Dégazage thermique

Dégazage chimique ? Dégazage physique ? Babcock Wanson vous dit tout sur ce procédé essentiel pour assurer durabilité, performance et réduction des coûts.

 

TRAITEMENT DE L’EAU : ELIMINATION DES GAZ DISSOUS

Problèmes engendrés par les gaz dissous

L’eau naturelle et l’eau potable contiennent des gaz dissous. Certains de ces gaz dissous, en particulier l’oxygène et le dioxyde de carbone, peuvent engendrer des problèmes de corrosion et d’entartrage néfastes pour le fonctionnement et la durée de vie des chaudières industrielles.

Le dioxyde de carbone CO2 est issu principalement de la combustion des combustibles fossiles. Une fois dissous dans l’eau, il augmente l’acidité de l’eau.

L’oxygène O2, bien que nécessaire aux processus biologiques du vivant, joue, comme le CO2, un rôle prépondérant dans les processus de corrosion. L’oxygène O2 intervient également dans les processus d’oxydation des métaux.

Les chaudières à vapeur nécessitent une eau d’alimentation de haute qualité pour assurer un contrôle total du risque de corrosion. La présence de gaz dissous n’est pas uniquement néfaste pour la durabilité des chaudières mais peut aussi agir négativement sur les performances des process de fabrications industrielles sensibles utilisant de l’eau décontaminée, comme les procédés de rinçage (micro-électronique, analyses…), le maintien en état de machines de fabrication et sur les réseaux.

C’est pourquoi les procédés de dégazage sont essentiels pour s’assurer de la qualité de l’eau. Plusieurs solutions peuvent être mises en œuvre pour répondre à ces problématiques posées par la présence de gaz dissous dans l’eau alimentaire.

On distingue deux grands types de techniques d’élimination des gaz dissous : le traitement chimique et le traitement physique.

TECHNOLOGIES D’ELIMINATION

Traitement chimique

Pour procédé à un dégazage chimique on utilise des produits de conditionnement.

En premier lieu, il est possible de mettre en œuvre une neutralisation sur média solide:
Le passage sur un média minéral va consommer progressivement la charge minérale contenue dans l’eau.

Pompes Doseuses
Pompes Doseuses

L’injection de différents réactifs permet la dissolution du CO2 et la réduction de l’O2 dissous.
Un neutralisant alcalin (soude, potasse…) sera recommandé pour transformer le CO2 en bicarbonate soluble. Il est injecté à l’aide d’une pompe doseuse, en ligne ou en batch avec asservissement du dosage.

Les composés chimiques réducteurs comme le sulfite de sodium et l’hydrazine sont utilisés pour dégrader l’O2. Là aussi, l’injection se fait à l’aide d’une pompe doseuse.

Traitement physique

La solubilité des gaz dans l’eau diminue rapidement par élévation de température et devient pratiquement nulle à l’ébullition. Elle décroît également par la réduction de pression exercée sur le liquide (loi de Henry). Il existe donc des procédés visant à réduire les gaz dissous en utilisant ces deux phénomènes.

Loi de Henry
Loi de Henry

Dans le cadre d’un traitement d’eau de chaufferie, le dégazage physique permet d’éliminer l’oxygène dissous mais aussi le CO2 qui peut être présent dans l’eau ou généré par un traitement (décarbonatation ou déminéralisation par osmose inverse par exemple). Le dégazage permettra alors de réduire le dosage de produit alcalinisant spécifique employé pour traiter les eaux naturellement acides.

Le dégazage physique est une solution pour réduire les coûts d’exploitation liés aux produits de conditionnement. Il renforce la protection contre la corrosion des chaudières et permet ainsi d’améliorer le rendement de la chaufferie.

Dégazeur atmosphérique par stripping à l’air

Ce système agit par mise en contact à contre-courant d’air (pauvre en gaz à éliminer) généré par un ventilateur ascendant et d’eau (fortement chargée en gaz à éliminer) pulvérisée sur une charge d’anneaux de mélange. La différence de concentration (en gaz à éliminer) entre l’eau et l’air générera un phénomène de dégazage (transfert du gaz de l’eau vers l’air).

Ce procédé permet par exemple l’élimination du CO2 dans une chaine de déminéralisation sur résine, afin d’augmenter les performances des résines anioniques.

Dégazeur thermique (bâche-tour)

Dégazeur thermique sous pression

Dégazage thermique
Dégazeur thermique sous pression

Avec cette technique, l’oxygène et les autres gaz dissous sont éliminés en augmentant la température et la pression, ce qui est obtenu par l’injection de vapeur dans un dégazeur thermique. Le dégazeur est équipé d’une tour où l’eau est pulvérisée sur des anneaux de contact, à contre-courant du flux de vapeur. Les fines gouttelettes cèdent rapidement leur gaz en raison notamment de la température du milieu.
Le dégazeur thermique permet d’obtenir une eau dont la teneur en oxygène est inférieure à 20 ppb (µg/L).

Bâche dégazante sous pression

Bâche dégazante
Bâche dégazante

Le principe général de fonctionnement est le même que celui du dégazeur thermique sous pression si ce n’est que la tour est réduite à un simple dôme de pulvérisation qui vient en verrue sur la bâche et qu’il n’y a donc pas de rebouillage après pulvérisation. La bâche dégazante permet d’obtenir une eau dont la teneur en oxygène est inférieure à 100 ppb.
Ce matériel est plus particulièrement destiné à équiper des chaudières de faible puissance fonctionnant en vapeur perdue ou avec peu de retour de condensats.

Dégazeur contacteur membranaire échange gaz /-gaz

Dégazeur membranaire
Dégazeur membranaire

Cette technologie innovante met en œuvre l’utilisation de fibres creuses en polypropylène hydrophobe et permet l’extraction de gaz dissous. L’eau à traiter circule à l’extérieur des fibres et le balayage à l’aide d’un gaz neutre (air comprimé, azote ou autre en fonction du process) s’effectue à contre-courant à l’intérieur des fibres. L’équilibre des phases liquide/gaz est rompu lorsqu’une dépression et/ou si un gaz d’entraînement intervient. Il se crée alors une force qui contraint les gaz dissous de la phase liquide à migrer dans la phase gazeuse au travers la membrane. Seuls les gaz contenus dans l’eau peuvent traverser les pores des fibres creuses et sont éliminés par le balayage à l’air (ou d’un gaz neutre, air comprimé, azote ou autre en fonction du process).

On utilise également ce procédé pour le dégazage des eaux ultra-pures utilisées dans les industries des semi-conducteurs et de la pharmacie, en alternative aux technologies classiques par voies chimiques.
Cela permet de se passer de l’utilisation d’intrants potentiellement contaminant pour les produits finis fabriqués, tout en préservant l’intégrité des processus de fabrication.

APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Production d’énergie

Dans les process de production d’énergie, le dégazage de l’O2 contenu dans l’eau d’alimentation des générateurs de vapeur est majoritairement réalisé à l’aide de la technologie de dégazage sous pression, par l’intermédiaire d’un dégazeur thermique, ou d’une bâche dégazante. L’avantage de l’utilisation de cette technologie est de permettre d’une part un dégazage efficace, et d’autre part une limitation des déperditions énergétiques et des rejets dans l’environnement.

Dans tous les cas on mettra en œuvre une combinaison des procédés physiques et chimiques de dégazage afin optimiser les coûts d’exploitation, en choisissant les plus adaptés au mode de fonctionnement de la chaufferie (retour de condensats, qualité d’eau, régime de marche et mode d’exploitation…)

Dégazage Production de Vapeur
Dégazage Production de Vapeur

Industrie agro-alimentaire

Le dégazage physique amène une solution innovante complémentaire aux différents traitements chimiques couramment utilisés pour limiter les intrants et ainsi améliorer la gestion des risques pour la sécurité alimentaire. Il permet même temps de limiter la contamination des rejets.

Dégazage Industrie Agroalimentaire
Dégazage Industrie Agroalimentaire

Dégazage chimique / Dégazage thermique : spécificités d’utilisation

  Technologie Spécificité  Elimination Gaz dissous Type d’utilisation
CO2 O2 Prod vapeur industrielle Prod vapeur IAA
DEGAZAGE CHIMIQUE Charge minérale solide Sur eau brute +      
Alcalinisant liquide Base forte sur alimentation chaudière ++   +++ +
Réducteur liquide Sur alimentation chaudière
Sulfite Existe en premix avec alcalinisant   ++ +++ +
Acide ascorbique Traceur absence oxydant     + +++
DEGAZAGE PHYSIQUE Dégazage atmosphérique Complément de déminé résine sur l’appoint +      
Dégazage Thermique Sur alimentation chaudière + retour condensats
Bâche dégazante Remplace la bâche alimentaire de la chaudière ++ ++ Dégazage
Tt Chimique
Dégazage primaire
Tt Chimique

+
Variante inox possible
Tour de dégazage +++ +++
Membrane dégazante Complément de déminéralisation résines ou osmose inverse sur l’appoint +++ +++   Dégazage primaire
Tt Chimique

Nos spécialistes locaux de terrain sont à même de définir avec vous le  programme de traitement d’eau adapté le mieux adapté à vos besoins spécifiques. N’hésitez pas à nous contacter