Commande de purge de chaudière

Avant de passer dans la chaudière, l'eau d'alimentation doit subir un traitement chimique pour éliminer les éléments corrosifs éventuellement présents qui "attaqueraient" le circuit de la chaudière et affecteraient la qualité de la vapeur requise dans un procédé.

Les produits chimiques qui pénètrent dans la chaudière avec l'eau d'alimentation doivent être éliminés. Faute de quoi, des phénomènes de tartre, de corrosion, des impuretés et du moussage pourraient endommager le système de la chaudière et le métal risquerait de devenir cassant et de se fissurer.

Par conséquent, il faut maintenir un équilibre chimique correct à l'intérieur même de la chaudière.

Ceci est effectué avec la commande de purge. Ce processus met en jeu l'activation du mécanisme de la vanne de purge qui se trouve sur le tambour de la chaudière et l'aspiration d'un petit pourcentage d'eau de la chaudière (qui contient les matières dissoutes et les sédiments non dissous) en-dessous de la surface de l'eau dans la chaudière.

Pour conserver l'équilibre chimique dans la chaudière, la quantité de produits chimiques retirée du tambour par la purge doit être égale à celle qui rentre avec l'eau d'alimentation. Au fur et à mesure que les charges de vapeur varient, le débit d'eau d'alimentation change et le débit de purge également.

Par contre, une purge excessive entraîne un mauvais rendement de l'installation de chaudières, car chaque purge provoque la perte de la chaleur contenue dans l'eau expulsée. Le coût de la consommation du combustible peut être directement lié à cette perte de chaleur. Le coût de l'eau et des produits chimiques doit aussi être pris en compte. Il faut trouver l'équilibre entre la nécessité de supprimer les matières dissoutes du système de chaudière et l'exploitation économique de l'installation.

Une chaudière fonctionnant à 80 % de son rendement présente un taux d'évaporation maximum de 5 000 kg/h à 10 bars et reçoit l'eau d'alimentation à 70°C. Sur les 5 000 kg/h, 4 500 kg/h de vapeur sont exportés et 500 kg/h sont perdus dans la purge. En se reportant aux tables de vapeur, le contenu thermique de l'eau et de la vapeur se calcule ainsi

4,500kg/h (2,357kJ/kg = 9,621,274kJ/h)

500kg/h (357kJ/kg = 178 500 kJ/h)

soit un total de :

9 799 774 kJ/h ou 2 723 kW

L'exemple ci-dessus est représentatif d'une installation d'une chaudière moderne qui n'utilise que l'adoucissement comme traitement de base. Les débits de purge sont nettement inférieurs quand de l'eau d'alimentation déminéralisée est utilisée. Dans l'exemple donné, la perte d'énergie est équivalente à 1,8 % du combustible brûlé.

Système manuel instantané

La mise en œuvre la plus simple de la commande de purge est un système manuel instantané qui est activé une fois par poste pour réduire les matières dissoutes totales (MDT) à un niveau acceptable, bien inférieur à la limite maximale spécifiée pour la chaudière. Les MDT peuvent ensuite s'accumuler pendant le poste suivant jusqu'à ce qu'elles atteignent à nouveau le niveau maximum.

Un test de MDT doit être effectué avant la purge de sorte à ajuster le temps, en fonction des conditions de charge journalière moyenne de la chaudière.

Avantage :

• Facile à mettre en œuvre avec un investissement relativement faible en capteurs

Inconvénient :

• Les variations de charge ne sont pas prises en compte. La récupération d'énergie est onéreuse et difficile

Commande temporisée automatique

La Figure 2 montre un système semi-automatique simple pour lequel une temporisation commande la purge pendant de courtes périodes de temps en fonction d'un programme prédéfini. Dans ce cas également, un test quotidien de la chaudière est nécessaire pour ajuster le programme de temporisation en fonction des changements de fonctionnement de système et de chaudière.

Le système peut être entièrement automatisé en installant une fonction de surveillance des MDT comme illustré à la Figure 3. Elle neutralise la temporisation en cas de variation du niveau de MDT souhaité

Inconvénient :

• Une vanne Tout ou Rien, entièrement ouverte/fermée n'offre qu'une commande approximative

Commande continue

Les systèmes de purge continue sont préférables lorsqu'il faut récupérer de l'énergie. Dans sa forme la plus simple, un tel système se compose d'une valve, réglée après des tests réguliers de l'eau de chaudière. La position de la vanne est déterminée par la pression de la chaudière, les niveaux de MDT et le débit de purge requis.

Comme illustré à la Figure 4, un module de commande est utilisé pour moduler la vanne de purge en utilisant les entrées d'un détecteur de MDT situé dans le courant de purge secondaire refroidie. Pour que ce système fonctionne correctement, la purge refroidie doit circuler en continu sur le détecteur.

Figure 4 Commande de purge continue

Avantage :

• Installation de récupération d'énergie plus compacte et plus économique
• Possibilité de récupération jusqu'à 50 % d'énergie dans la purge

Purge intermittente

La purge peut aussi être obtenue dans les évaporateurs de chaudières où sont localisées les dépôts. Ce processus est effectué par intermittence en ouvrant la vanne appropriée et en évacuant les dépôts.

Commande combinée

Eurotherm offre un module de commande qui peut être configuré pour offrir une commande de purge continue, intermittente ou à la fois continue et intermittente.