Image Traitement de l'Eau Chaudières Vapeur 1

Alimentation de chaudières destinées à la production de vapeur pour les besoins des centres de valorisation énergétique de déchets

Pour les besoins des centres de valorisation énergétique de déchets, Babcock Wanson développe une solution de production d’eau hautement déminéralisée pour l’alimentation de turbines vapeur, via des chaudières haute pression.

Impliqué dans l’idéal dès la phase de préparation à l’appel à projet, Babcock Wanson s’appuie sur sa longue expérience dans le domaine exigeant de l’énergie et de l’environnement pour proposer la solution la mieux adaptée, en respect des exigences et spécifications du client final et des normes en vigueur.
Les turbines vapeur utilisées pour produire l’électricité, ou la chaleur, demandent une vapeur de grande qualité, la plus sèche et la plus pure possible.
Pour ce faire, il est nécessaire d’alimenter les chaudières avec une eau ultrapure, débarrassée de l’ensemble des impuretés minérales et organiques susceptibles d’altérer la qualité de la vapeur à fournir.
Cette eau ultra pure doit répondre aux spécifications VGB-10 standard p14/111 et à celles des fabricants de ces équipements avec en particulier une conductivité < 0.15 µS/cm, une teneur en silice < 20 ppb et un résiduel de sodium < 10 ppb.
La solution proposée par Babcock Wanson offre une eau hautement déminéralisée avec un rendement hydrique global approchant les 90%.
Pour parvenir à ce résultat, c’est tout le savoir-faire de Babcock Wanson dans le domaine du traitement d’eau qui est mis à contribution.

La solution : Une unité composée de deux étages de traitement de déminéralisation montés en série :

Un premier étage de déminéralisation primaire par osmose inverse (RO) permet l’épuration de plus de 99% des contaminants de l’eau brute, et un deuxième étage de finition par électrodéionisation (EDI) permet d’atteindre les exigences de qualité d’une eau ultra pure.
Afin d’assurer la fiabilité de la déminéralisation, l’eau de ville utilisée pour alimenter le poste de déminéralisation doit être tout d’abord prétraitée à l’aide de différents équipements adaptés à ses caractéristiques physico-chimiques :

Prétraitement

Process de traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Pour prévenir les dépôts de particules sur les membranes d’osmose inverse il est mis en œuvre :

Préfiltration d’eau brute
Un poste de préfiltration sur poche de sécurité d’un seuil de 50 µm est installé car l’eau de ville peut contenir des particules solides.
Filtration sur cartouche
En amont de la microfiltration, un poste de filtration sur cartouches, d’un seuil de filtration de 5 µm, permet de retenir les particules de plus fortes tailles et ainsi de “soulager” le poste de microfiltration final en permettant d’espacer la fréquence de remplacement des cartouches filtrantes 1 µm.
Microfiltration
Afin de se prémunir des problèmes d’encrassement des membranes par des particules solides (abaissement du fouling index), l’osmoseur est équipé d’un poste de microfiltration sur cartouches d’un seuil de filtration de 1 µm.

Pour prévenir les dépôts minéraux sur les membranes d’osmose inverse il est mis en œuvre :

Process de traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Adoucissement sur Résines
Un poste d’adoucissement sur résine de type duplex ou triplex : il est composé d’un ensemble de deux ou trois appareils fonctionnant en alternance, deux appareils en production simultanée, le troisième en régénération et en attente de permutation.
Les adoucisseurs sont régénérés par une saumure préparée à partir de sel en pastilles, stocké et dilué avant chaque régénération dans un bac.

Pour prévenir l’effet oxydant du chlore sur les membranes d’osmose inverse il est mis en œuvre :

Déchloration
L’eau de ville à traiter présente des teneurs importantes en chlore. La présence d’oxydant n’étant pas compatible avec l’utilisation à long terme de membranes d’osmose inverse, un poste de dosage régulé de produit réducteur de chlore est installé pour prévenir le problème.

Afin de limiter la teneur en CO2 (non retenu par l’osmose inverse) et en prévision d’une finition optimum sur l’EDI, il est effectué une rectification de pH

Alcalinisation
Une solution de soude diluée est injectée de manière régulée à l’aspiration des pompes haute pression.

Process de traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Une fois l’eau de ville ainsi prétraitée, elle peut alors être dirigée vers les deux étages de déminéralisation :

1er étage de déminéralisation : Déminéralisation Primaire par Osmose Inverse

Le poste de déminéralisation primaire est constitué de plusieurs osmoseurs montés en parallèle et produisant de l’eau déminéralisée, dégazée, d’une conductivité pouvant être inférieure à 10µS/cm.
L’eau brute prétraitée est admise à l’entrée d’une pompe HP qui met en pression l’eau à traiter afin que le phénomène d’osmose inverse puisse être actif. Après avoir traversé les membranes, le perméat est collecté en sortie des tubes de pression et contrôlé par conductivimètre.

Une partie du concentrât est recyclée en tête d’osmoseur afin de maintenir une vitesse de balayage au sein des membranes, la seconde fraction de concentrât est recyclée après un traitement complémentaire (concentrateur, voir plus bas).

Schéma traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Les différents débits de perméats, concentrats recyclés et rejetés sont réglables et contrôlables par transmetteurs de débits. La présence de ces équipements permet d’ajuster et de vérifier le taux de conversion de l’osmoseur.
A chaque arrêt d’appareil, un rinçage automatique (flushing) est effectué afin d’évacuer le concentrât présent dans les modules et ainsi éviter toute précipitation de sels au sein des membranes

2ème étage de déminéralisation : Déminéralisation de Finition par Electrodéionisation

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Le poste de polissage d’eau déminéralisée est constitué de plusieurs unités d’électrodéionisation. L’Electrodéionisation se fait grâce à des modules qui mettent en œuvre des résines échangeuses d’ions à régénération continues par électrolyse de l’eau, sans utilisation de réactifs chimiques.
Plusieurs lignes identiques, fonctionnent chacune à un débit donné et produisent de l’eau d’une conductivité inférieure à 0,15 µS/cm en général.
Après avoir traversé l’unité d’EDI l’eau est collectée en sortie des modules et contrôlée par conductivimètre et par silicemètre avant son stockage dans une cuve.

Process IonPure traitement de l'eau Process IonPure traitement de l'eau

Enfin, une série de concentrateurs finalise le procédé de traitement :

 

La globalité du rejet continu dans lequel sont concentrés les sels présents dans l’eau d’alimentation est renvoyée vers une cuve d’eau brute, via un traitement préalable sur des concentrateurs. Les concentrats des osmoseurs primaires et des modules d’EDI sont récupérés dans des cuves tampons pour être retraités sur plusieurs osmoseurs concentrateurs. Le perméat produit est recyclé en tête de station et le concentrat constitue le seul rejet d’eau du procédé global de purification.

Process de traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Bilan hydrique de la station de traitement:

 

Le poste de déminéralisation primaire par osmose inverse (RO) fonctionne, avec un taux de conversion interne (rapport entre le débit d’eau produite et le débit d’eau d’alimentation) de l’ordre de 75 %.

Le poste d’électrodéionisation (EDI) permet le « polissage » de l’eau déminéralisée avec un taux de conversion interne supérieur à 90 %.
Afin de limiter le rejet global du poste de déminéralisation et améliorer ses performances les rejets ou concentrats des osmoseurs primaires et des modules d’électrodéionisation sont donc retraités sur des osmoseurs concentrateurs, l’eau ainsi produite est réintroduite dans la cuve d’eau brute, en amont du poste d’adoucissement / prétraitement.

Process de traitement de l'eau pour chaudières vapeur

Afin de satisfaire aux débits de consommation nécessaires et aux exigences de disponibilité, une redondance renforcée est assurée avec plusieurs lignes identiques de traitement de l’eau associées en parallèle.

Dans le cadre de projet de ce type, outre la station de déminéralisation, Babcock Wanson fournit également des solutions et équipements auxiliaires et complémentaires, comme des chaudières basse pression, des postes de conditionnement chimiques des réseaux BP et HP, des dégazeurs thermiques basse pression, ainsi que le dosage chimique pour la neutralisation des rejets liquides du site.
Le poste de production d’eau adoucie peut aussi permettre d’alimenter des chaudières basses pression de secours, disponibles à tout moment pour assurer la fourniture de vapeur BP process à d’éventuels utilisateurs industriels externes. Le site renforce ainsi sa rentabilité en fonctionnant comme fournisseur de vapeur process à des clients externes.

La solution mise en place par Babcock Wanson permet une production d’eau d’une grande fiabilité, avec un taux de disponibilité de l’unité proche de 100%. Elle facilite l’optimisation du rendement hydrique de la station de traitement et de l’usine et limite l’utilisation de réactifs chimiques.

Dans le détail, conception et ingénierie, réalisation, test finaux et mise en service, mais aussi formation du personnel d’exploitation, c’est toute la panoplie de son savoir-faire dans le domaine du traitement d’eau que Babcock Wanson est en mesure de mettre en œuvre pour proposer la solution globale la plus performante et adaptée aux besoins du client.

Ces projets sont portés par le département traitement de l’eau, appuyé par un bureau d’études et des chargés d’affaires ainsi qu’un réseau local de techniciens traitement de l’eau pour la mise en service.