Blowdown de fond

Facteurs lies a l’elimination des matieres en suspension du boiler, y compris les vannes, la tuyauterie et les recipients de blowdown, avec des calculs.

Blowdown de fond

Les matieres en suspension restent en suspension tant que l’eau du boiler est agitee, mais des que l’agitation s’arrete, elles tombent au fond du boiler. Si elles ne sont pas eliminees, elles s’accumuleront et, avec le temps, entraveront le transfert de chaleur depuis les tubes de foyer du boiler, qui surchaufferont et pourraient meme se rompre. La methode recommandee pour eliminer ces boues est d’utiliser des coups brefs et vigoureux a l’aide d’une vanne relativement grande situee au fond du boiler. L’objectif est de laisser aux boues le temps de se redistribuer pour qu’une plus grande quantite puisse etre eliminee lors du blowdown suivant. Pour cette raison, un seul blowdown de quatre secondes toutes les huit heures est bien plus efficace qu’un blowdown de douze secondes au cours du premier poste de huit heures, sans rien pour le reste de la journee. L’eau de blowdown sera dirigee soit vers un puisard de blowdown en maconnerie situe sous terre, soit vers un recipient de blowdown metallique situe au-dessus du sol. La taille du recipient est determinee par le debit d’eau de blowdown et de vapeur flash qui entre dans le recipient lorsque la vanne de blowdown est ouverte. Les principaux facteurs influant sur le debit de blowdown sont :

• La pression du boiler
• La dimension de la conduite de blowdown.
• La longueur de la conduite de blowdown entre le boiler et le recipient de blowdown. En pratique, une longueur minimale raisonnable de la conduite de blowdown est de 7,5 m, et la plupart des recipients de blowdown sont dimensionnes sur cette base. Les conduites de blowdown contiendront des coudes, des clapets anti-retour et la vanne de blowdown elle-meme ; et ces accessoires augmenteront la perte de charge le long de la conduite de blowdown. Ils peuvent etre consideres en termes de ‘longueur equivalente de tuyauterie droite’ et ajoutes a la longueur de tuyauterie pour donner une longueur equivalente globale. Le Tableau 3.14.1 donne les longueurs equivalentes de diverses vannes et accessoires. En pratique, une longueur minimale raisonnable de la conduite de blowdown est de 7,5 m, et la plupart des recipients de blowdown sont dimensionnes sur cette base. Les conduites de blowdown contiendront des coudes, des clapets anti-retour et la vanne de blowdown elle-meme ; et ces accessoires augmenteront la perte de charge le long de la conduite de blowdown. Ils peuvent etre consideres en termes de ‘longueur equivalente de tuyauterie droite’ et ajoutes a la longueur de tuyauterie pour donner une longueur equivalente globale. Le Tableau 3.14.1 donne les longueurs equivalentes de diverses vannes et accessoires. Dans le cas peu probable ou la longueur equivalente totale serait inferieure a 7,5 m, le recipient devrait etre dimensionne pour un debit superieur. Dans ces cas, multiplier la pression du boiler par 1,15 pour calculer le debit de blowdown a partir de la Figure 3.14.1. Les conduites de blowdown de plus de 7,5 m peuvent etre lues directement sur ce graphique. Exemple 3.14.1 : Pour une pression de boiler de 10 bar g, une longueur equivalente de conduite de blowdown de 40 mm est calculee a 10 m, par consequent, le debit de blowdown est de 6,2 kg/s (voir Figure 3.14.1). Il y a deux facteurs importants a reconnaitre avec le blowdown de fond : Teneur energetique du blowdown L’energie contenue dans l’eau evacuee par blowdown est l’enthalpie de l’eau liquide a la temperature de saturation a la pression du boiler. Dans l’Exemple 3.14.1, la pression du boiler est de 10 bar g, et d’apres les tables de vapeur, hf est de 782 kJ/kg. Donc le debit d’energie liberee par le boiler est : 782 kJ/kg x 6,2 kg/s = 4,85 MW Changement de volume Sur une periode de blowdown de 3 secondes, la quantite d’eau evacuee est : 6,2 kg/s x 3 secondes = 18,6 kg Le volume des 18,6 kg d’eau evacuee est : 18,6 kg x 0,001 m3/kg = 0,018 6 m3 D’apres les calculs de vapeur flash, 16 % de l’eau a la temperature de saturation de 10 bar g se transformera en vapeur flash lorsque la pression est reduite a la pression atmospherique. La vapeur a la pression atmospherique a un volume nettement superieur a celui de l’eau et chaque kilogramme occupe 1,673 m3 d’espace. Le volume resultant de vapeur flash provenant des 18,6 kg d’eau du boiler est : (18,6 kg x 16 %) x 1,673 m3/kg = 4,98 m3 A titre de comparaison, le volume d’eau est reduit a : (18,6 kg x 84 %) x 0,001 m3/kg = 0,015 6 m3 Le debit energetique extremement eleve et le changement de volume considerable entre les cotes amont et aval de la vanne de blowdown signifient que des forces reactionnelles substantielles se developpent, et que le blowdown du boiler doit etre gere de maniere securisee.

Reglementation et notes directrices

Au Royaume-Uni, en raison des forces en jeu et du potentiel de blessure pour le personnel et l’environnement, le blowdown du boiler est couvert par un certain nombre de textes legislatifs et de notes directrices du HSE (Health & Safety Executive).

Les suivants sont applicables au Royaume-Uni et ont des equivalents locaux dans de nombreuses autres parties du monde :

• Factories Act (1961).
• Health and Safety at Work Act (1974).
• Public Health Act (1936).
• Notes directrices du HSE PM60, BG01 et INDG436.
• Pressure Systems and Transportable Gas Containers Regulations (1989).
• La directive europeenne sur les equipements sous pression (PED), (2002). La conformite peut etre obligatoire ou non, mais un incident sur l’installation ou une blessure au personnel impliquera certainement des inspecteurs d’usines et d’eventuelles poursuites. Veuillez noter : Les illustrations dans ce module sont schematiques et certains accessoires essentiels du boiler, par exemple les jauges de niveau, ont ete omis pour des raisons de clarte. Les pays autres que le Royaume-Uni devraient confirmer les equivalents locaux de ce qui precede, mais dans tous les cas, il convient d’insister sur l’importance de :
• Le bon sens.
• Les bonnes pratiques d’ingenierie et d’installation.
• La securite. Dans tous les cas, il est important de garantir une isolation adequate pour l’entretien et la prevention du reflux inverse. L’installation d’equipements de controle TDS sur des installations a plusieurs boilers doit inclure un clapet anti-retour et une vanne d’isolation pour empecher la pression/debit d’un boiler d’etre impose a un autre. Ceci est particulierement important lorsqu’un boiler est mis hors service, car la vanne de controle TDS peut ne pas etre concue pour etancheifier contre la pression du cote aval. Une bonne pratique d’ingenierie considere toujours ce qui se passerait si la vanne de controle laissait passer de l’eau ou de la vapeur. Dans le pire des cas, l’absence de clapet anti-retour et de vanne d’isolation peut mettre en danger le personnel travaillant sur ou dans le boiler mis hors service.

Vanne de blowdown de fond

Au Royaume-Uni, ce type de vanne est couvert par le Factories Act (1961). La section 34 interdit au personnel d’entrer dans certains boilers sauf si :

• Toutes les entrées par lesquelles la vapeur ou l’eau chaude pourraient entrer dans le boiler (de toute autre partie du systeme) sont deconnectees de cette partie ; ou
• Toutes les vannes ou robinets controlant l’entree de vapeur ou d’eau sont fermes et fermement verrouilles. La ou il existe une conduite ou un recipient de blowdown commun, la vanne de blowdown est construite de sorte qu’elle ne peut etre ouverte qu’avec une cle qui ne peut etre retiree tant que la vanne de blowdown n’est pas fermee ; et que c’est la seule cle en usage dans la salle des boilers. Blowdown de fond automatique commande par timer Il est maintenant possible d’automatiser la vanne de blowdown de fond a l’aide d’un timer proprietaire relie a une vanne a bille a commande pneumatique. Le timer doit etre capable d’ouvrir la vanne a un moment specifique et de la maintenir ouverte pendant un nombre determine de secondes. L’utilisation d’un blowdown de fond automatique garantit que cette action importante est effectuee regulierement et libere le chauffeur pour d’autres taches. Avec les installations a plusieurs boilers, il est necessaire de verrouiller les vannes de sorte qu’aucune ne puisse etre ouverte en meme temps, car cela surchargerait le recipient de blowdown. Cela peut etre fait le plus simplement en decalant les reglages des timers individuels de blowdown, ou en reglant les temps de blowdown individuels en sequence.

Recipients de blowdown, conformement aux normes britanniques

Les recipients de blowdown sont une alternative preferable aux puisards de blowdown. Les informations suivantes sont extraites de la note directrice du HSE PM60 et fournissent des informations utiles en dehors du Royaume-Uni : Traditionnellement, les recipients de blowdown avaient des entrees tangentielles. Cependant, cela signifiait que les recipients etaient structurellement faibles a l’endroit ou l’entree penetrait. Une alternative preferable est d’acheminer la conduite de blowdown radialement, donnant un recipient structurellement superieur, puis d’installer un diffuseur a l’interieur du recipient. Cette disposition reduit egalement l’erosion qui pourrait se produire a l’interieur d’un recipient a entree tangentielle. Norme de construction Le recipient devra etre conforme a la directive europeenne sur les equipements sous pression (2002) pour les gaz du groupe 2. Cette directive prescrit au fabricant de se conformer aux normes de conception et de fabrication. Etant donne qu’il s’agit d’une specification de recipient sous pression, le recipient necessite egalement une disposition pour l’inspection, y compris une porte d’acces et une purge. Temperature et pression de conception La pression de conception du recipient de blowdown doit etre d’au moins 25 % de la pression de travail maximale du boiler et la temperature de conception doit etre superieure ou egale a la temperature de saturation pour la pression de conception du recipient. Taille Cela depend de la pression du boiler et de la dimension de la conduite de blowdown, cependant :

• L’event doit etre assez grand pour que la pression dans le recipient ne depasse pas 0,35 bar g.
• Le volume d’eau en attente doit garantir que la temperature de l’eau de trop-plein ne depasse pas 43°C. Fonctionnement Le recipient doit fonctionner avec une quantite d’eau en attente, et cette quantite d’eau doit etre au moins le double de la quantite d’eau de blowdown. Environ la moitie du volume du reservoir doit etre occupee par l’eau en attente et le reste comme espace d’air. Event L’event doit garantir que la vapeur flash est evacuee en toute securite et qu’il n’y a pas d’entrainement significatif d’eau a la sortie du tuyau d’event. L’event doit etre aussi droit que possible et idellement termine par une tete d’event. Raccord pour manometre Le recipient doit avoir un raccord pour manometre, car le recipient est fabrique selon une specification de recipient sous pression et des tests et inspections reguliers sont requis. Systeme de refroidissement Un dispositif de refroidissement doit etre installe sur le recipient si la temperature de l’eau chaude provoque une temperature de sortie au blowdown depassant la limite admissible. Le choix le plus economique pour cette application est une vanne de controle a actionneur autonome. Si la temperature depasse la temperature de reglage, la vanne s’ouvrira et permettra a l’eau froide du reseau d’entrer dans le recipient.

Installations a plusieurs boilers

La disposition des tuyauteries pour les installations a plusieurs boilers est couverte par la note directrice du HSE britannique (PM60) ; les points suivants sont souleves : Fonctionnement Un seul boiler peut etre purge a la fois. En fait, le dimensionnement du recipient de blowdown sera base sur le boiler a la pression la plus elevee avec la plus grande dimension de conduite de blowdown. Reference est egalement faite au Factories Act britannique (1961) qui stipule la meme chose. Tuyauterie La Figure 3.14.5 presente la disposition recommandee pour les installations a plusieurs boilers ou les conduites de blowdown de fond et TDS sont ramenees separement au recipient de blowdown. Les collecteurs doivent etre au recipient et non au boiler. Des raccords separes sont necessaires sur le recipient pour le blowdown de fond et pour les conduites de retour de blowdown TDS. Un troisieme raccord est egalement necessaire sur le recipient pour se conformer aux notes directrices britanniques (BG01 et INDG436) concernant le controle du niveau d’eau dans les boilers. Cela necessite un raccord pour le blowdown des chambres de controle et des jauges de niveau. Vannes La ou les conduites de blowdown se connectent a un collecteur d’entree sur le recipient, chacune doit etre equipee soit d’un clapet anti-retour a vis, soit d’un clapet anti-retour et d’une vanne d’isolation. Cela pour empecher la possibilite que de la vapeur et de l’eau chaude sous pression soient soufflees d’un boiler en fonctionnement a un autre (a l’interieur duquel du personnel pourrait travailler) pendant la maintenance. La preference est pour deux vannes separees. Le clapet anti-retour devra fonctionner regulierement, donc l’usure du siege est inevitable.