Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

EN TOU - 02444_B_F - Rév. 4 27/06/2005 I - RÔLE D’UN CIRCUIT DE RÉFRIGÉRATION .

EN TOU - 02444_B_F - Rév. 4 27/06/2005 I - RÔLE D’UN CIRCUIT DE RÉFRIGÉRATION ........................................................................... 1 II - DIFFÉRENTS TYPES DE CIRCUITS ....................................................................................... 1 1 - Circuits ouverts............................................................................................................................. 1 2 - Circuits fermés ............................................................................................................................. 2 3 - Circuits semi-ouverts.................................................................................................................... 3 III - DESCRIPTION DES TOURS DE RÉFRIGÉRATION................................................................ 5 1 - Différents types ............................................................................................................................ 5 2 - Tours à tirage naturel ................................................................................................................... 5 3 - Différents types de tours à tirage mécanique............................................................................... 7 4 - Technologie des tours à tirage mécanique ................................................................................ 11 IV - EXPLOITATION DES TOURS DE RÉFRIGÉRATION À TIRAGE MÉCANIQUE ................... 15 1 - Contrôle de la quantité de chaleur évacuée............................................................................... 15 2 - Fonctionnement hivernal............................................................................................................ 15 V - ENTARTRAGE ET LUTTE CONTRE L’ENTARTRAGE.......................................................... 16 1 - Explication du phénomène ......................................................................................................... 16 2 - Lutte contre l’entartrage ............................................................................................................. 16 VI - CORROSION ET LUTTE CONTRE LA CORROSION............................................................ 17 1 - Explication du phénomène ......................................................................................................... 17 2 - Lutte contre la corrosion............................................................................................................. 18 VII - ENCRASSEMENTS DES CIRCUITS ET LUTTE CONTRE L’ENCRASSEMENT.................. 19 1 - Explication du phénomène ......................................................................................................... 19 2 - Lutte contre l’encrassement ....................................................................................................... 19 VIII - LE RISQUE LÉGIONELLOSE DANS LES TOURS DE RÉFRIGÉRATION............................ 21 1 - Définition .................................................................................................................................... 21 2 - Risques dans l’industrie ............................................................................................................. 21 IX - SUIVI DE LA QUALITÉ DE L’EAU D’APPOINT ET DE L’EAU RECIRCULÉE ....................... 23 D D 8 8 - -3 3 UTILITÉS CIRCUITS DE RÉFRIGÉRATION Risques et Précautions Liés au Matériel  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training Ce document comporte 24 pages Ingénieurs en Sécurité Industrielle 02444_B_F 1 I - RÔLE D’UN CIRCUIT DE RÉFRIGÉRATION Un circuit de réfrigération doit fournir de l’eau froide à des échangeurs de chaleur dans lesquels des produits chauds sont refroidis ou condensés. À la sortie de ces échangeurs l’eau s’est réchauffée. L’eau du circuit doit subir un conditionnement pour : - protéger les équipements contre la corrosion - prévenir la formation de dépôts entartrants qui diminuent les performances des échangeurs - empêcher la croissance de micro-organismes d’algues, dont la prolifération peut conduire à des bouchages (fouling) et à l’apparition de bactéries sulfatoréductrices Ce traitement de l’eau est assuré par une injection de produits spécifiques et complété par une filtration totale ou partielle. II - DIFFÉRENTS TYPES DE CIRCUITS Parmi les procédés de réfrigération utilisés dans l’industrie, on distingue trois types de circuits : - les circuits ouverts - les circuits semi-ouverts - les circuits fermés 1 - CIRCUITS OUVERTS Dans un circuit ouvert l’eau froide est prélevée dans une rivière, un forage, en mer ou dans un réseau de distribution ; ne passe qu’une seule fois dans l’appareil à refroidir puis est rejetée dans le milieu environnant. Mer Rivière ..... ÉCHANGEURS DE CHALEUR Produits à refroidir Eau chaude D MTE 3007 A Retour Mer Rivière ..... Circuit ouvert Les vitesses de circulation sont généralement élevées et de ce fait l’accroissement de température est faible. Il faut néanmoins lutter contre l’entartrage aux points chauds, lorsqu’on utilise des eaux fortement minéralisées. Pour les eaux de rivières ou de forage, on injecte généralement une faible concentration en réactif à base de phosphate, et pour les eaux de mer ou d’étang fortement chargées en chlorures, on utilise uniquement du chlore pour éviter la prolifération des algues, des moules dues à la chaleur et la lumière. D D8 8 - -3 3  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02444_B_F 2 Les avantages sont la simplicité d’exploitation, le faible coût d’investissement. Les inconvénients sont les coûts de consommation (taxe au prélèvement) et de rejets (taxe de rejet + taxe thermique) élevés, la dépense en produits. 2 - CIRCUITS FERMÉS Dans un circuit fermé l’eau circule en boucle fermée ; une source froide, généralement un aéroréfrigérant élimine la chaleur prise au procédé. D MTE 3008 A POMPE DE CIRCULATION AÉRORÉFRIGÉRANT Eau froide ÉCHANGEURS Produit à refroidir Eau chaude Circuit fermé Mis à part les fuites il n’y a pas de consommation autre que le remplissage du circuit. Ceci nécessite un conditionnement chimique de l’eau fortement dosé. Pour éviter les risques de gel en hiver, de l’eau glycolée est souvent utilisée. Les avantages sont l’impact faible sur l’environnement, le coût de l’eau et des réactifs négligeable et le peu de contrôles à effectuer. Les inconvénients sont un coût de construction élevé, une consommation électrique importante et un abaissement de température dans l’aéroréfrigérant limité. D D8 8 - -3 3  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02444_B_F 3 3 - CIRCUITS SEMI-OUVERTS L’eau chaude à la sortie des échangeurs est refroidie dans une tour de réfrigération par contact direct avec l’air ambiant. L’eau ruisselle sur un corps d’échange (garnissage), pour être en contact avec l’air, est recueilli dans un bassin de récupération, reprise par des pompes de circulation et renvoyée dans le circuit. D MTE 3009 A POMPE DE CIRCULATION TOUR DE RÉFRIGÉRATION Eau froide ÉCHANGEURS Produit à refroidir Eau chaude Réactifs Eau d'appoint Purges BASSIN D'EAU FROIDE Circuit semi-ouvert Le transfert de chaleur de l’eau à l’air ambiant s’effectue par convection et par évaporation d’une partie de cette eau jusqu’à saturation de l’air en humidité. Selon la température et l’humidité de l’air à l’entrée du réfrigérant, 5 % à 15 % de la chaleur sont évacués par convection. La consommation d’eau représente quelques pourcents du débit recyclé et correspond : - à l’évaporation - à l’entraînement de gouttelettes (entraînement vésiculaire) - aux purges de déconcentration - à des prélèvements directs (en principe interdit) et aux fuites L’eau d’appoint doit généralement être traitée avant d’être admise dans le circuit (décarbonatation, …). L’eau recirculée est conditionnée en permanence : - filtration (≅ 5 %) pour limiter la concentration en matières en suspension - injection de polyphosphates contre l’entartrage - injection de polyphosphonates de zinc contre la corrosion - injection de chlore ou eau de javel contre les bactéries D D8 8 - -3 3  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02444_B_F 4 Les avantages sont la possibilité de gros débits, une faible consommation d’eau d’appoint, une consommation réduite de réactifs, et une meilleure protection contre la corrosion et l’entartrage que dans le cas des circuits ouverts. Les inconvénients sont une surface au sol assez importante, des frais d’investissement et de maintenance assez élevés et une plus grande servitude de contrôle. Les panaches de vapeur d’eau par temps froid ont de plus un impact visuel sur l’environnement non négligeable. La figure ci-dessous illustre le schéma de principe d’un circuit semi-ouvert. LC RO CONDITIONNEMENT DE L'EAU (H2 SO4, bactéricide, inhibiteurs de corrosion, phosphates) D MTE 3010 A BY-PASS BASSIN D'ASPIRATION FILTRATION POMPES DE CIRCULATION Eau d'appoint traitée TOURS DE RÉFRIGÉRATION ÉCHANGEURS 5 à 10 % du débit Schéma de principe d’un circuit semi-ouvert D D8 8 - -3 3  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02444_B_F 5 III - DESCRIPTION DES TOURS DE RÉFRIGÉRATION 1 - DIFFÉRENTS TYPES Les tours de réfrigération sont classées suivant le mode de circulation de l’air (tirage naturel, tirage mécanique) et la façon dont il est distribué (contre-courant, courant croisé). Le type de ruissellement de l’eau sur le garnissage (ruissellement à film et ruissellement à gouttes) est un autre critère de classement. Selon les débits d’eau à refroidir, l’une de ces différentes technologies est retenue pour l’élaboration des tours. 2 - TOURS À TIRAGE NATUREL Pour des débits d’eau recirculée supérieurs à 10000 m3/h on utilise des tours en béton à tirage naturel de structure hyperbolique. Leur hauteur peut atteindre 180 m et leur diamètre 160 m. Ce type de tours est utilisé dans les grosses centrales thermiques, les centrales nucléaires et certaines usines chimiques ou pétrochimiques. L’air se réchauffe au contact de l’eau et par différence de pression (due à la différence de densité entre l’air chaud à l’intérieur de la tour et l’air froid à l’extérieur) circule naturellement du pied de la structure, à claire voie, vers le sommet. Le tirage est amélioré en augmentant la hauteur des tours au-dessus du garnissage. • Tour à contre-courant 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 Système de distribution d'eau chaude Coque Bassin d'eau froide Conduite d'eau chaude Dispersion Station de pompage Eau chaude Eau chaude Eau froide Eau froide Air Air Air Garnissage Tour de refroidissement à contre courant D MTE 3013 A D D8 8 - -3 3  2005 ENSPM Formation Industrie - IFP Training 02444_B_F 6 D MTE 145 A La hauteur de garnissage est très faible par rapport à la hauteur de la tour. Le vent a une influence directe sur le fonctionnement. • Tour à courants croisés L’eau est distribuée au-dessus du garnissage, l’air circule horizontalement, croisant ainsi la dispersion de l’eau. Ce type de tour est assez peu sensible aux effets du vent latéral. Les avantages sont un encombrement au sol, ramené au débit d’eau, relativement faible, un entretien limité des entraînements vésiculaires faibles. Eau chaude Eau froide Air Garnissage D MTE 3011 A Tour de refroidissement à courants croisés Les inconvénients sont l’impact visuel sur l’environnement dû à leur esthétique discutable et les abondants panaches de uploads/Industriel/ circuit-de-refrigeration-pdf.pdf