Réduction du temps et des coûts de nettoyage des

Bulletin technique
Réduction du temps et des coûts de nettoyage des générateurs de vapeur d'eau à
récupération de chaleur
Numéro : 2010/06
Introduction
À Flevo Power Lelystad, les vieux générateurs à gaz
d'Electrabel sont remplacés par de nouveaux générateurs
à gaz avec des générateurs de vapeur d'eau à récupération
de chaleur (HRSG). Dans une centrale à cycle combiné, la
turbine à gaz est mue par la combustion du gaz naturel. La
chaleur perdue par les gaz d'échappement est récupérée
et dirigée vers un échangeur de chaleur pour générer de la
vapeur. La vapeur est ensuite conduite vers une turbine à
vapeur afin de produire de l'électricité.
La qualité de la vapeur est l'une des principales
préoccupations. Afin d’optimiser la qualité de la vapeur,
un nettoyage avant la mise en service est donc requis pour
le cycle complet de vapeur et d’eau de la chaudière.
Alstom Power a mis au point une méthode de nettoyage
chimique, avec une décharge de la vapeur après. Cette
procédure réduit le temps et l'énergie nécessaires pour un
véritable soufflage à la vapeur. La méthode s'est avérée
efficace et rentable pour plusieurs centrales. Vecom
Industrial Services BV a décroché le contrat d'application
de ce processus innovateur de nettoyage chimique.
Le but de ce nettoyage chimique est d’obtenir une surface
d'acier propre avec une couche de magnétite passivée.
Cette technique devrait améliorer plus rapidement la
qualité de la vapeur. La surface propre de la nouvelle
installation constitue un point de départ parfait pour la
constitution d'une couche de magnétite naturelle, qui se
forme pendant le fonctionnement. Le nettoyage chimique
est exécuté conformément aux directives du VGB et
comporte plusieurs étapes successives:
Photo 2 : Dressage de
l'équipement de
nettoyage (pompe à
diesel de 850 m3/h)
Photo 1 : Unité 4 en construction de la centrale de Flevo
- un rinçage à vitesse élevée pour enlever les débris libres;
- un dégraissage pour ôter la graisse/huile;
- une phase acide avec de l'acide fluorique pour enlever
les oxydes de fer et les silicates;
- un deuxième rinçage pour remplacer l'acide et les débris
libres de la phase acide;
- une passivation pour former un film protecteur d'oxyde
de fer (magnétite).
Les circuits des cycles de vapeur et d'eau comprennent les
parties « standard » de la chaudière plus un réservoir
supplémentaire d'alimentation en eau. Ce circuit avec un
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gros volume de 550 m est assez extraordinaire. L'eau
résiduaire est recueillie dans des barges du fait de
l'absence de bassin d'effluent. Le volume initial de la
première eau de rinçage peut être déversé dans les égouts
locaux après filtration. Mais tous les autres effluents ont
été collectés et éliminés dans une installation spécialisée
de traitement des eaux résiduaires, conformément à la
législation néerlandaise sur l'environnement.
Opérations de nettoyage chimique
L'objectif du nettoyage chimique est l'enlèvement des
oxydes de fer (ou rouille), des silicates, des saletés et
débris libres, du tartre, ainsi que la préparation de la
couche de magnétite sur la surface en acier.
Le nettoyage à l'acide du réservoir d'alimentation en eau
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avec un volume additionnel de 140 m rend ce travail de
nettoyage assez particulier. De ce fait, pendant la phase de
nettoyage à l'acide, on a seulement pu faire circuler le
système en entier d'un seul coup, soit un volume total à
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nettoyer dépassant les 550 m !
Afin de maintenir l'homogénéité de la solution d'acide
après le dosage de l'acide concentré, les points de
vérification d'échantillons de la chaudière ont été montés
sur le système à pression et le réservoir d'alimentation en
eau. Le nettoyage chimique du cycle de vapeur et d'eau
Photo 3 : Lignes provisoires pour le nettoyage chimique (DN250)
d'une chaudière se fait, en général, à l'acide chlorhydrique.
Depuis des années, les principaux fabricants de chaudière
utilisent les « directives R513 du VGB » en tant que
normes de nettoyage chimique. Avec un rinçage à vitesse
élevée, cette méthode garantit l'enlèvement des débris
libres avant le véritable nettoyage chimique. Avant le
nettoyage à l'acide, une phase de dégraissage est
entreprise pour éliminer le tartre atmosphérique, la
graisse et l'huile. Ce type de contamination perturbe le
processus de nettoyage à l'acide.
Le nettoyage à l'acide est exécuté avec une solution
chaude d'acide chlorhydrique inhibé. Bien que l'acide
chlorhydrique concentré soit très toxique et corrosif, il est
largement employé comme agent de nettoyage chimique.
Il a de nombreux avantages par rapport aux autres
produits chimiques. La capacité de dissoudre les silicates
(sable, etc.) constitue l'une de ses principales caractéristiques. Ensuite, le traitement des eaux résiduaires est
relativement facile et bon marché par rapport à toute
autre solution chimique. Pour protéger le matériel de base,
c'est-à-dire la surface en acier, un inhibiteur est ajouté à la
solution d'acide.
La phase acide est surveillée par l’analyse de divers paramètres, de la concentration en acide chlorhydrique et du
fer dissous. Lorsque la concentration en fer est stabilisée,
tous les oxydes de fer sont dissous. Ceci termine la phase
acide. Comme le réservoir d'alimentation en eau devait
être nettoyé par le cycle de vapeur et d'eau, il était
possible de remplacer l'acide par un rinçage à vitesse
élevée. L’acide a dès lors été éliminé avec de l'azote.
L'azote empêche la formation d'un enrouillement
instantané sur les surfaces en acier. Un deuxième jet de
rinçage à vitesse élevée est réalisé pour enlever les
fluorures avant la passivation. L'étape finale (une
passivation à froid à pH alcalin) est requise pour former la
couche de magnétite sur la surface en acier.
Eaux résiduaires
Pour des raisons techniques, le liquide restant du
processus de nettoyage ne peut pas être traité sur site. De
toute façon, il n'y avait pas suffisamment d'espace puisque
la centrale était bâtie sur une île. Par conséquent, les eaux
résiduaires ont été collectées dans des barges, d'une
capacité de 2 000 T chacune et envoyées à une installation
de traitement homologuée aux Pays-Bas.
Circonstances difficiles
À part les difficultés concernant le nettoyage à l'acide du
réservoir d'alimentation en eau et le préchauffeur, les
conditions météorologiques étaient assez extrêmes
pendant ce projet. Du fait de l'hiver rigoureux (avec de la
neige et un froid glacial) de 2009/2010, des précautions
spéciales ont été nécessaires pour exécuter un nettoyage
chimique à des températures en dessous de zéro.
Lorsque l'eau commence à geler, elle se dilate. Ce
phénomène peut facilement casser des tuyaux en acier de
n'importe quelle épaisseur. Afin d'éviter que les lignes et
la chaudière ne gèlent, la chaudière et les lignes
provisoires ont été isolées. Des appareils de chauffage et
des souffleurs d'air chaud ont été placés sur tous les côtés
pour maintenir la température du système au-dessus de
zéro. Toutes ces mesures ont rendu possible l'exécution
du processus de nettoyage sous des conditions
météorologiques extrêmes.
Les deux unités ont été finalement nettoyées
chimiquement, conformément à la procédure et les
inspections ont été effectuées par le client final, qui a été
satisfait des résultats finaux du nettoyage chimique.
Photo 4 : Glace enlevée d'une ligne d'eau déminéralisée
Auteur : F. van der Kolk et T. van Os
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