Faut-il adoucir ou non l`eau d`appoint des tours de refroidissement?

DOSSIER
ADOUCISSEMENT
I N D U S T RIEL
Faut-il adoucir ou non
l’eau d’appoint des tours de refroidissement?
Lors de l’aération de l’eau circulant
dans une tour de refroidissement, le
pH monte naturellement à une valeur
de 8.5-9.5 suite à la dissociation des
ions bicarbonate. Cette augmentation
du pH engendre la transformation du
bicarbonate de sodium soluble en bicarbonate de sodium non soluble (calcite).
Il apparaît des dépôts cristallins durs
dans les canalisations, refroidisseurs et
condenseurs, ainsi que sur les paquets
de tour de refroidissement.
P
armi les problèmes les plus importants qui
apparaissent lors de dépôts de calcaire il y a
la réduction de l’échange de chaleur suite à
l’effet d’isolation de la couche de calcaire, une plus
grande consommation d’énergie, ainsi que des frais
d’entretien et de nettoyage plus élevés. La quantité
de calcaire et la vitesse avec laquelle il se dépose
dans le système d’eau de refroidissement dépendent
de la concentration des sels responsables des dépôts
dans l’eau de refroidissement et des conditions opératoires de la tour de refroidissement. Les critères
les plus importants sont : la concentration des ions
calcium dans l’eau de refroidissement, l’alcalinité de
l’eau de refroidissement, l’acidité de l’eau de refroidissement, la température de l’eau à la surface du
métal, la concentration des sels dissous dans l’eau
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de refroidissement. Tous ces paramètres sont utilisés dans le calcul de l’indice de saturation de
Langelier (L.S.I.), qui est une
indication de la tendance de
l’eau à déposer ou non le calcaire. La différence entre le
pH mesuré de l’eau et le pH de
saturation calculé (pHS) constitue l’indice de saturation de
Langelier.
LSI = pHmesuré - pHS où
pHS = pK2 – pKS + pCa + pHCO3
K2 =2ième constante de dissociation du bicarbonate
KS = produit de solubilité du carbonate de calcium
K2 et KS sont fonction de la température et de la concentration en sel de l’eau.
Novochem peut vous assister avec les calculations
de L.S.I. dans votre système.
L.S.I. +3.0
+2.0
+1.0
0.0 -1.0
-2.0
-3.0
Commentaire
très forte tendance au dépôt
forte tendance au dépôt
tendance moyenne au dépôt
état d’équilibre
dissolution moyenne du calcaire
dissolution importante du calcaire
dissolution très importante du calcaire
u Table 1 : Interprétation de l’indice
de saturation de Langelier
Canalisation d’eau de
refroidissement presque
obstruée par les dépôts
de calcaire.
u
Les dépôts de calcaire
dans les systèmes de
refroidissement peuvent
être évités de plusieurs
manières: qualité différente
de l’eau d’appoint; diminution du pH de l’eau de refroidissement par ajout d’acide; adoucissement
(partiel) de l’eau d’appoint; conditionnement de
l’eau de refroidissement par ajout de stabilisateurs de dureté.
Dans beaucoup de cas, on ne dispose pas d’eau
d’appoint. La diminution du pH par ajout d’acide
est sciemment moins pratiquée pour des questions d’environnement, de sécurité et de frais supplémentaires engendrés pour l’installation sur le
réservoir d’acide d’un système de régulation automatique du pH.
L’adoucissement de l’eau d’appoint empêche la formation de dépôts de calcaire, mais la tendance à
la corrosion augmente, sous forme de corrosion
par piqûres dans l’acier au carbone, l’acier galvanisé et l’aluminium. Le problème de dépôt de calcaire se transforme en un problème irréversible,
la corrosion.
DOSSIER
ADOUCISSEMENT
I N D U S T RIEL
L’adoucissement de l’eau entraîne un investissement dans une installation d’adoucissement, une
augmentation des déversements d’eau de régénération et une augmentation du coût de l’eau
d’appoint de 25 à 35 eurocent/m³ (y compris les
frais d’investissement, les frais d’amortissement et
les frais opérationnels). L’exemple de calcul (table 2)
illustre la faible différence de coût entre l’utilisation
d’eau de ville adoucie sans ajout d’un antitartre et
d’eau d’appoint non adoucie avec antitartre pour une
tour de refroidissement d’une capacité de refroidissement de 2,3MWth. Cet exemple ne contient pas
l’ajout d’un inhibiteur de corrosion à l’eau de refroidissement puisque tous les matériaux sont en acier
inoxydable et en matière synthétique.
L’ajout de stabilisateurs de dureté (= antitartre)
pour éviter les dépôts (de calcaire) est une technique ancienne et simple. Cependant, à cause des
normes environnementales toujours plus sévères
imposées par les pouvoirs publics, l’industrie tolère
de moins en moins les polymères synthétiques de
faible biodégradabilité ainsi que les phosphates
organiques.
La T e chn o l o g i e N o v o T r a q ua ®
Il y a quelques années, NovoChem Water Treatment
B.V. a développé NovoTraqua®, une technologie
durable sur base de matières biodégradables. Les
matières de base de tous les produits NovoTraqua®
sont des biopolymères. Ce sont des matières premières naturelles qui ont la propriété d’isoler les
noyaux de cristallisation dans une solution saturée de carbonate de calcium, empêchant ainsi la
croissance des cristaux. Par ailleurs, le biopolymère
adhère aussi aux composants solides du calcaire
dans l’eau, gardant mieux dispersées les particules
de calcaire qui sont ainsi plus facilement évacuées
lors des rinçages. Les biopolymères de NovoTraqua®
diffèrent des stabilisateurs traditionnels de calcaire
par leur solubilité et leur pouvoir stabilisant du calcaire pour empêcher le dépôt de calcaire. A cause
de la haute tolérance au calcium de ces biopolymères, il ne se forme pas de dépôt gélatineux insoluble en cas de concentration trop élevée de calcium
et/ou de surdosage en biopolymère. Dans la pratique nous constatons que les tours de refroidissement encrassées deviennent plus propres, avec
le temps, par l’addition des produits chimiques. La
mise en œuvre de cette technologie stabilise bien
la formation de calcaire dans l’eau de refroidissement à l’indice L.S.I. à + 2,80 avec un transport de
Qualité de l’eau d’appoint
Prix de l’eau d’appoint €/m³
Limite chlorure dans l’eau d’appoint mg/l
Epaississement de l’eau d’appoint
L.S.I. (60°C)
Consommation eau d’appoint m³/an
Coût de l’eau d’appoint €/an
Coût antitartre €/an
Coût total eau d’appoint €/an
Eau de ville
Eau de ville adoucie
1,00
1,30
400
400
3,50
6,00
2 ,60
0,27
31.360
27.360
31.360
34.944
3.228
/
34.58834.944
dureté ≥ 100%. Parallèlement au conditionnement
de l’eau de refroidissement, les produits chimiques
sont également utilisés comme antitartre dans les
systèmes à membrane, dans les laveurs de gaz et
dans le traitement d’eau de process dans les systèmes de pasteurisation et les autoclaves.
Les nombreuses applications concrètes avec le
programme NovoTraqua® montrent que les résultats obtenus dans le domaine de la stabilisation du calcaire et de l’inhibition de la corrosion
répondent aux besoins de l’industrie. Dans la plupart des cas, l’ajustement du pH avec un acide ou
l’adoucissement (partiel) n’est pas nécessaire, et
qu’une augmentation de l’épaississement de l’eau
de refroidissement avec NovoTraqua® se traduit
u Table 2: exemple de calcul du coût de
l’eau d’appoint: comparaison entre l’eau
de ville et l’eau de ville adoucie dans le cas
d’une tour de refroidissement de 2,3MWth
par des économies supplémentaires d’eau et par
moins de rinçages de la tour de refroidissement.
La mise en œuvre de cette technologie n’est pas
seulement favorable à l’environnement, mais permet à l’industrie de répondre à la législation avec
maintien ou même amélioration de la rentabilité
industrielle. (par Luc Huysmans, Area Manager/
Technical Marketing Specialist, NovoChem Water
Treatment B.V.
E
www.novochemgroup.com
u Représentation du pourcentage de transport de dureté, épaississement, LSI et pH dans
un système de refroidissement existant.
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