Il peut y avoir plusieurs systèmes de refroidissement à boucle fermée à votre centrale. Les chances sont bonnes qu'ils refroidissent ou contrôlent la température sur certains composants très critiques. Les deux qui sont les plus susceptibles d'exister sont le système d'eau de refroidissement dite (qui prend en charge plus que des paliers) et le système de refroidissement du stator, pour les plantes qui ont un stator refroidi à l'eau. Des systèmes de refroidissement à boucle fermée peuvent également être trouvés dans des refroidisseurs d'air sur les apports de turbines à combustion.

De par sa nature même, lorsqu'un système à boucle fermée reste fermé et fonctionne correctement pendant une période prolongée, il est souvent oublié - ou au moins négligé. Les petits changements de la chimie ou des débits et des pressions différentielles dans tout le système ne peuvent pas être remarqués. Cependant, une fois que les processus de corrosion sont pris en compte dans ces systèmes, il peut être très difficile de les corriger. Entre-temps, des équipements de données critiques peuvent être endommagés au point où il affecte la capacité de l'installation à utiliser. Nous commençons par des principes et pratiques générales pour les systèmes d'eau de refroidissement à boucle fermée avant de regarder le système d'eau de refroidissement du stator, ce qui est un cas particulier.

Comprendre les systèmes de refroidissement en boucle fermée

La plupart des centrales utilisant un refroidissement par eau fermée pour les systèmes mécaniques (plutôt que pour le cycle de vapeur) sur plusieurs sous-systèmes. Le système d'eau de refroidissement des roulements permet généralement de refroidir les roulements de pompe critiques et les joints d'étanchéité, les refroidisseurs d'hydrogène pour le générateur, l'huile de lubrificateur et les refroidisseurs de compresseur d'air. D'autres systèmes de refroidissement à boucle fermée peuvent inclure des systèmes d'eau froide pour les refroidisseurs d'air utilisés dans l'entrée d'air sur les turbines à gaz sur une centrale à cycle combinée et le panneau d'échantillonnage de chimie.

Un système de refroidissement à boucle fermée peut échanger de la chaleur avec le système d'eau de refroidissement principal dans le tube classique et les échangeurs de chaleur de la coque ou des échangeurs de chaleur de la plaque et de cadre. Systèmes d'eau froide (refroidisseurs d'air) Échange de chaleur avec le compresseur, qui utilise à son tour une tour de refroidissement pour jeter la chaleur dans l'environnement.

Généralement, l'eau déminéralisée est utilisée pour le maquillage de l'eau de refroidissement en boucle fermée, mais des traitements chimiques sont nécessaires pour prévenir la corrosion et, dans certains systèmes, la congélation. Le plus souvent, la tuyauterie dans un système à boucle fermée est en acier au carbone. Les surfaces d'échange de chaleur, telles que les ensembles de refroidisseurs d'air, peuvent être du cuivre ou même de l'aluminium. Les échangeurs de chaleur de la plaque et du cadre sont souvent en plaques d'acier inoxydable. Les soins et la conservation de ces systèmes nécessitent une attention particulière à tous les métaux.

Dans un système à boucle fermée, la piqûre à oxygène est le type de corrosion le plus courant (Figure 1). Les symptômes de piqûre d'oxygène peuvent être de l'eau rouillée ou un entretien récurrent sur les roulements en raison de l'abrasion provoquée par les produits de corrosion contre les surfaces du joint.

1. Poignée d'oxygène dans un système d'eau de refroidissement à boucle fermée. Courtoisie : m&M Ingénierie

Pour que les piqûres d'oxygène se produisent, il doit d'abord être un dépôt couvrant une partie de la surface métallique, créant ainsi un différentiel entre la teneur en oxygène sous le dépôt et la teneur en oxygène dans l'eau en vrac. La zone déficiente de l'oxygène sous le dépôt devient l'anode et la zone autour du gisement exposé à l'eau en vrac devient la cathode. Cette "grosse cathode, petite anode" La configuration provoque des piqûres concentrées et accélérées dans une zone confinée, produisant des fuites d'épingle.

Si les bactéries sont autorisées à se propager à l'intérieur du système à boucle fermée, elles peuvent créer un dépôt « vivant ». Les sous-produits de la respiration bactérienne sont souvent acides et la respiration consomme également de l'oxygène, entraînant une propagation de la base du biofilm à la corrosion du métal de base. Cela encourage en outre certains types de bactéries, car elles utilisent le métal oxydé dans leur métabolisme.

Traitements chimiques pour refroidissement d'eau en boucle fermée

Lorsqu'un système de refroidissement à boucle fermée est serré, aucune perte d'eau - le traitement chimique appliqué peut durer des semaines ou des mois avant qu'il ne doive être rafraîchi. Cela peut conduire à la complaisance. D'autre part, des systèmes de refroidissement en boucle fermée qui ont des fuites - et qui ont une perte d'eau importante - peuvent être presque impossibles (et parfois très coûteux) à maintenir aux niveaux de traitement appropriés. Les niveaux de traitement incorrects conduisent toujours à la corrosion de ces systèmes.

Ci-dessous, nous listons quelques options que vous pouvez utiliser avec succès pour traiter les systèmes de refroidissement à boucle fermée, tels que le système d'eau de refroidissement de roulement ou le système de refroidisseur d'air à boucle fermée. En règle générale, vous trouverez un programme de traitement qui fonctionne bien pour les différents métaux de votre système et de vos besoins système (par exemple, déterminer si vous avez besoin de protection contre la congélation), puis de vous en tenir avec elle.

Quel que soit lequel des trois traitements chimiques que vous choisissez, ils contiennent également des tampons de pH (caustiques et borate de sodium sont courants) pour maintenir un pH alcalin, qui est propice à la minimisation de la corrosion dans l'acier au carbone. S'il y a du cuivre dans le système à boucle fermée, un azole peut être ajouté au traitement pour maintenir une couche chimique protectrice sur les surfaces de métal de cuivre exposées.

Nitrite de sodium. Le nitrite de sodium est utilisé pendant de nombreuses années pour prévenir la corrosion dans une grande variété de systèmes à boucle fermée. Le nitrite est un oxydant et arrête essentiellement la corrosion en "corrodant" tout de même. Cela semble contre-intuitif, mais quand tout devient la cathode et qu'il n'y a pas d'anode, la corrosion s'arrête.

Une alimentation constante en nitrites dans le système garantit que les taches nues créées rapidement sont passives. Cependant, s'il y a un nitrite manquant dans la boucle d'eau glacée, une anode peut se former dans la tuyauterie, et encore une fois, nous avons la grande cellule de corrosion de la cathode / petite anode. Les directives générales pour les traitements à base de nitrite sont pour un minimum de 700 ppm de nitrite.

Les nitrites sont utilisés par certaines bactéries comme source d'énergie. Si le système à boucle fermée devient contaminé par ces bactéries, le niveau de nitrite peut diminuer rapidement. Les bactéries génèrent également des biofilms, qui créent des dépôts produisant des zones d'anodes dans le reste de la tuyauterie. Ajouter plus de nitrite n'accélère plus en plus la reproduction des bactéries, ce qui aggrave le problème. Les systèmes utilisant des nitrites doivent être testés régulièrement pour la présence de bactéries. Dans certains systèmes, des biocides non oxydants tels que le glutaraldéhyde ou l'isothiazoline sont ajoutés au traitement pour empêcher la croissance bactérienne.

Molybdate de sodium. Le molybdate de sodium est généralement classé comme inhibiteur oxydant anodique. Molybdate fonctionne avec l'oxygène dissous dans l'eau pour former un complexe de protection ferricmolybdate sur l'acier.

Les niveaux de traitement du molybdate peuvent être compris entre 200 ppm et 800 ppm en tant que molybdate. Les systèmes à boucle fermée utilisant un maquillage d'eau déminéralisée auraient tendance à être à l'extrémité inférieure de cette plage. Malheureusement, l'approvisionnement mondial en molybdate métallique a tendance à être concentrée dans des domaines de troubles politiques historiques et au fil des ans, les prix de Molybdate ont radicalement varié. Cette variabilité des prix peut rendre le traitement de Molybdate compétitif avec les nitrites ou beaucoup plus chers.

Ironiquement, dans des systèmes de boucle fermée très serrés, les niveaux d'oxygène dissous peuvent chuter et minimiser ainsi l'efficacité d'un traitement au molybdate (qui nécessite un oxygène dissous pour former une couche passive). Les experts recommandent un minimum de 1 ppm d'oxygène dissous dans des systèmes traités par molybdate.

Traitements de polymère. Les traitements polymères ont été utilisés pendant de nombreuses années pour prévenir l'échelle et la corrosion accumulations de produits dans des tours de refroidissement ouverts. Des polymères similaires sont également vendus pour une utilisation dans des systèmes à boucle fermée. Il semble que le polymère agit comme un dispersant pour tout produit ou échelle de corrosion pouvant se former, il empêche la corrosion en conservant la surface propre et en veillant à ce que tout oxygène dissous dans l'eau attaque toutes les surfaces correspondantes. Cela produit un niveau de corrosion général, mais global.

L'un des avantages de ce traitement est qu'il est considéré comme très écologiquement bénigne, bien que le système de boucle fermée reste fermé, il ne devrait y avoir aucun impact sur l'environnement.

Surveillance de l'eau de refroidissement en boucle fermée

La clé pour maintenir votre système de boucle fermée fonctionne correctement est une surveillance régulière. Quel que soit l'agent actif dans votre traitement (nitrite, molybdate ou polymère), la concentration doit être surveillée régulièrement. Généralement, des tests hebdomadaires suffisent à moins que les niveaux du traitement tombent. (Vous ne saurez pas que si vous ne surveillez pas régulièrement.) Parce que le traitement de la corrosion en acier au carbone et en cuivre est généralement mélangé dans un seul produit, de faibles niveaux de traitement peuvent affecter plus que la tuyauterie en acier au carbone.

Le pH de l'eau doit également être testé régulièrement. Compte tenu de la quantité de tampon de pH dans le traitement chimique, le pH de l'eau devrait être solide de roche. Les gouttes de pH peuvent indiquer une contamination bactérienne, en particulier avec les traitements à base de nitrite. Une autre chose qui peut supprimer le pH est des fuites dans le système, qui apporte un maquillage d'eau déminéralisé frais.

Soyez à l'affût des autres signes de contamination bactérienne, telle que la croissance gluante dans tous les indicateurs de tournage ou de débit, ou des odeurs septiques lorsque l'échantillon est collecté. Les échangeurs de chaleur de la plaque et du cadre ont une très grande surface et un petit espacement pour échange de chaleur entre les plaques. La contamination bactérienne peut non seulement affecter gravement le transfert de chaleur, mais elle peut également provoquer des fuites d'épingle dans les plaques d'acier inoxydable. En fonction de la pression de la boucle fermée et du système à boucle ouverte à ce stade, l'eau de refroidissement de roulement peut fuir ou l'eau de refroidissement ouverte peut fuir.

N'oubliez pas qu'il est beaucoup plus facile de prévenir la contamination bactérienne que d'essayer de récupérer d'un système gravement contaminé.

Systèmes d'eau de refroidissement de stator

Le système d'eau de refroidissement du stator est une boucle fermée très spéciale pour quelques raisons. Tout d'abord, il protège l'une des pièces d'équipement les plus critiques - le générateur. Il n'y a qu'un seul métal de friction dans ce système : le cuivre. Et ce système doit rester très propre, même vierge. Les augmentations de petites températures dans les barres de refroidissement du stator peuvent limiter la charge sur ou même fermer le générateur. Par conséquent, ce système nécessite une compréhension particulière, une attention particulière et une surveillance.

■ un réservoir de tête contenant l'eau désionisée qui donne une aspiration aux pompes

■ pompes à circulation

■ échangeur de chaleur

■ Filtres (filtres à cartouche, filtres maillés, ou les deux)

■ désionisateur à lit mixte

■ Surveillance du débit, de la température, de la conductivité, de l'oxygène dissous et, dans certains cas, du pH

Il existe souvent deux navires de désioniseur et deux ensembles de filtres pour permettre à une valcotte de remplacer la cartouche filtrante ou pour le remplacement des résines de lit mixte.

La boucle de refroidissement élimine la chaleur des barres de stator et la transmet à travers des échangeurs de chaleur. L'eau est transmise en permanence à travers un polissoir à lit mixte qui élimine tous les contaminants ioniques solubles qui pénètrent dans l'eau. Ces impuretés sont généralement dissoutes de dioxyde de carbone et de produits de corrosion de cuivre ionisés (dissous).

Les résines d'échange d'ions peuvent également piéger des particules fines d'oxydes de cuivre, bien que cela soit mieux fait par les filtres de la cartouche. La résine échangeuse d'ions peut s'épuiser au fil du temps (comme indiqué par une conductivité croissante). Mais il est plus courant que la pression différentielle sur le lit de résine (provoquée par la collecte de produits de corrosion dans les résines) oblige les résines à remplacer.