Nettoyage de chaudiere a vapeur

Bulletin Technique
Numéro de série: 2006/02
Janvier 2006
NETTOYAGE DE CHAUDIERE A VAPEUR:
ENLEVEMENT D’UNE COUCHE DE MAGNETITE
La chaudière à vapeur d’une centrale énergétique est fabriquée en acier de construction et la surface côté
eau de la chaudière à vapeur doit être exempte de dépôts fâcheux.
Les dépôts contiennent une
conductivité thermique moindre par
rapport à l’acier et sont à l’origine de la
nécessité d’augmenter la température
du côté chauffage. De ce fait il faudra
utiliser plus de combustibles pour
générer la vapeur. L’efficacité de la
transmission de chaleur ( rapport
utilisation combustibles pour générer
la vapeur) diminuera par
conséquence.
Lors d’une température élevée donnée
la vapeur peut réagir avec l’ion de fer,
en provenance de l’acier de la paroi
de la chaudière côté eau, et peut
former un oxyde de fer uniforme
(Fe3O4), mieux connu sous le nom de
magnétite. En milieu de réduction, où
l’eau a une fonction oxydante, la
réaction électrochimique aura lieu à
une température de plus de 100°C et
la couche de magnétite se formera.
Cette couche de magnétite est un film
typiquement noir, très solide et
extrêmement fin qui peut passiver la
surface et donc protéger celle-ci
contre la corrosion. Cette couche de
magnétite est donc un dépôt désiré
dans une chaudière à vapeur. En
situation idéale le côté eau d’un
chauffe-eau devrait contenir que ce
film de magnétite très fin. Ce résultat
est souvent obtenu
moyennant un programme de
traitement des eaux de
chaudières. Mais après
quelques années la magnétite
vieillit , devient poreuse ou
peut même se détacher, d’où
risque d’un dépôt local trop
épais, qui n’a plus rien à voir
avec le film solide et très fin,
qu’il devrait être. Outre une
influence négative de la
transmission de chaleur, ces
imperfections peuvent être à
l’origine de l’adhérence de
dépôts salins fâcheux tel le
carbonate de calcium.
Lorsque l’efficacité de la
production de vapeur de la
chaudière devient insuffisante
ou s’il y a risque d’obstruction
et de fuite, on décide très
souvent de nettoyer de façon
chimique le côté eau de la chaudière à
vapeur.
Avant d’effectuer le nettoyage
chimique on procèdera à un examen.
En règle générale on découpera à la
scie quelques tuyaux aux endroits où
le dépôt est supposé être le plus
épais. Outre un examen métallurgique
approfondi, ces tuyaux contenant le
dépôt, peuvent être utilisés pour
effectuer un nettoyage test. Le but
d’un pareil test est de pouvoir
déterminer par la suite une procédure
de nettoyage adéquate. Il est
primordial de connaître la composition
exacte et la quantité du dépôt, avant
de pouvoir déterminer avec certitude
la procédure de nettoyage chimique
appropriée.
En décembre 2005 Vecom Industrial
Services a nettoyé avec succès
l’évaporateur de la centrale à
charbons chez EPZ NV à Borssele.
Un examen en laboratoire a eu lieu
avant d’entamer le nettoyage afin de
pouvoir déterminer la méthode et les
produits de nettoyage nécessaires. Le
Dépôt de magnétite avant nettoyage
En haut à droite: dépôt de magnétite enlevé
nettoyage chimique a été effectué
suivant la méthode classique:
dégraisser, décaper avec un mélange
d’acide fluorhydrique et acide
chlorhydrique, passiver avec du citrate
d’ammoniaque et un oxydant.
Lors de la phase acide, qui est
effectuée par circulation d’une solution
chauffée inhibée d’acide
chlorhydrique/acide fluorhydrique, la
magnétite (oxyde de fer) réagit avec
l’acide présent. De ce fait la
concentration de fer dans le liquide de
nettoyage augmentera. Le but étant
néanmoins de dissoudre uniquement
le dépôt et de protéger l’acier blanc de
l’action corrosive des acides, on
ajoutera à la solution acide des soidisant inhibiteurs ( inhibiteurs de
décapage). Un inhibiteur freinera la
vitesse de corrosion jusqu’à une
valeur en-dessous de 50 mpv. La
teneur en fer dans le liquide de
nettoyage est donc un paramètre qui
est déterminé de façon continue et qui
donne en définitive un aperçu de
l’évolution du nettoyage.
Lorsque la concentration en fer reste
stable, la magnétite sera dissoute et la
phase acide sera complétée (voir
graphique 1).
FeTot (mg/l)
Après la phase acide la surface
métallique sera très réactive et
l’humidité et l’oxygène formeront de la
rouille volatile. La dernière phase de
nettoyage de la chaudière consiste
dans l’enlèvement de cette rouille
volatile et l’application d’un film passif
d’oxyde de fer.
On débutera avec une solution
chauffée d’acide citrique avec laquelle
on enlève la rouille volatile. Ensuite
l’acide citrique est neutralisé avec de
l’ammoniaque jusqu’à un pH alcalin et
citrate d’ammoniaque. Normalement
le fer dissous précipiterait comme
hydroxyde, mais par la forte capacité
complexante du citrate d’ammoniaque,
le fer reste dans la solution. Au citrate
d’ammoniaque on ajoute un oxydant
puissant par lequel les ions de fer
peuvent oxyder et peuvent transformer
le fer métallique en un état de fer
uniforme. Ceci résulte dans un film
passif, solide très fin d’oxyde de fer
(appelé Fe2O3 gamma ). Ce film passif
est une base idéale pour le
programme de traitement des eaux de
chaudières par la suite.
Graphique: évolution typique de la totalité de fer pendant
le nettoyage chimique.
Temps de nettoyage total
Disposition standard nettoyage chimique d’une
chaudière à vapeur
Auteur: T. van Os
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