Les chaudières sont utilisées dans de nombreuses industries pour chauffer l’eau. Les applications des chaudières comprennent principalement le chauffage de l’eau, le chauffage central, la cuisson, l’assainissement et les systèmes de production d’énergie par chaudière. La partie essentielle de ce fonctionnement de la chaudière est l’eau d’alimentation. Cette eau est recyclée dans tout le système et n’est jamais exposée à l’atmosphère extérieure. Cette eau doit être traitée pour éviter la corrosion, l’entartrage de la surface intérieure de la chaudière. Pour surmonter cela, l’aération s’est avérée être un processus efficace pour éliminer l’oxygène et les autres gaz dissous de l’eau. Le désaérateur est le dispositif utilisé pour traiter l’eau d’alimentation avant de la déplacer dans la chaudière.
Qu’est-ce que le désaérateur?
L’eau est un solvant universel qui contient de nombreux gaz dissous très corrosifs lorsqu’ils sont exposés aux composants de la chaudière et des systèmes de chaudière. En plus de ces gaz dissous, l’eau contient également de nombreux minéraux dissous. Ainsi, lorsque l’eau est utilisée comme eau d’alimentation pour les chaudières, elle endommagera la chaudière.
Lorsque l’eau contenant de l’oxygène dissous est ajoutée dans la chaudière, la corrosion et la rouille se forment à une vitesse accélérée. Le fer commence à se dissoudre au contact de l’eau formant de l’hydroxyde ferreux. Le dioxyde de carbone présent dans la vapeur circule dans toutes les conduites de vapeur. Lorsque cette vapeur abandonne son énergie latente, ce qui donne de l’eau condensée, elle se combine avec le dioxyde de carbone libre et forme de l’acide carbonique.
Processus d’aération
L’acide carbonique dans les chaudières entraîne la corrosion des tuyaux et des unités de transfert de chaleur. Le dioxyde de carbone associé à l’oxygène entraîne une corrosion et une formation de tartre supplémentaires de 40%, endommageant ainsi la chaudière. Le processus d’aération s’est avéré être la clé pour obtenir des systèmes de chaudière très efficaces et durables. C’est l’appareil dans lequel se déroule le processus d’aération. Il est utilisé pour éliminer l’oxygène, le dioxyde de carbone et d’autres gaz dissous de l’eau avant de le déplacer dans le système de chaudière. Ceux-ci sont essentiels dans les centrales thermiques, les systèmes de production d’énergie à vapeur, les raffineries d’essence, etc. L’eau d’alimentation est d’abord traitée dans le désaérateur puis déplacée dans le système de chaudière.
Fonctions du désaérateur
L’une des propriétés de l’eau est sa tension superficielle, car elle contient un degré élevé de tension superficielle qui maintient toutes les choses ensemble. L’application d’un tensioactif peut réduire la tension superficielle de l’eau. L’aération est le processus qui brise la tension superficielle de l’eau.
Cette fonction commence par la réduction de la tension superficielle de l’eau par pulvérisation ou tournage. Ensuite, de la chaleur est appliquée à l’eau condensée. Après l’application de chaleur, le processus d’agitation a lieu. Les gaz corrosifs séparés de l’eau sont libérés dans l’atmosphère par des évents.
Conception et composants
Le désaérateur nécessite des réglages haute température et basse pression pour fonctionner correctement. Ils doivent avoir la capacité de retenir le condensat chaud qui revient du système en plus de l’eau de maquillage froide. Un désaérateur doit être conçu mécaniquement pour éliminer l’oxygène de l’eau à 7ppb et l’oxygène restant est éliminé chimiquement à l’aide des capteurs d’oxygène tels que le sulfite de sodium et l’hydrazine.
La conception contient une entrée d’eau de maquillage pour laisser l’eau brute entrer dans le désaérateur. Une soupape de surpression et un disjoncteur à vide sont également présents pour ajuster la pression dans le système. Une entrée de condensat permet à la vapeur condensée d’entrer dans le système. Un évent de fonctionnement est muni d’une plaque d’orifice pour libérer les gaz dans l’atmosphère. La vapeur est passée dans le désaérateur par l’entrée de vapeur.
Un désaérateur fonctionnant avec une pression de 0,5 bar ou 7 psi nécessite une température de 217 degrés Fahrenheit. Les valeurs de température et de pression peuvent varier en fonction de la conception.
Principe de fonctionnement
L’objectif principal ici est d’éliminer les gaz dissous. L’application de chaleur est le bon moyen d’éliminer les gaz dissous de l’eau. L’oxygène entre en contact avec l’eau soit par l’atmosphère extérieure, soit par les fuites dans les canalisations. L’acide carbonique se forme à l’intérieur de la chaudière lorsque l’eau est chauffée. Pour les niveaux de dioxyde de carbone sans corrosion dans l’eau, sa valeur de pH doit être maintenue supérieure à 8,5 pH.
Élimination de l’oxygène et du dioxyde de carbone
La solubilité des gaz dissous présents dans l’eau diminue avec l’augmentation de la température de l’eau. Cela signifie que plus d’oxygène et de dioxyde de carbone seront libérés de l’eau avec une augmentation de la température. Nous devons donc augmenter la température de l’eau à la valeur proche de la température de saturation de l’eau. En chauffant l’eau en dessous du point d’ébullition, l’état liquide de l’eau est maintenu.
L’eau de maquillage est pulvérisée dans l’enveloppe de pulvérisation à travers une buse de pulvérisation. En même temps, de la vapeur y est également libérée. La pulvérisation d’eau augmente la surface de contact de l’eau avec la vapeur. Cela conduit à un taux de transfert de chaleur plus rapide. Ainsi, l’eau se réchauffe rapidement et de nombreux gaz non condensables sont libérés rapidement. Ces gaz non condensables traversent l’évent.
Élimination des gaz non condensables
L’eau chauffée par la vapeur est recueillie dans la section de préchauffage du désaérateur. Une fois que le niveau d’eau atteint le niveau de fonctionnement du réservoir, la vapeur passe à travers un tuyau de vapeur dans cette section. Cette bulle de vapeur s’élève à travers l’eau, chauffant ainsi l’eau et libérant les gaz non condensables. Ces gaz sont ensuite libérés dans l’atmosphère par les évents.
Types de désaérateur
La conception du désaérateur diffère d’un fabricant à l’autre. Il existe trois types de désaérateurs populaires tels que le type thermique, le type à disque rotatif sous vide & le type à ultrasons. Le type à disque rotatif sous vide est utilisé pour les produits visqueux faibles à élevés, tandis que le type à ultrasons est utilisé pour les produits très visqueux.
Sur la base de leur conception, les désaérateurs thermiques sont classés en deux types comme le désaérateur de type spray & le désaérateur de type cascade. Le désaérateur de type spray se compose d’un cylindre vertical ou horizontal qui sert à la fois de section de désaérateur et de section de stockage. Dans le désaérateur de type cascade, la section de désaérateur est séparée de la section de stockage. Ici, une section de désaérateur condamnée verticale ou horizontale est placée au-dessus d’un récipient cylindrique de stockage horizontal. Ce désaérateur est également connu sous le nom de désaérateur de type bac Spray &.
Désaérateur de type Spray
Ce désaérateur contient une section de préchauffage notée E, section de désaérateur notée F séparée par un déflecteur notée C. La vapeur basse pression est acheminée dans le système par le sparger présent au fond de la cuve. Pour faciliter le décapage des gaz dissous dans la section de désaération, l’eau est préchauffée dans la section E par le courant. L’eau est ensuite désaérée dans la section F. Les gaz libérés sont libérés dans l’atmosphère par l’évent. Cette eau est ensuite pompée dans les chaudières génératrices de vapeur à l’aide d’une pompe située au fond de la cuve.
Désaérateur de type cascade
Dans ce désaérateur, une section verticale de désaération doom est montée au-dessus d’une section horizontale de stockage d’eau d’alimentation. La section de désaération contient des plateaux perforés. L’eau pénètre dans cette section à travers les vannes de pulvérisation présentes au-dessus de ces plateaux et se déplace vers le bas. L’eau passe des plateaux dans le récipient de stockage. De la vapeur préchauffée est appliquée à l’eau de la canalisation perforée présente dans la section inférieure. Cette vapeur chauffe l’eau et les gaz séparés s’écoulent vers le haut. Ceux-ci sont libérés à travers la vanne présente sur la section de désaérateur.
Avantages et inconvénients
Les différents types de désaérateurs présentent de nombreux avantages et inconvénients.
Par rapport aux autres types de même capacité, le désaérateur par pulvérisation est peu coûteux & moins lourd. Ce désaérateur nécessite également moins d’espace libre. Sa capacité varie de 7000 à 280000 livres par heure.
Les inconvénients du désaérateur par pulvérisation sont sa grande quantité de composants mécaniques mobiles qui peuvent nécessiter un entretien mécanique plus important. Cela augmente la fiabilité des coûts d’exploitation de routine & du désaérateur. Dans ce désaérateur, l’aération se fait en deux étapes. Ici, dans la zone de la tête de pulvérisation, environ 90% de l’aération est effectuée, tandis que les 10% restants sont effectués dans la zone de lavage ou de buse à ressort. Les alignements critiques de défauts sur la buse de vapeur affecteront la fiabilité de ce type de désaérateur. Cela a également des retours à haute pression limités par rapport aux autres types.
Les avantages du désaérateur de type cascade sont sa grande fiabilité, ses rendements en HP plus élevés, sa cohérence DA élevée et sa capacité élevée. Les inconvénients de ce désaérateur sont sa faible hauteur libre, son poids élevé et son prix élevé par rapport au désaérateur de type spray.
Applications
Certaines des applications des désaérateurs sont les suivantes-
- Ceux-ci sont utilisés pour les chaudières fonctionnant à une capacité de 75 livres ou plus.
- Usines sans capacité de réserve.
- Chaudières à charges critiques.
- Usines fonctionnant avec 25% de maquillage ou plus.
- Centrales thermiques.
- Ceux-ci peuvent également éliminer divers gaz dissous de produits tels que les aliments, les produits de soins personnels, les cosmétiques, les produits chimiques, etc.
- Les désaérateurs sont utilisés dans les produits pharmaceutiques pour augmenter la précision du dosage dans le processus de remplissage.
- Ceux-ci sont également utilisés avec des produits pour augmenter leur stabilité de conservation, pour empêcher la décoloration des produits, etc..
Le désaérateur est généralement utilisé avec des chaudières dans l’industrie des procédés chimiques ou de la production d’électricité. L’utilisation du désaérateur avant l’alimentation en eau dans la chaudière augmente fortement l’efficacité et la fiabilité des chaudières. La corrosion causée à la chaudière peut être fortement réduite. La température de la vapeur préchauffée utilisée dans le désaérateur doit également être contrôlée. Pour chaque augmentation de 10 degrés de la température de l’eau d’alimentation, on peut observer une augmentation de 1% du gain. La quantité d’acide carbonique formée dans le désaérateur dépend également du nombre de bicarbonates présents dans l’eau. Quelles sont les valeurs de température et de pression de travail pour un désaérateur?
FAQ
1). Pourquoi le désaérateur est-il placé en hauteur?
Le désaérateur est placé à une certaine hauteur pour maintenir la pression optimale avant l’aspiration.
2). Pourquoi les désaérateurs sont-ils utilisés dans les chaudières?
L’eau contient de nombreux gaz dissous corrosifs. Lorsque cette eau est directement fournie aux chaudières, elle provoque une corrosion élevée et une rouille des composants métalliques de la chaudière. Cela endommage les chaudières, ce qui diminue leur fiabilité. Pour éviter ce désaérateur est utilisé dans les chaudières, pour éliminer ces gaz non conducteurs présents dans l’eau.
3). Le désaérateur est-il un récipient sous pression?
Oui, c’est un récipient sous pression. Ceux-ci sont disponibles sur le marché dans différentes pressions nominales.
4). Qu’est-ce que le pegging Deaerator?
Lors de plusieurs événements de strat up, la pression du désaérateur diminue. Pour stabiliser les fluctuations de pression pendant les conditions de démarrage / montée / descente, le système de fixation est maintenu en réserve. Cela maintient la pression du désaérateur au-dessus de 3PSIG.
5). Comment est-il utilisé pour éliminer l’oxygène?
L’oxygène se dissout dans l’eau soit lors du contact avec l’environnement extérieur, soit à travers les fuites dans le système de tuyauterie. La solubilité de l’oxygène diminue avec l’augmentation de la température. Ainsi, pour éliminer l’oxygène de l’eau, la température de l’eau est augmentée dans la section de désaérateur. Cet oxygène séparé est ensuite évacué par les évents présents sur le dessus.