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TOC removal gaining importance in the power industry

Les turbines à vapeur des centrales thermiques modernes fonctionnent avec des niveaux de pression de plus en plus élevés, afin d’optimiser le rendement en énergie électrique. Les composés organiques qui pénètrent dans le cercle d’eau / de vapeur s’introduisent dans les acides carboxyliques et dans le dioxyde de carbone en raison des conditions difficiles (température, pression) du procédé. Ceci se traduit par une augmentation de la conductivité de la vapeur et une diminution de la valeur du pH dans le condensat. Pour garantir le bon fonctionnement sans conductivité élevée de la vapeur et sans problèmes de corrosion, il convient d’approvisionner de l’eau d’alimentation de chaudière exempte de sels minéraux et de matières organiques.

Les valeurs limites pour le carbone organique total (COT) sont devenues plus strictes au fil des ans pour les raisons indiquées ci-dessus. Par le passé, il n’y avait aucune spécification, seule la règle* 10 – 10 – 10 s’appliquait. Depuis 1999, le COT a été limité à < 200 ppb dans le VGB / UE et < 100 ppb aux États-Unis/Electric Power Research Institute. Actuellement, de nombreux projets sont confrontés à des valeurs limites jusqu’à < 10 ppb COT !

Un autre aspect important à prendre en considération est la source d’eau brute. Pour des raisons écologiques, il est de plus en plus nécessaire d’utiliser des sources d’eaux de surface tels que les réservoirs, les lacs et les rivières. Les eaux de surface contiennent toujours un certain nombre de composés organiques naturels tels que les acides humiques, les polysaccharides, des composés hydrophobes naturels et des composés de faible masse molaire. Alors que les valeurs du COT des eaux souterraines sont de l’ordre de 1-5 ppm, les valeurs typiques des eaux de surface vont de 5 à 30 ppm COT.

Une enquête menée en 1999 par DOC-Labor (Dr S. Huber) a évalué plus de 100 centrales électriques (IX) en Europe. Il s’est avéré qu’en utilisant les eaux souterraines comme eau d’alimentation, l’eau d’alimentation de chaudière répond toujours aux spécifications (absence d’encrassement de la résine). Avec l’eau de surface utilisée comme eau d’alimentation, seulement 60 % des installations exploitées répondent aux spécifications VGB, 10% répondent aux spécifications EPRI et 30% affichent des niveaux COT > 200 ppb COT avec le problème de l’encrassement de la résine.

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Les technologies de traitement des eaux de surface typiques comme la floculation combinée avec la filtration mécanique et au charbon actif suivie par l’échange d’ions peuvent habituellement réduire le COT en une gamme qui se situe entre 200 et 300 ppb. Malheureusement, l’échange d’ions élimine de façon inadéquate les polysaccharides, les composés hydrophobes et les composés neutres dans cette étape de pré-traitement, et l’encrassement de la résine se produit lorsque les résines sont souvent confrontés à des charges élevées des matières organiques.

Une combinaison de l’ultrafiltration à l’osmose inverse permet de réduire davantage le COT de l’eau d’alimentation de chaudière jusqu’à environ 100 ppb. Alors qu’il est assez facile d’enlever le COP (carbone organique particulaire), certaines parties du COD (carbone organique dissous), en particulier les composés ayant un faible poids moléculaire et peu ou pas de polarité, peuvent traverser les membranes OI (osmose inverse).

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Si des valeurs COT inférieures à 100 ppb sont nécessaires, les technologies améliorées doivent être appliquées. L’une de ces technologies est le COT-UV, un traitement utilisant la lumière ultraviolette à une longueur d’onde d’environ 185 nm. Un tel rayonnement UV non seulement rompt les liaisons CC, mais génère aussi des radicaux hydroxyles (OH) et d’autres composés oxydants qui aident à décomposer les matières organiques en acides carboxyliques ou en dioxyde de carbone, qui sont enlevées en aval par un lit mixte d’échange d’ions. Des lampes UV spéciales basses et moyennes pressions sont capables de produire ce type de lumière UV.

Ovivo possède une large gamme d’expertises dans les projets de centrales électriques et dans la production d’eau ultrapure pour les applications de semi-conducteurs, et dispose donc du savoir nécessaire pour faire face aux défis croissants d’approvisionnement en eau ultrapure pour les systèmes de chaudières à haute pression. En ce moment même, un projet pour un grand entrepreneur européen en EPC (ingénierie, approvisionnement et construction) est en cours. Une installation de traitement de l’eau d’alimentation de chaudière d’une capacité de 5 x 140 m³/h net, utilisant l’eau de surface en tant que source, va produire de l’eau déminéralisée avec un COT de < 10 ppb, en utilisant une combinaison de notre ultrafiltration immergée, osmose inverse, COT-UV et systèmes d’échange d’ions.

*(> 10 MΩ·cm = < 0.1 µS/cm, < 10 ppb SiO2, < 10 ppb Na)

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