Combiné

Les dommages qui peuvent survenir dans les générateurs de vapeur en raison d'une fuite de contaminants pendant le fonctionnement normal font l'objet de nombreuses discussions.

Par Brad Buecker, rédacteur collaborateur, et Dan Dixon, ingénieur de projet, Lincoln Electric System

Note de l'auteur : De nombreux exploitants de centrales électriques à vapeur et personnel technique sont conscients que les perturbations chimiques lors du fonctionnement normal peuvent causer de graves dommages aux chaudières, aux systèmes à vapeur et aux turbines. Les températures et pressions élevées amplifient considérablement les effets de la pénétration d’impuretés. Cependant, on oublie souvent les graves dommages qui peuvent survenir lors des arrêts et des redémarrages ultérieurs. Les cycles de charge sont désormais monnaie courante dans le secteur de l'énergie, où de nombreuses unités suivent les variations de charge générées par les sources renouvelables. Ce problème est aggravé par la prolifération d’unités à cycle combiné en remplacement des centrales au charbon. Le cycle de ces unités est fondamentalement une procédure standard dans de nombreuses usines.

En 2012, j'ai co-écrit un article sur la configuration du HRSG et le contrôle chimique du démarrage avec Dan Dixon, anciennement de Lincoln Electric System et maintenant de l'Electric Power Research Institute (EPRI). Les idées présentées dans cet article sont toujours tout à fait valables, d'où cette republication sur le site Web de Power Engineering. Veuillez garder à l'esprit que chaque unité est différente, les concepts décrits dans l'article doivent donc être évalués au cas par cas, et toujours en mettant la sécurité au premier plan.

Les dommages qui peuvent survenir dans les générateurs de vapeur en raison d'une fuite de contaminants pendant le fonctionnement normal font l'objet de nombreuses discussions. Cependant, des dommages très graves sont possibles dans les systèmes qui s'allument et s'éteignent mais ne sont pas arrêtés, mis à l'arrêt ou démarrés correctement. Les centrales à cycle combiné sont particulièrement sensibles à ces problèmes en raison des nombreux démarrages et arrêts typiques. Cet article examine les questions les plus importantes concernant la chimie hors ligne.

Les générateurs de vapeur conventionnels et à récupération de chaleur (HRSG) constituent un labyrinthe complexe de canalisations murales, de tubes de surchauffeur et de réchauffeur, de tambours de chaudière et d'autres équipements. Lorsqu'une unité est mise hors ligne en raison de besoins de charge réduits ou d'autres problèmes, l'eau à l'intérieur des circuits se contracte en volume. Cette réduction de volume induit un léger vide à l’intérieur du système, qui à son tour aspire l’air extérieur. Aujourd’hui, une condition stagnante de saturation en oxygène, au moins aux interfaces eau-air, a été établie.

L’attaque par l’oxygène peut être extrêmement grave pour plusieurs raisons. Le mécanisme de corrosion lui-même peut provoquer d’importantes pertes de métal dans les zones à forte concentration d’oxygène.

L'attaque prend souvent la forme de piqûres, où la corrosion concentrée peut provoquer une pénétration à travers le mur et une défaillance de l'équipement en peu de temps. Il est également important que l'attaque par l'oxygène hors ligne génère des produits de corrosion qui se propagent ensuite vers le générateur de vapeur lors des démarrages. Le dépôt d'oxydes de fer dans les tubes des murs d'eau entraîne une perte d'efficacité thermique et, plus important encore, crée des sites de corrosion sous-dépôt. Ces mécanismes peuvent inclure les dommages très insidieux causés par l'hydrogène, [1] la corrosion des phosphates acides dans des unités mal traitées et le gougeage caustique.

Une autre méthode par laquelle l'oxygène peut s'infiltrer dans les générateurs de vapeur est le démarrage, lorsque du condensat stocké ou de l'eau déminéralisée fraîche est nécessaire pour le remplissage ou l'appoint de la chaudière. Très souvent, l’eau de haute pureté est stockée dans des réservoirs de stockage ventilés par voie atmosphérique. L’eau absorbe l’oxygène et le dioxyde de carbone et peut même devenir saturée de ces produits chimiques. Lorsque l'appoint est injecté dans un générateur de vapeur froide, une attaque supplémentaire se produira.

À la centrale à cycle combiné Terry Bundy de Lincoln Electric System (LES), le personnel des services publics a mis en œuvre plusieurs des techniques les plus efficaces pour empêcher la pénétration d’oxygène et la corrosion. Nous examinerons ces techniques ainsi que quelques alternatives qui peuvent également être efficaces.

Il s'agit avant tout d'une couverture d'azote pendant les dernières étapes de l'arrêt et des arrêts ultérieurs à court terme. L'expérience a montré que l'introduction d'azote à des points clés du système avant que la pression ne diminue totalement minimisera la pénétration d'air. Ensuite, à mesure que le système continue de refroidir, seul l’azote entre, et non l’air chargé d’oxygène. Les points clés de la protection contre l’azote dans les HRSG comprennent les circuits de l’évaporateur, de l’économiseur et de l’eau d’alimentation.