La chimie dans les centrales électriques

Le but de l’application de la chimie dans une centrale électrique est de prévenir la corrosion et les dépôts. De cette manière, on réduit le « downtime » (arrêt) au minimum et les composants coûteux comme la chaudière, la turbine et le condenseur sont protégés. Le présent article traite plus en détail la détermination de la conductivité spécifique et acide (cationique) ainsi que l’indication du pH calculé et de la concentration d’ammoniac selon les directives VGB à l’aide d’un seul analyseur : le Swan AMI CACE

Traitements

Dans une centrale électrique, on peut opter pour différents traitements concernant ce qui précède. Il n’existe pas de solution universelle parce que les centrales électriques diffèrent grandement les unes des autres. Une méthode très courante est le conditionnement à l’ammoniac. En outre, l’oxygène doit être éliminé au moyen de l’hydrazine (une méthode de moins en moins utilisée) ou , par exemple, à l’aide d’un dégazeur. Dans ce contexte, la valeur du pH est maintenue entre 9 et 10 en combinaison avec une très faible concentration en oxygène (au niveau ppb bas). D’autres méthodes de traitement utilisent les « Film Forming Amines » (FFA) (amines filmantes) ou sont basées sur un « traitement à l’oxygène » dans lequel le pH est maintenu entre 7 et 8 avec une concentration en oxygène comprise entre 150 et 300 ppb.

Les instruments de mesure de Swan sont utilisés dans la totalité du processus pour la mesure, entre autres, de l’eau d’alimentation, de l’eau de chaudière, de l’eau de tambour, de la vapeur, de l’eau de condensation, de l’eau de polissage du condensat, de l’eau d’appoint et de l’eau de refroidissement. Les mesures exécutées dans les centrales électriques sont notamment les suivantes : conductivité (spécifique, acide et dégazée), résistance, pH, oxydoréduction, oxygène dissous, sodium, silice, phosphate, hydrogène, COT, opacité, (carbo) hydrazine et chlore libre. Les mesures ci-dessus figurent toutes dans la fourniture de BEST Instruments.

Conductivité

La conductivité est de loin le paramètre le plus important.

Comme indiqué dans le paragraphe ci-dessus, nous faisons une distinction entre les notions suivantes :

• Conductivité spécifique (CS) : La CS est principalement influencée par la présence d’un réactif alcalinisant comme l’ammoniac et par des sels éventuellement présents (pollution). En outre, le CO₂ a également une influence sur la valeur CS.
• Conductivité acide (CA) : Les échangeurs de cations acides ont une affinité pour les cations plus forte que pour les ions H+, c’est pourquoi les cations sont échangés contre les ions H+ lorsqu’ils s’écoulent dans la résine cationique. De cette manière, la contribution du réactif alcalinisant est éliminée et les cations restants sont transformés en forme acide, le chlorure de sodium étant, par exemple, transformé en acide chlorhydrique. La sensibilité concernant la conductivité pour les cations, vu qu’ils sont transformés en forme acide, est renforcée par un facteur 3-4. Les petites contaminations peuvent ainsi être rapidement repérées, la conductivité acide étant un paramètre fiable. Le CO₂ augmente également ici la conductivité. L’influence du CO₂ pose surtout problème lors du démarrage d’une centrale électrique. Celle-ci peut être exclue en mesurant la conductivité dégazée (acide) à l’aide de l’AMI Deltacon DG.
• pH calculé et/ou taux d’ammoniac : A partir de la conductivité spécifique et de la conductivité acide (ou cationique), il est possible de calculer le pH selon les directives VGB. Ceci signifie que vous pouvez, au moyen d’un seul analyseur, l’AMI CACE, déterminer trois paramètres, à savoir les conductivité spécifique et acide et le pH calculé (ou le taux d’ammoniac, ou le réactif alcalinisant si l’on utilise un conditionnement autre que l’ammoniac). Il va de soi que la température de l’échantillon ainsi que le débit sont ensuite mesurés.
• Conductivité acide dégazée (DG) : Après l’envoi de l’échantillon sur l’échangeur cationique, celui-ci peut, via l’AMI Deltacon DG, s’écouler également dans un rebouilleur intégré, le CO₂ étant spécifiquement expulsé. A cet effet, la contribution du CO₂ à la conductivité est éliminée et une centrale peut, lors d’un cycle start-stop, démarrer jusqu’à 60 minutes plus tôt. Ceci est conforme à la prévision selon laquelle l’AMI Deltacon DG sera également disponible avec un module EDI à la mi-2021.

Depuis quelque temps, Swan (Suisse/Swiss made) compte l’AMI CACE dans sa fourniture.

Module EDI

Pour la détermination constante de la conductivité acide (et indirectement ainsi aussi du pH calculé et du taux d’ammoniac ou du réactif alcalinisant), on utilise un module EDI (module d’électrodéionisation) pour la régénération en ligne permanente de la résine. La différence entre un système traditionnel (avec une résine cationique) et un système comprenant une résine cationique et un module EDI intégré est exposée ci-après. Dans ce contexte, l’AMI Deltacon pH et l’AMI CACE de Swan sont illustrés.

L’avantage d’un module EDI réside dans la régénération directe (en ligne) de la résine cationique, qui est un processus permanent. L’échantillon passe d’abord dans un lit d’échange de cations, la conductivité acide étant ensuite mesurée dans ce flux. L’échantillon s’écoule ensuite dans la « chambre » anodique puis dans la « chambre » cathodique du module EDI. Les protons nécessaires pour le processus de régénération de la résine cationique sont générés par l’anode. Sous l’influence d’un champ magnétique, les protons sont « attirés » par la membrane sélective d’ions vers la cathode et traversent ainsi la résine cationique, la régénération étant permanente.

Lors de l’utilisation d’un module EDI, l’utilisation de produits chimiques de régénération est inutile. Outre la résine cationique, vous évitez ainsi de nouveau les produits chimiques de régénération et vous économisez du temps pour effectuer la régénération. Cela apporte une sécurité supplémentaire car il devient inutile de travailler avec des produits chimiques et vous économisez du temps pour stabiliser le système après le remplacement de la résine comme ceci est le cas dans les systèmes traditionnels. En outre, le volume de résine cationique dans le module EDI est considérablement inférieur, ce qui permet un temps de réponse plus rapide.

Les capteurs pour la détermination de la conductivité sont en titane, ce qui permet d’utiliser le système également lors d’un conditionnement FFA (les capteurs ne pâtissent pas d’un effet de revêtement et continuent à transmettre la valeur de mesure correcte). Les centrales électriques qui utilisent le conditionnement à l’ammoniac avec un pH d’environ 9,7 et un débit de 8 l/heure ont besoin d’environ 1 l de résine cationique par analyseur toutes les 8 semaines. En partant d’une centrale comprenant 2 unités, l’utilisation de l’AMI CACE, par comparaison avec un système traditionnel, peut permettre une économie d’environ 40.000, € par an.

Source : BEST Instruments BV

www.bestinstruments.nl