Cap sur le condenseur (Partie II)

Suite de l'article consacré au condenseur. La première partie (à retrouver ICI) a mis l'accent sur le fonctionnement de cet échangeur, l'importance du vide et de son suivi et quelques points de design.

Dans cette seconde partie, les dérives possibles lors de l'exploitation sont présentées.

Quelles sont les dérives ?

Deux sources de dérive doivent faire l’objet d’un suivi précis : - les entrées d’air,

- les encrassements.

Il est en effet très important de réduire autant que possible les entrées d’air (veiller à maintenir un bon fonctionnement de tous les dispositifs d'étanchéité) et de réaliser une extraction efficace de l’air. Cet air a en effet tendance à se localiser sur les tubes et empêcher la condensation de la vapeur : cela revient à diminuer la surface d'échange impliquant une augmentation de la température de condensation (d'où une pression de saturation plus élevée et un rendement qui chute). Il est prévu que les incondensables se localisent en un point précis où ils sont alors extraits (pompes ou éjecteurs).

Le risque le plus élevé concerne l’encrassement des tubes du condenseur (côté eau) qui peut provoquer une baisse importante du coefficient d’échange avec pour conséquence directe la chute du vide : l’une des causes principales de la baisse de rendement.

L’encrassement trouve son origine dans la précipitation de tartre (côté chaud) ou le dépôt de particules.

dépôt cumulé de tartre dans un tube condenseur

Mais il s’agit surtout de la présence de micro-organismes qui apprécient la température au sein du condenseur : ils s’installent, s’accumulent et produisent des mucosités ; cela provoque la mise en place d’un film (biofilm) qui se dépose sur les tubes et peut enrober d’autres éléments inorganiques (carbonates ou bicarbonates ou phosphates de calcium). Si rien n’est fait, outre la perte d’efficacité, les risques de corrosion sous dépôt sont fortement accrus : la fissuration des tubes guette.

Le travail de sape des micro-organismes dans un tube condenseur

La lutte contre le développement des micro-organismes se fait par l’emploi d’un biocide tel que l’hypochlorite de sodium (eau de javel) en fond continu ou via des injections intermittentes : la concentration et la fréquence est à étudier au cas par cas.

La lutte contre l’encrassement inorganique passe généralement par l’injection d’acide, par le dosage d’un antitartre (le principe est la modification des propriétés physico-chimiques des cristaux qui deviennent moins incrustants) et des purges de déconcentration.

Dans de nombreuses installations, ces moyens sont complétés par un nettoyage interne des tubes : une circulation de bouchons en caoutchouc est mise en place. Par arrachement, ils éliminent les dépôts et la formation de biofilm.

Boules caoutchouteuses de nettoyage interne des tubes du condenseur

A noter : certaines unités ont fait l’expérience de problèmes d’encrassement suite à une dérive sur le fonctionnement de la pompe circulation. En effet, une chute du débit d'eau en circulation, dû à un dysfonctionnement, conduit non seulement à une baisse du transfert thermique mais à un risque accru de dépôt.

Les problèmes peuvent également apparaître lorsque tous les tubes ne sont pas alimentés correctement (boite à eau non complètement remplie)

Les crevaisons de tubes

Côté vapeur, les problèmes sont surtout d’origine mécanique : une vitesse élevée de la vapeur contenant des gouttelettes d’eau (formées dans les derniers étages de la turbine) peut au fil du temps, conduire à une fissuration du tube par un phénomène d’érosion (plusieurs années).

Erosion de tubes côté vapeur (condenseur en titane - Crédit Photo M&M Engineering)

Notons tout de même que des problèmes d'origine chimique dus à la présence de gaz incondensables dans la vapeur peuvent aussi conduire à des fissurations surtout lorsque le condenseur est à base de cuivre (ex : laiton amirauté). Parmi ces gaz corrosifs, on trouve l'oxygène, le CO2 mais aussi des résidus d'ammoniac. Ce dernier est souvent généré par la décomposition des réducteurs d'oxygène (hydrazine par ex). Les condenseurs en titane ou inox résistent mieux.

Enfin lorsque les condensats contiennent des chlorures, l'attaque d'un condenseur en Inox est toujours possible via le mécanisme de la corrosion par piqûres (les chlorures sont très actifs dans la destruction de la couche de passivation à base de chrome en surface de l'inox).

Côté eau, des phénomènes d'érosion, lorsque l'eau circule à grande vitesse (conséquence d'un blocage partiel en amont) ou lorsqu'elle contient des particules (sable, cendres) peuvent apparaître.

Erosion de l'intérieur de tubes (condenseur en laiton - Crédit Photo M&M Engineering)

Mais c’est la corrosion sous contrainte, la corrosion sous dépôt qui menacent la longévité des tubes. Ce dernier phénomène concerne aussi bien les condenseurs à base de cuivre que ceux en inox.

Enfin, un autre mécanisme a été rapporté : la corrosion induite par les micro-organismes (notamment sur les condenseurs en inox). Lorsqu'ils s'installent, se développent, ils produisent généralement des acides à l'origine des phénomènes de corrosion.

Corrosion produite par les micro-organismes

Prochain article : le condenseur refroidi à l'air ou ACC (Air-Cooled condenser)

Références

http://www.powermag.com/best-practices-for-maximizing-condenser-efficiency/ http://www.powermag.com/condenser-tube-failure-mechanisms/ http://www.powermag.com/taming-condenser-tube-leaks-part-ii/?pagenum=1