau alimentaire des générateurs de vapeur et dans l'eau des générateurs d'un agent inhibiteur de corrosion du type notamment réducteur d'oxygène simple ou combiné (minéral ou organique) ou associé avec un ou d'autres agents (phosphatant, alcalinisant, dispersant ou autre...) afin de créer des conditions protectrices. Ces additifs permettent de réaliser un traitement complet qui assure la réduction de l'oxygène, le maintien du pH, le maintien des sels minéraux (sous une forme dispersée non adhérente, facile à évacuer par une ou des 2 2791972 purges), la protection des surfaces métalliques ainsi que la neutralisation du gaz carbonique. Les procédés connus de dosage de la quantité d'additifs à incorporer dans l'eau sont principalement de deux types: - un premier procédé consiste en une injection d'additifs dans l'eau froide d'appoint à l'aide d'une pompe doseuse, ce dosage étant fonction du débit; - un second procédé réside également dans une injection d'additifs dans l'eau alimentaire du générateur de vapeur, en fonction d'une évaluation de la température moyenne de l'eau dans le circuit, découlant d'une connaissance des appoints et des retours de condensats. Néanmoins, ces types de procédés conduisent à: - des problèmes d'inertie; - des problèmes d'hétérogénéité; - des problèmes liés à la fluctuation de la température au niveau de la bâche alimentaire. Les principaux inconvénients des procédés connus de l'art antérieur résident dans le fait qu'ils sont empiriques, qu'ils ne tiennent pas compte de la réalité: les générateurs de vapeur étant rarement utilisés, en régime permanent autour d'une plage de consigne déterminée, du fait d'arrêts nocturnes ou diurnes, arrêts de fin de semaine, utilisation de divers process, etc... L'injection du produit inhibiteur se fait donc en prenant une marge de sécurité nécessaire au maintien des quantités d'inhibiteur en excès et généralement cette marge est calculée pour le cas le plus défavorable (température de l'installation ou du circuit la plus basse), ces injections en excès conduisent d'une part indubitablement à des surconsommations et des surcoûts en produits et d'autre part à une détérioration de l'environnement et un surcoût en énergie lié à la nécessité d'augmenter les purges de déconcentration. La présente invention vise donc à pallier ces inconvénients en proposant un procédé de régulation du traitement et du conditionnement des eaux d'alimentation 3 2791972 des chaudières et des eaux de chaudières qui s'applique à toutes les conditions de fonctionnement de l'installation (variations de température, de fonctionnement, de débit, etc...). A cet effet, le procédé de régulation du traitement et du conditionnement des eaux d'alimentation d'une chaudière et des eaux de chaudières, se caractérise en ce qu'il consiste à effectuer une mesure d'un paramètre caractéristique de la teneur en oxygène dissous dans le circuit d'alimentation, puis à convertir la mesure de ce paramètre à l'aide d'un algorithme de calcul en une valeur représentative de la quantité d'oxygène, puis en fonction de l'équation chimique permettant de déterminer la quantité d'agent assurant la réduction ou l'inhibition de la quantité d'oxygène, à effectuer le dosage et l'injection de l'agent inhibiteur dans le circuit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures: - la figure 1 est un abaque donnant pour diverses valeurs de température la quantité d'oxygène dissous à une pression donnée; (selon un autre mode de fonctionnement, non représentés sur les figures, le procédé intégrera également la notion de pression de circuit). - la figure 2 est un schéma d'une installation pouvant être équipée du procédé de régulation objet de l'invention. Selon un mode préféré d'une installation permettant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, celle-ci consiste à prévoir une prise de mesure d'un paramètre physico-chimique, à un endroit quelconque du circuit de l'installation, situé notamment au niveau de la canalisation d'alimentation du générateur de vapeur ou en tout autre point jugé apte à donner une valeur significative de l'état physico-chimique de l'eau 4 2791972 alimentaire de la chaudière. Cette mesure peut consister par exemple en une mesure de température. En fonction de cette mesure du paramètre physico- chimique choisi, et notamment dans notre cas de la mesure de la température, on peut déterminer la concentration ou la solubilité en oxygène dissous dans le milieu. Cette détermination de la quantité d'oxygène dissoute dans le milieu peut être obtenue grâce à un abaque (par exemple cf. figure 1) qui fournit pour différentes valeurs de températures, la concentration en oxygène dissous. D'autres abaques tiennent compte d'autres paramètres comme le paramètre pression, etc... Bien entendu, les valeurs de ces abaques peuvent être tabulées ou élaborées à la suite d'un calcul mathématique résultant de la mise en équation de courbes obtenues expérimentalement. Puis, on élabore un dosage du produit inhibiteur de corrosion (essentiellement un réducteur d'oxygène) à injecter dans le circuit en fonction de la stoechiométrie de la réaction chimique en prenant en compte la concentration réelle d'oxygène dissous dans le milieu. Cette détermination du besoin précis en inhibiteur de corrosion peut être efficacement effectué à l'aide d'un régulateur qui intègre au sein de ses circuits les différentes valeurs des paramètres nécessaires à cette détermination (mesure de la température, de la pression, calcul de la concentration...). L'asservissement du dosage du produit inhibiteur s'effectue notamment en fonction de la température de l'eau circulant dans le circuit d'alimentation du générateur de vapeur. L'injection du produit inhibiteur peut être effectué en un point quelconque du circuit alimentaire ou en tout autre point jugé apte à donner une valeur significative de l'état physico-chimique de l'eau alimentaire de la chaudière ou du circuit. On pourra se reporter à la figure 2 qui représente le schéma d'une installation type pouvant comporter le procédé de régulation faisant l'objet de l'invention. 2791972 Le repère 1 représente la bâche alimentaire dans laquelle débouche le circuit d'eau d'appoint 2, ainsi que l'eau des retours de condensats 3. L'eau de la bâche alimentaire 1 est introduite dans un générateur de vapeur 4 par l'intermédiaire d'une pompe alimentaire 5 disposée sur le circuit d'eau alimentaire 6. De cette enceinte de production de vapeur 4, est connecté un circuit de départ vapeur 7. Cette vapeur peut être perdue 8 ou récupérée 9 après utilisation en fonction du process. Cette vapeur récupérée (sous forme de condensats) est véhiculée jusqu'à la bâche alimentaire 1 par l'intermédiaire d'un circuit retour de condensats 3. La mesure du paramètre physico-chimique peut s'effectuer sur un point quelconque du circuit situé entre 1 et 4, notamment au niveau de l'aspiration ou du refoulement de la pompe alimentaire 5. Dans un autre cas de figure, la mesure du paramètre physico-chimique peut être le résultat de plusieurs mesures effectuées à divers endroits du circuit (par exemple, à l'appoint et au retour, dans différentes bâches intermédiaires, etc...). Le procédé objet de l'invention offre de multiples avantages car il s'applique à toutes les conditions de fonctionnement de l'installation (variations de température, de fonctionnement, de débit, etc...). De plus, l'injection est réalisée strictement en fonction des exigences précises d'application du ou des produits inhibiteurs choisis, ce qui conduit nécessairement à une économie, dans le pré-traitement, le traitement, la consommation en combustible, tout en contribuant à la protection de l'environnement par une réduction du volume des purges. Parallèlement, ce procédé permettra à l'utilisateur de respecter les consignes physico-chimiques eau/vapeur en fonction de celles demandées par le constructeur, dont notamment les valeurs de pH, de TA, TAC, SiO2, excès de phosphates, excès de réducteur, excès de dispersant, 6 2791972 salinité totale, rapport de Si02/TAC, ainsi que d'optimiser les conditions de fonctionnement. Ainsi, par exemple pour le cas d'une chaudière alimentant une buanderie d'hôpital: - en fin de semaine, arrêt de l'installation, donc pas d'injection de produit inhibiteur; - le lundi, démarrage de l'installation, injection maximum, puis progressive en fonction de la température, jusqu'à l'obtention du régime permanent; - du mardi au vendredi, injection du produit en fonction des fluctuations nocturnes et diurnes; - vendredi, augmentation de l'injection pour compenser l'arrêt de la fin de semaine, prise en compte de la baisse importante de température durant le week-end. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ci-dessus, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. 7 2791972 REVENDICATIONS 1 - Procédé de régulation du traitement et du conditionnement des eaux d'alimentation des chaudières ou des générateurs de vapeur ainsi que tout circuit chaud, caractérisé en ce qu'il consiste à effectuer une mesure d'un paramètre caractéristique de la teneur en oxygène dissous dans le circuit, puis à convertir la mesure de ce paramètre à l'aide d'un algorithme de calcul en une valeur représentative de la quantité d'oxygène, puis en fonction de l'équation chimique permettant de déterminer la quantité d'agents assurant la réduction ou l'inhibition de la quantité d'oxygène, à effectuer le dosage et l'injection du ou des agents inhibiteurs dans le circuit. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure du paramètre caractéristique de la teneur en oxygène dissous dans le circuit consiste notamment en une mesure de température. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'injection du ou des produits inhibiteurs est effectué en un point quelconque jugé apte à donner une valeur significative de l'état physico-chimique de l'eau alimentaire de la chaudière ou du circuit. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la mesure du paramètre caractéristique de la teneur en oxygène dissous dans le circuit est élaboré suite au résultat de plusieurs mesures effectuées à divers endroits du circuit