Qu'est-ce qu'un chauffe-déaérateur et comment fonctionne-t-il

Un chauffe-déaérateur, également connu sous le nom de déaérateur, est un dispositif qui élimine les gaz dissous, principalement l'oxygène et le dioxyde de carbone, de l'eau d'alimentation des chaudières. Les gaz dissous peuvent causer la corrosion et l'endommagement de la chaudière et de ses composants, ainsi que réduire l'efficacité du cycle de vapeur. Par conséquent, les chauffe-déaérateurs sont essentiels pour le traitement et la protection de l'eau de la chaudière.

Les chauffe-déaérateurs peuvent être classés en deux types : à plateau et à pulvérisation. Les deux types utilisent de la vapeur pour chauffer l'eau d'alimentation et éliminer les gaz dissous. La vapeur agit également comme source de produits chimiques capables de piéger l'oxygène, tels que l'hydrazine ou le sulfite de sodium, qui réagissent avec les traces restantes d'oxygène dans l'eau d'alimentation.

Chauffe-Déaérateur à Plateau

Un chauffe-déaérateur à plateau se compose d'un réservoir cylindrique vertical contenant une série de plateaux perforés à l'intérieur. L'eau d'alimentation entre par le haut et est pulvérisée sur les plateaux, créant un film mince d'eau qui s'écoule vers le bas. La vapeur entre par le bas et monte à travers les plateaux, chauffant l'eau et éliminant les gaz dissous. L'eau déaérée s'accumule au fond du réservoir et est pompée vers la chaudière. Les gaz évacués s'échappent par le haut du réservoir.

Les avantages d'un chauffe-déaérateur à plateau sont :

• Il peut gérer une large gamme de débits et de températures d'eau d'alimentation.

• Il peut atteindre des niveaux très faibles d'oxygène dissous (moins de 5 ppb) et de dioxyde de carbone (moins de 1 ppm).

• Il a une grande capacité de stockage d'eau d'alimentation, ce qui aide à maintenir une pression et une température constantes dans la chaudière.

Les inconvénients d'un chauffe-déaérateur à plateau sont :

• Il nécessite une grande quantité de vapeur pour la déaération, ce qui réduit l'efficacité thermique du cycle.

• Il a un coût de capital et de maintenance élevé en raison de la complexité et de la taille du réservoir et des plateaux.

• Il est sensible à la formation de tartre et de saletés sur les plateaux, ce qui réduit le transfert de chaleur et l'efficacité de la déaération.

Chauffe-Déaérateur à Pulvérisation

Un chauffe-déaérateur à pulvérisation se compose d'un réservoir cylindrique horizontal contenant une buse de pulvérisation à l'intérieur. L'eau d'alimentation entre par une extrémité et est pulvérisée dans un flux de vapeur qui entre par l'autre extrémité. La vapeur chauffe l'eau et élimine les gaz dissous. L'eau déaérée s'accumule au fond du réservoir et est pompée vers la chaudière. Les gaz évacués s'échappent par le haut du réservoir.

Les avantages d'un chauffe-déaérateur à pulvérisation sont :

• Il nécessite moins de vapeur pour la déaération qu'un chauffe-déaérateur à plateau, ce qui améliore l'efficacité thermique du cycle.

• Il a un coût de capital et de maintenance inférieur à celui d'un chauffe-déaérateur à plateau en raison de la simplicité et de la compacité du réservoir et de la buse.

• Il est moins sujet à la formation de tartre et de saletés qu'un chauffe-déaérateur à plateau en raison de la vitesse élevée et de la turbulence de l'eau et de la vapeur.

Les inconvénients d'un chauffe-déaérateur à pulvérisation sont :

• Il ne peut pas gérer des débits et des températures d'eau d'alimentation très élevés ou très faibles sans affecter l'efficacité de la déaération.

• Il ne peut pas atteindre des niveaux aussi faibles d'oxygène dissous (environ 10 ppb) et de dioxyde de carbone (environ 5 ppm) qu'un chauffe-déaérateur à plateau.

• Il a une capacité de stockage d'eau d'alimentation plus petite qu'un chauffe-déaérateur à plateau, ce qui le rend plus sensible aux fluctuations de pression et de température dans la chaudière.

Facteurs Affectant l'Efficacité de la Déaération

L'efficacité de la déaération dépend de plusieurs facteurs, tels que :

• La température et la pression de l'eau d'alimentation et de la vapeur. Une température plus élevée et une pression plus faible augmentent la solubilité des gaz dans l'eau, rendant leur élimination plus difficile. Il est donc important de maintenir une différence de température optimale entre l'eau d'alimentation et la vapeur (généralement environ 5°C) et une pression optimale dans le chauffe-déaérateur (généralement environ 0,2 bar).

• La quantité et la qualité de la vapeur utilisée pour la déaération. La vapeur doit être saturée et exempte de gaz non condensables. Le débit de vapeur doit être suffisant pour fournir la chaleur et le transfert de masse nécessaires pour la déaération. Le débit de vapeur doit également être régulé pour maintenir une pression constante dans le chauffe-déaérateur.

• La conception et le fonctionnement du chauffe-déaérateur. Le chauffe-déaérateur doit avoir une surface suffisante et un temps de contact suffisant pour permettre l'interaction entre l'eau d'alimentation et la vapeur. L'eau d'alimentation doit être pulvérisée ou distribuée uniformément sur les plateaux ou les buses pour créer un film mince d'eau. Le chauffe-déaérateur doit également être équipé d'un condenseur de purge pour récupérer la chaleur et l'eau des gaz évacués.

Avantages des Chauffe-Déaérateurs

Les chauffe-déaérateurs offrent plusieurs avantages pour les systèmes de chaudières, tels que :

• Ils préviennent la corrosion et la pitting des tubes, des tambours et d'autres composants de la chaudière en éliminant l'oxygène et le dioxyde de carbone dissous dans l'eau d'alimentation.

• Ils réduisent la consommation et le coût des produits chimiques scaveurs d'oxygène en minimisant l'oxygène résiduel dans l'eau d'alimentation.

• Ils améliorent l'efficacité thermique de la chaudière en préchauffant l'eau d'alimentation à une température proche de la saturation, réduisant les pertes de chaleur et la consommation de combustible.

• Ils augmentent la fiabilité et la disponibilité de la chaudière en réduisant le risque de pannes et d'arrêts dus à la corrosion et à la formation de tartre.

Conclusion

Les chauffe-déaérateurs sont des dispositifs essentiels pour le traitement et la protection de l'eau des chaudières. Ils éliminent les gaz dissous de l'eau d'alimentation en utilisant la vapeur comme agent de chauffage et de purging. Ils peuvent être classés en deux types : à plateau et à pulvérisation, selon leur conception et leur configuration. Ils fonctionnent sur les principes de la loi de Henry, de la loi de Dalton et du transfert de masse et de chaleur. Ils nécessitent des conditions optimales de température, de pression et de débit de vapeur pour atteindre une haute efficacité de déaération. Ils offrent plusieurs avantages pour les systèmes de chaudières, tels que la prévention de la corrosion, la réduction de la consommation de produits chimiques, l'amélioration de l'efficacité thermique et l'augmentation de la fiabilité.

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