Chaudières à Charbon Pulvérisé
Revêtements HVTS® pour Atténuer la Corrosion du Côté Foyer des Chaudières à Charbon Pulvérisé
Avec plus de 25 ans d’applications dans le monde entier sur les chaudières à charbon pulvérisé (PC), IGS a développé des solutions éprouvées pour prolonger la durée de vie des tubes de chaudières, offrant une solution fiable et durable avec des économies significatives de coûts et de temps pour ses clients. Le revêtement HVTS® d’IGS est reconnu comme la référence pour résister à la corrosion du côté foyer dans des environnements de sulfidation à haute température. À titre d’exemple, l’IGS HVTS® a démontré être le meilleur produit dans certaines des conditions les plus intenses lors d’un test de 39 000 heures dans une chaudière supercritique de 1 300 MW, mené par l’EPRI (Electric Power Research Institute).
Corrosion des Parois d’Eau des Chaudières à Charbon Pulvérisé
Les chaudières à charbon pulvérisé (PC-Fired Boilers) génèrent de l’énergie thermique en brûlant du charbon pulvérisé soufflé par un flux d’air de combustion vers les brûleurs de la chambre de combustion. Ces brûleurs de charbon sont généralement situés sur les parois avant et arrière, ou dans chacun des coins, et sont alors désignés respectivement comme brûleurs muraux (wall fired) ou brûleurs en coin (corner fired). Il existe différents types de charbon, de l’anthracite avec sa forte teneur en carbone au charbon bitumineux, au charbon sub-bitumineux et au lignite (charbon brun), chacun ayant des caractéristiques différentes.
Les deux principales caractéristiques qui affectent les chaudières à charbon pulvérisé sont l’efficacité thermique (BTU/lb) du charbon et sa teneur en soufre. Lors de la combustion, le soufre et d’autres composés du charbon réagissent avec les matériaux ferreux des parois d’eau environnantes. Cette réaction provoque une corrosion du côté foyer. Cette perte de métal se produit généralement dans la partie inférieure du four jusqu’à la zone de mélange.
Préoccupations liées à la Corrosion lors de la Modernisation avec des Brûleurs à Faibles Émissions de NOx
Au cours de la dernière décennie, l’accent a été fortement mis sur la réduction des émissions polluantes. Afin de réduire la production de NOx pendant la combustion, des brûleurs à faibles émissions de NOx (low-NOx retrofit burners) sont utilisés dans les chaudières. Ces brûleurs réduisent la production de NOx en ralentissant la combustion, abaissant ainsi la température de combustion et déplaçant la combustion plus haut dans le four, au-dessus des brûleurs. Cela est réalisé en réduisant la quantité d’oxygène dans la zone où se trouvent les brûleurs (partie inférieure du four) et en injectant cet oxygène plus haut dans le four à l’aide d’orifices d’injection d’air secondaire (over-fire air ports). La modernisation avec des brûleurs à faibles émissions de NOx provoque donc, dans les parties inférieures du four, des conditions de manque d’oxygène ou des conditions réductrices (ou, dans les cas les plus sévères, une alternance entre les deux).
Bien que l’ensemble du processus de corrosion soit beaucoup plus complexe, il peut être résumé comme suit : lors d’une combustion normale, avec une quantité d’oxygène correcte (avant l’installation de brûleurs low-NOx), le soufre présent dans le combustible se combine avec l’oxygène, reste à l’état gazeux et est évacué par la cheminée. En revanche, dans une combustion sous conditions réductrices (manque d’oxygène), le soufre se combine avec l’hydrogène et se dépose sur la surface des tubes, réagissant avec le fer du matériau du tube pour former une couche de FeS. Ce cycle se répète au fur et à mesure que plus de H₂S se dépose sur les parois, entraînant un amincissement significatif des tubes.
IGS traite ce problème ainsi que d’autres problématiques spécifiques aux chaudières à charbon, telles que l’accumulation de cendres ou de slag sur les parois du four, entraînant des variations de température et d’émissivité, qui affectent en fin de compte les performances du four. La plupart de ces dépôts se forment dans la section de surchauffe et sur les parois d’eau.
Comment prévenir la corrosion des chaudières ?
La corrosion, l’érosion ou la perte de métal dans les chaudières peuvent être prévenues en modifiant les conditions de fonctionnement de la chaudière et en protégeant la surface des tubes contre l’environnement de combustion. Le revêtement HVTS® (High Velocity Thermal Spray) d’IGS peut servir de barrière protectrice, éliminant toute perte supplémentaire.
Revêtement HVTS® sur Site pour Atténuer la Corrosion du Côté Foyer des Chaudières
Pour les chaudières à charbon pulvérisé (PC-Fired Boilers), IGS applique des matériaux à haute teneur en alliage afin de produire un revêtement homogène (particules généralement <50 μm). Ce revêtement présente une perméabilité extrêmement faible aux milieux corrosifs, optimisant ainsi ses performances dans les chaudières à charbon.
IGS HVTS®
Le revêtement HVTS® (High Velocity Thermal Sprayed) d’IGS est idéal pour une protection fiable et durable contre les mécanismes de perte de métal décrits ci-dessus. Nous avons conçu la composition de ce revêtement au milieu des années 2000, spécifiquement pour les environnements de sulfidation à haute température, en tenant compte du fait que la perméabilité et la teneur en oxydes devaient rester en dessous des niveaux critiques spécifiés pour assurer des performances durables du revêtement.
Notre HVTS® est un revêtement par projection thermique à haute vélocité et à faible contrainte, Metalspray®, spécialement conçu pour la protection des tubes de chaudières dans des environnements de combustion soumis à des conditions agressives de sulfidation jusqu’à 1800°F (980°C). Il est hautement protecteur contre la corrosion sous dépôts, lorsque le soufre, associé aux oxydes de sodium, de potassium et de vanadium, forme des sels pyro-eutectiques à basse température de fusion. Sa forte teneur en chrome, associée à des éléments améliorant les performances, fournit un revêtement dense et stable, avec une haute résistance d’adhérence grâce à des micro-fusions sur le substrat. Un coefficient de dilatation thermique intermédiaire entre les aciers au carbone et les aciers inoxydables le rend particulièrement adapté à ces deux types de matériaux. Le matériau présente également une bonne résistance à l’érosion grâce à une intégration efficace de phases dures.
Le HVTS® d’IGS a également été testé par l’EPRI (Electric Power Research Institute), organisme de renommée mondiale, dans une chaudière supercritique de 1 300 MW alimentée au charbon à haute teneur en soufre. Plusieurs matériaux concurrents ont également été testés, et le HVTS® d’IGS a été le SEUL matériau à protéger complètement le substrat contre la corrosion durant la période d’essai de 39 000 heures.
Nous utilisons exclusivement un véritable procédé d’application à haute vélocité, où l’atomisation du matériau se produit avant ou dans un jet gazeux supersonique. C’est la seule manière d’obtenir des propriétés de revêtement optimales, nécessaires à des performances fiables et prévisibles sur le long terme. Nous offrons à nos clients les avantages suivants par rapport aux autres solutions de projection thermique et de revêtement :
- Nous appliquons le revêtement HVTS® d’IGS in situ afin de prolonger la durée de vie des tubes de paroi d’eau à travers le monde, évitant ainsi des remplacements coûteux, des arrêts prolongés et des pertes de production.
- Le revêtement HVTS® a été reconnu comme le meilleur de sa catégorie par l’EPRI, organisme de renommée mondiale, pour les environnements de sulfidation à haute température.
- Des centaines de nos clients utilisent le revêtement Metalspray® comme alternative au revêtement par soudage, afin d’assurer une protection à long terme, tout en économisant du temps et de l’argent.
Remplissez le formulaire ci-dessous ou contactez l’un de nos sites à travers le monde pour éviter des réparations mécaniques coûteuses de votre chaudière.
Consultation Gratuite avec un Expert Technique d’IGS
IGS est là pour fournir des informations, répondre aux questions et créer une solution efficace adaptée à vos besoins.