Traitement de l'eau de chaudières à vapeur

Le traitement de l'eau d'alimentation d'une chaudière à vapeur est reconnu indispensable. Il permet de protéger la chaudière contre l'entartrage et la corrosion, et d'assurer une meilleure qualité de vapeur.

La déconcentration

En fonction de la qualité de l'eau d'alimentation et du mode de traitement d'eau, des sels minéraux sont apportés à la chaudière de façon continue. La vapeur d'eau produite est par définition exempte de minéraux, hormis des gouttelettes éventuellement entrainées. Afin de maintenir une qualité d'eau constante au sein de la chaudière, tous les sels minéraux apportés par l'eau d'alimentation doivent en être évacués au même rythme. Pour ce faire, une purge d'eau est réalisée appelée "déconcentration". Cette déconcentration peut être permanente, fonction du volume d'eau d'appoint ou commandée par la conductivité de l'eau dans la chaudière.

On peut en déduire que plus qu'une eau d'alimentation est fortement minéralisée, plus la déconcentration doit être abondante.

Rapport de concentration

Le rapport entre le volume d'eau d'appoint et celui purgé pour la déconcentration est appelé le "rapport de concentration" (Rc). Pour un rapport de concentration de Rc=5 par exemple, la minéralisation de l'eau dans la chaudière est 5 fois plus élevée que celle de l'eau d'alimentation. Le volume d'eau purgée est donc un cinquième de celui de l'eau d'appoint, mais la quantité absolue de minéraux est identique dans les deux flux. Le rapport de concentration maximal admissible est défini en fonction de la qualité de l'eau d'alimentation et des valeurs préconisées par le constructeur de la chaudière.

Produits de conditionnement

Pour éviter l'entartrage, la formation de boues, ou de la corrosion, des produits de conditionnement chimiques sont injectés dans l'eau d'alimentation. L'injection se fait généralement dans la bâche alimentaire ou en amont de celle-ci par le biais de pompes doseuses. Le dosage est paramétré de façon d'obtenir des taux cibles dans l'eau de la chaudière. Des analyses régulières sont indispensables afin de vérifier l'obtention des taux recherchés. Ces analyses permettent également de vérifier le rapport de déconcentration réalisé.

Au même titre que les sels minéraux naturellement présents dans l'eau d'alimentation, les produits de conditionnement sont également concentrés dans la chaudière, et ce en fonction du rapport de concentration. Ainsi, pour obtenir 100 g/m3 de produit dans l'eau de la chaudière lorsque le rapport de concentration est de Rc=5, il suffit d'injecter 100 / 5 = 20 g/m3 sur l'eau d'alimentation. Il est donc intéressant d'augmenter le plus possible le rapport de concentration afin de réduire la consommation de produits de conditionnement. La réduction de purge réduit le volume d'eau d'alimentation à traiter, et en plus, le rapport de concentration augmenté permet de réduire l'injection de produit de conditionnement dans l'eau d'alimentation : l'économie est donc double.

Economie d'énergie

La déconcentration d'une chaudière à vapeur entraîne une déperdition d'énergie puisque l'eau purgée est à la température de la chaudière. Là aussi, il est donc important de limiter la déconcentration au stricte minimum pour économiser l'énergie d'appoint. Il est possible d'augmenter le rapport de concentration considérablement lorsque l'on réduit la minéralisation de l'eau d'alimentation ; on parle dans ce cas de déminéralisation d'eau.

Ce principe est reconnu par l'ADEME qui en a fait l'objet d'une fiche d'opération standardisée bénéficiant d'un Certificat d'Economie d'Energie (CEE) : IND-UT-125 - Traitement d'eau performant sur chaudière de production de vapeur. Un tel certificat d'économie d'énergie participe de façon substantielle aux frais d'investissement nécessaires à la réalisation de ce type de traitement d'eau. Le temps de retour d'investissement est réduit et est généralement très acceptable pour l'investisseur.

Traitement d'eau

La déminéralisation de l'eau peut être réalisée par un déminéralisateur à résine échangeuse (échangeur d'ions) ou par l'osmose inverse. De par son fonctionnement nécessitant peu d'interventions de l'opérateur et l'absence de produits régénérants à base d'acide et de soude, l'osmose inverse est à présent le mode de traitement d'eau à privilégier.

L'adoucisseur d'eau généralement présent dans un traitement d'eau de chaudière existant, pourra servir à l'alimentation de l'osmoseur comme ce dernier nécessite une eau adoucie. Néanmoins, lors de la réalisation ou du renouvellement d'un traitement d'eau complet, il est également envisageable de faire fonctionner l'osmoseur sur l'eau brute. Dans ce cas, un inhibiteur de tartre est injecté à l'entrée de l'osmoseur. Un adoucisseur de faible capacité peut ensuite être prévu sur l'eau osmosée afin de retirer les 1 à 3% de dureté résiduelle.

Un paramètre souvent limitant dans l'eau de chaudière est le taux d'alcalinité (TAC), et plus précisément le taux de bicarbonates. Les bicarbonates se transforment en gaz carbonique (CO2) s'échappant avec la vapeur produite. A la condensation de la vapeur, le gaz carbonique se transforme en acide carbonique ; le pH des condensâts se révèle très bas dans ce cas.. Cette acidité provoque de la corrosion et une dégradation du réseau des retours des condensâts. Afin de palier à ce phénomène, le conditionnement chimique comprend souvent des amines ayant pour effet de relever le pH des condensâts et de limiter la corrosion des échangeurs de chaleur et du réseau des retours.

Lorsque la chaudière est alimentée en eau déminéralisée, le dosage des produits de conditionnement chimiques est généralement revu. La baisse considérable de l'alcalinité de l'eau au sein de la chaudière réduit d'autant la présence de gaz carbonique dans la vapeur. Des produits aminés ne sont par conséquence plus nécessaires ; l'économie en est substantielle.

Etude au cas par cas

Les nombreux paramètres à évaluer rendent la réalisation d'une étude préalable indispensable. Une telle étude prendra en compte la qualité d'eau d'alimentation, le mode et la durée de fonctionnement de la chaudière, les équipements de traitement d'eau déjà en place, le tarif de rachat des CEE, etc.

Nous sommes à votre disposition pour la réalisation d'une telle étude sur votre installation ou celle de votre client : contactez-nous.



Dernière mise à jour : 29-4-2020
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