Désaérateur - Deaerator

Un dégazeur est un dispositif qui élimine l'oxygène et d'autres gaz dissous des liquides et des composés pompables.

Histoire

Avant 1881, les chauffe-eau d'alimentation étaient utilisés pour les applications marines. Deux navires jumeaux, l'Olympic et le Titanic (1912) avaient à bord des réchauffeurs d'alimentation par contact. En 1934, l'US Navy a acheté un dégazeur atomiseur.

Avant 1867, les désaérateurs étaient utilisés dans le cadre du processus de purification de la fabrication de la glace. En 1899, George M Kleucker a reçu un brevet pour une méthode améliorée de désaération de l'eau. Au cours des années 1920, les conceptions des collecteurs d'eau d'alimentation et des dégazeurs se sont améliorées. Stickle, Cochrane et Permutit sont trois des plus anciens fabricants de dégazeurs aux États-Unis. En 1929, une affaire judiciaire entre Elliott Company (qui n'est plus en activité) et HSBW Cochrane Corporation a permis aux deux entreprises de continuer à fabriquer des désaérateurs.

Les désaérateurs continuent d'être utilisés aujourd'hui pour de nombreuses applications.

Les types

  • Les désaérateurs thermiques
    • Le type de pulvérisation et de plateau (également appelé type en cascade ) comprend une section de désaération en forme de dôme verticale ou horizontale montée sur le dessus d'un récipient cylindrique horizontal qui sert de réservoir de stockage d'eau d'alimentation de chaudière désaérée.
    • Le type de pulvérisation se compose uniquement d'un récipient cylindrique horizontal (ou vertical) qui sert à la fois de section de désaération et de réservoir de stockage pour l'eau d'alimentation de la chaudière.
  • Les désaérateurs sous vide
    • Désaérateur dynamique pour produits de viscosité moyenne à élevée
    • Désaérateur statique pour produits à faible viscosité
  • Le désaérateur à ultrasons pour produits très visqueux

Désaérateurs thermiques

Usine de désaérateur

Les dégazeurs thermiques sont couramment utilisés pour éliminer les gaz dissous dans l' eau d' alimentation des chaudières à vapeur . L' oxygène dissous dans l'eau d'alimentation causera de graves dommages dus à la corrosion dans une chaudière en se fixant aux parois des tuyaux métalliques et autres équipements et en formant des oxydes (comme de la rouille). Le dioxyde de carbone dissous se combine avec l'eau pour former de l'acide carbonique qui peut provoquer une corrosion supplémentaire. La plupart des désaérateurs sont conçus pour éliminer l'oxygène jusqu'à des niveaux de 7 ppb en poids ou moins, ainsi que pour éliminer essentiellement le dioxyde de carbone. Les dégazeurs des systèmes de génération de vapeur de la plupart des centrales thermiques utilisent de la vapeur basse pression obtenue à partir d'un point d'extraction de leur système de turbine à vapeur . Cependant, les générateurs de vapeur de nombreuses grandes installations industrielles telles que les raffineries de pétrole peuvent utiliser la vapeur basse pression disponible.

Il existe de nombreux désaérateurs différents disponibles auprès d'un certain nombre de fabricants, et les détails de construction réels varient d'un fabricant à l'autre.

Les figures 1 et 2 sont des diagrammes schématiques représentatifs qui décrivent chacun des deux principaux types de désaérateurs.

Désaérateur de type spray et plateau

Figure 1 : Un diagramme schématique d'un dégazeur de type plateau typique.

Le désaérateur type à pulvérisation et plateau de la figure 1 a une section de désaération en forme de dôme verticale montée au-dessus d'un réservoir horizontal de stockage d'eau d'alimentation de chaudière. L'eau d'alimentation de la chaudière pénètre dans la section de désaération verticale par des vannes de pulvérisation au-dessus des plateaux perforés , puis s'écoule vers le bas à travers les perforations. La vapeur de désaération à basse pression pénètre sous les plateaux perforés et s'écoule vers le haut à travers les perforations. L'action combinée des vannes de pulvérisation et des plateaux garantit des performances très élevées en raison du temps de contact plus long entre la vapeur et l'eau. Certaines conceptions utilisent divers types de lits emballés , plutôt que des plateaux perforés, pour assurer un bon contact et un bon mélange entre la vapeur et l'eau d'alimentation de la chaudière.

La vapeur extrait le gaz dissous de l'eau d'alimentation de la chaudière et s'échappe par la vanne d'aération au sommet de la section en forme de dôme. Cette vanne d'évent ne doit pas être suffisamment ouverte, le dégazeur ne fonctionnera pas correctement, provoquant une teneur élevée en oxygène dans l'eau d'alimentation allant aux chaudières. Si la chaudière n'est pas équipée d'un analyseur de teneur en oxygène, un niveau élevé de chlorures de la chaudière peut indiquer que la vanne d'évent n'est pas suffisamment ouverte. Certaines conceptions peuvent inclure un condenseur à évent pour piéger et récupérer toute eau entraînée dans le gaz évacué. La ligne de ventilation comprend généralement une vanne et juste assez de vapeur est autorisée à s'échapper avec les gaz ventilés pour fournir un petit panache de vapeur révélateur visible.

L'eau désaérée s'écoule dans le réservoir de stockage horizontal d'où elle est pompée vers le système de chaudière à vapeur. De la vapeur de chauffage à basse pression, qui pénètre dans la cuve horizontale par un tuyau d'aspersion au fond de la cuve, est fournie pour maintenir au chaud l'eau d'alimentation de la chaudière stockée. L' isolation externe du récipient est généralement fournie pour minimiser les pertes de chaleur.

Désaérateur de type spray

Figure 2 : Un diagramme schématique d'un dégazeur type à pulvérisation.

Comme le montre la figure 2, le désaérateur type à pulvérisation est un récipient horizontal qui a une section de préchauffage (E) et une section de désaération (F). Les deux sections sont séparées par un déflecteur (C). La vapeur à basse pression pénètre dans le récipient par un diffuseur au fond du récipient.

L'eau d'alimentation de la chaudière est pulvérisée dans la section (E) où elle est préchauffée par la vapeur montante du sparger. Le rôle de la buse de pulvérisation d'eau d'alimentation (A) et de la section de préchauffage est de chauffer l'eau d'alimentation de la chaudière à sa température de saturation pour faciliter l'extraction des gaz dissous dans la section de désaération suivante.

L'eau d'alimentation préchauffée s'écoule ensuite dans la section de désaération (F), où elle est désaérée par la vapeur s'élevant du système d'aspersion. Les gaz extraits de l'eau sortent par l'évent en haut de la cuve. Encore une fois, certaines conceptions peuvent inclure un condenseur à évent pour piéger et récupérer toute eau entraînée dans le gaz évacué. Encore une fois, la ligne de ventilation comprend généralement une vanne et juste assez de vapeur est autorisée à s'échapper avec les gaz ventilés pour fournir un petit panache de vapeur révélateur visible.

L'eau d'alimentation désaérée de la chaudière est pompée du fond de la cuve vers le système de chaudière à vapeur.

Des silencieux (en option) ont été utilisés pour réduire les niveaux de bruit de ventilation dans l'industrie des équipements de dégazage.

Désaérateur sous vide

Les désaérateurs sont également utilisés pour éliminer les gaz dissous de produits tels que les aliments, les produits de soins personnels, les produits cosmétiques, les produits chimiques et les produits pharmaceutiques afin d'augmenter la précision du dosage dans le processus de remplissage , d'augmenter la stabilité des produits en rayon, d'éviter les effets oxydants (par exemple, décoloration, changements d'odeur ou de goût, de rancissement), d'altérer le pH et de réduire le volume de l'emballage. Les désaérateurs sous vide sont également utilisés dans le domaine pétrochimique.

Désaérateur dynamique

Comme le montre la figure 3, le produit est distribué en couche mince sur un disque de filage à grande vitesse [3] via un système d'alimentation spécial [1]. La force centrifuge le projette à travers un tamis perforé sur la paroi interne de la cuve, qui est sous vide . Des poches d'air (gaz) sont libérées au cours du processus et sont aspirées par le vide [4]. Une pompe de refoulement [2] transporte le produit désaéré vers le processus suivant de la ligne de production. Pour les produits à haute viscosité, le disque rotatif est remplacé par un disque statique.

Figure 3 : Un schéma de principe du désaérateur à disque rotatif

Principes de fonctionnement

La désaération thermique repose sur le principe selon lequel la solubilité d'un gaz dans l'eau diminue à mesure que la température de l'eau augmente et se rapproche de son point d'ébullition . Dans le dégazeur, l'eau est chauffée jusqu'à près de son point d'ébullition avec une chute de pression minimale et un évent minimal. La désaération est effectuée en pulvérisant de l'eau d'alimentation dans une chambre pour augmenter sa surface, et peut impliquer un écoulement sur plusieurs couches de plateaux. Cette vapeur de lavage (ou de stripping) est envoyée au fond de la section de désaération du dégazeur. Lorsque la vapeur entre en contact avec l'eau d'alimentation, elle la chauffe jusqu'à son point d'ébullition et les gaz dissous sont libérés de l'eau d'alimentation et évacués du dégazeur par l'évent. L'eau traitée tombe dans un réservoir de stockage sous le dégazeur.

Piégeage d'oxygène

Des produits chimiques de piégeage de l'oxygène sont très souvent ajoutés à l'eau d'alimentation de la chaudière désaérée pour éliminer les dernières traces d'oxygène qui n'ont pas été éliminées par le désaérateur. Le type de produit chimique ajouté dépend du fait que l'emplacement utilise un programme de traitement de l'eau volatile ou non volatile.

La plupart des systèmes à basse pression (inférieure à 650 psi (4 500 kPa)) utilisent des programmes de traitement non volatils. Le désoxygénant le plus couramment utilisé pour les systèmes à basse pression est le sulfite de sodium (Na 2 SO 3 ). Il est très efficace et réagit rapidement avec des traces d'oxygène pour former du sulfate de sodium (Na 2 SO 4 ) qui n'entartre pas.

La plupart des systèmes à haute pression (supérieure à 650 psi (4 500 kPa)) et tous les systèmes où certains matériaux fortement alliés sont présents utilisent désormais des programmes volatils, car de nombreux programmes de traitement à base de phosphate sont progressivement supprimés. Les programmes volatils sont ensuite divisés en programmes oxydants ou réducteurs [(AVT(O) ou AVT(R)] selon que l'environnement nécessite un environnement oxydant ou réducteur pour réduire l'incidence de la corrosion accélérée par l'écoulement. Les défaillances liées à la corrosion accélérée par l'écoulement ont provoqué de nombreux accidents dans lesquels une perte importante de la propriété et de la vie a eu lieu. hydrazine (N 2 H 4 ) est un capteur d'oxygène utilisée dans les programmes de traitement volatils.

D' autres charognards comprennent carbohydrazide , diéthylhydroxylamine , l' acide nitrilotriacétique , l' acide éthylène diamine et hydroquinone .

Contrôle et entretien

La NACE International (maintenant connue sous le nom d'Association for Materials Protection and Performance (AMPP)) et le CIBO (Council of Industrial Boiler Owners) ont plusieurs recommandations pour augmenter la durée de vie de l'unité de dégazage. Tout d'abord, des inspections régulières (et des tests) du récipient sous pression pour la fissuration des soudures et la réparation de tout défaut de soudure. Deuxièmement, le maintien d'une chimie de l'eau appropriée pour réduire la détérioration du dégazeur. Troisièmement, minimisez les fluctuations de température et de pression. Quatrièmement, les composants internes et les accessoires doivent être inspectés pour s'assurer qu'ils fonctionnent correctement.

Fabrication de désaérateur

Le soudage des récipients sous pression en acier pendant le processus de fabrication nécessite parfois un traitement thermique post-soudage , des rayons X, une pénétration de colorant, des ultrasons et d'autres types de tests non destructifs. ASME Boiler and Pressure Vessel Code , NACE International et HEI (Heat Exchange Institute) ont des recommandations sur le type de test requis.

Une isolation thermique est parfois requise après la fabrication ou après l'installation sur le site du projet.

Voir également

Les références

Citations

Sources

Lecture supplémentaire

Betz Handbook of Industrial Water Conditioning, chapitre 9 désaération de l'eau d'alimentation de la chaudière. 8e édition, copyright 1980, LOC 79-56368.

Liens externes