Prévention de la corrosion dans les chaudières de revalorisation des déchets et de biomasse en énergie ainsi que dans les incinérateurs de déchets

Prolongation de la durée de vie des tubes dans les chaudières de revalorisation des déchets et de biomasse en énergie ainsi que dans les incinérateurs de déchets

Nous fournissons des protections en alliages métalliques pour les incinérateurs de déchets et les chaudières de revalorisation de biomasse et des déchets en énergie. Ces chaudières, qui sont typiquement conçues pour les installations de moyenne ou grande dimension, produisent de la vapeur en brûlant de la biomasse, de la biomasse recyclée, ou encore des déchets urbains ou industriels prétraités. La flexibilité en termes de carburant permet de réduire les coûts et d’assouplir les conditions d’exploitation.

Les environnements à combustibles mélangés créent toutefois des conditions extrêmes qui peuvent prédisposer l’équipement à être endommagé. Il existe une grande variété de conceptions de chaudières : à grille horizontale, à grille inclinée, à four oscillant, à four rotatif, à cuve-foyer, à four à alimentation croisée, à foyer à alimentation par le haut, à lit fluidisé bouillonnant, à lit fluidisé circulant, à brûleurs sur parois latérales, et à brûleurs sur paroi supérieure.

L’érosion est le principal problème des lits fluidisés circulants, en raison de la circulation dans la chaudière de particules dures telles que des matériaux issus du lit fluidisé, du carburant et des cendres. La plupart des conceptions à lit fluidisé circulant utilisent une protection réfractaire dans la zone du four pour atténuer les dommages. Un revêtement résistant à l’érosion est ensuite appliqué aux surfaces de l’évaporateur pour éviter les pertes d’épaisseur sur les tubes. Lorsque des carburants contenant des plastiques et d’autres produits chimiques sont utilisés, le chlore, le soufre et d’autres alcalins et métaux lourds peuvent amplifier considérablement la vitesse de pertes d’épaisseur par des mécanismes de corrosion.

Sans un entretien préventif adéquat, ces conditions peuvent causer des pannes inattendues et occasionner des coûts de maintenance importants, ce qui réduit le rendement et les avantages de ces chaudières. Les solutions d’amélioration des matériaux proposées par IGS peuvent prolonger et améliorer la vie opérationnelle des chaudières de revalorisation des déchets en énergie.

Mécanismes de corrosion dans les chaudières de revalorisation de biomasse et de déchets en énergie

L’amélioration du rendement des chaudières de revalorisation des déchets en énergie consiste à augmenter la pression et la température à l’intérieur des tubes de la chaudière. La combinaison de nouveaux types de carburant avec des teneurs élevées en agents corrosifs et des pressions et températures élevées peut causer un ramollissement des matériaux. La corrosion sous l’action des flammes débute sur les surfaces d’échange thermique en acier non protégées des surchauffeurs, et la résistance à l’érosion s’atténue.

La plupart des mécanismes de protection contre la corrosion consistent à créer une barrière anticorrosion sur le substrat métallique en formant une couche d’oxyde. À l’intérieur des chaudières de revalorisation des déchets en énergie, le problème vient de l’érosion rapide de cette couche qui conduit à la formation d’une autre couche et entraîne ainsi des phénomènes d’érosion-corrosion. La perte d’épaisseur par érosion-corrosion peut se produire rapidement lorsque des conditions éprouvantes sont associées à des matériaux mous ou peu résistants à l’érosion.

Corrosion par le chlore à haute température dans les chaudières de revalorisation de biomasse et de déchets en énergie

Les composés chlorés sont responsables de corrosion à haute température dans les chaudières de revalorisation de biomasse et de déchets en énergie. Les composés chlorés se dissolvent dans le gaz de combustion pendant la combustion du carburant. Les sels de chlore saturés se condensent sur les surfaces relativement froides de l’échangeur thermique (piège à froid) et peuvent causer directement une corrosion des surfaces métalliques. La pression partielle des sels de chlore près des surfaces en acier augmente aux points soumis à un flux de chaleur important, ce qui augmente la réactivité des ions chlorures facilitant la corrosion.

La réaction entre les ions chlorures et le fer sur la surface d’acier produit du chlorure de fer. La pression partielle du chlorure de fer gazeux est élevée, ce qui le fait se diffuser dans les dépôts où il réagit avec l’oxygène pour former de l’oxyde de fer (Fe2O3 et Fe3O4). La corrosion par le chlore est parfois appelée oxydation active. Le chlore libéré revient vers l’acier par diffusion et cause une autre attaque corrosive. Il en résulte une couche de chlorure de fer formée directement sur la surface du tube, suivie d’une couche plus épaisse d’oxydes de fer souvent pénétrée par des sels de chlorure.

Cela étant dit, la teneur en composés chlorés dans le gaz de combustion n’est pas aussi déterminante pour l’intensité de la corrosion à haute température que la teneur en chlorures spécifiques à l’intérieur des dépôts et la densité de flux de chaleur sur les parois du tube.

Corrosion des chaudières de revalorisation des déchets en énergie et des incinérateurs de déchets par des sels fondus chauds

Le procédé de corrosion de sels fondus chauds débute de manière similaire à la corrosion à haute température décrite ci-dessus, à condition que la température de la surface du tube soit supérieure au point de fusion des sels précipités de manière à ce que les sels fondent directement sur la surface du métal. Le sel fondu dissout les couches d’oxyde existantes, ce qui laisse le gaz de chlore corrosif se dissiper vers la surface du métal. Le sel fondu chaud modifie aussi la structure des dépôts qui passent d’une couverture poreuse à une couverture dense, ce qui piège le chlorure de fer, l’isole de l’oxygène gazeux et favorise ainsi la corrosion par le chlore.

Les piqûres sont un mécanisme encore plus dangereux par lequel les sels fondus réagissent directement en tant qu’électrolyte liquide avec l’acier et dissipent ce dernier.

Corrosion au point de rosée dans les chaudières de revalorisation de biomasse et de déchets en énergie

Lorsque la température du gaz de combustion diminue, les gaz présents dans l’environnement atteignent la saturation et des gouttelettes de liquide commencent à se condenser sur les surfaces solides. La température de saturation dépend de la charge en espèces gazeuses concernées et (dans le cas de l’acide sulfurique) de l’humidité du gaz de combustion. Les électrolytes liquides forment des points mouillés sur les surfaces et causent une corrosion ainsi que des pertes de matière généralisées sous forme de piqûre ou de manière quasiment uniforme. La corrosion au point de rosée est moins courante dans les centrales de revalorisation de déchets en énergie que dans les centrales au charbon, car le SO3 réagit avec les composés chlorés et rend la formation d’acide sulfurique moins probable.

Notre expérience dans la protection des chaudières de revalorisation des déchets en énergie contre la corrosion et l’érosion

La protection réfractaire constitue la première défense contre les gaz de combustion corrosifs et peut aussi avoir d’excellentes propriétés contre l’érosion, mais possède des propriétés d’échange thermique limitées en raison de leur faible efficacité thermique. Des alliages réfractaires peuvent être utilisés, mais les coûts excessifs de ces matériaux ainsi que leur résistance limitée à l’érosion font que la mise en œuvre d’une couche de protection de surface est souvent plus rentable.

Les revêtements céramiques fins semblent attrayants mais les écarts de dilatation thermique ainsi que la fragilité de tels revêtements rendent cette solution peu fiable. Ces revêtements tendent à se fissurer et la corrosion peut se développer sous la couche de protection, qui peut ensuite se décoller.

La plupart des alliages à surface dure de rechargement par soudage ont une forte tendance à former des fissures qui peuvent se propager dans le substrat métallique. De telles solutions sont à éviter sur les parties soumises à de hautes pressions, mais peuvent être utilisées sur la structure mécanique.

L’une des forces d’IGS est que nous sélectionnons nos matériaux de protection sur la base d’une analyse approfondie des mécanismes de destruction à l’œuvre dans l’environnement unique de votre équipement. Nos solutions sont efficaces dans les conditions spécifiques de votre chaudière pour atténuer la corrosion et l’érosion. Nous appliquons nos matériaux de protection en quelques jours, pendant vos périodes d’arrêt planifiées. Notre équipe de personnel qualifié et expérimenté hautement mobile dans le monde entier fournit les solutions les plus pratiques et efficaces pour votre équipement.

Revêtements par projection métallique HVTS résistants à l’érosion-corrosion

Nous utilisons des revêtements HVTS depuis des dizaines d’années dans les applications antiérosion à l’intérieur de chaudières alimentées par du charbon, du lignite et d’autres carburants. Nous avons conçu une technique de projection thermique à haute vitesse pour appliquer une couche métallique étanche avec une très faible porosité afin de mieux protéger le substrat métallique dans les environnements hautement corrosifs. Cette technologie permet d’utiliser des fils massifs ou fourrés, ce qui permet de modifier facilement le matériau par rapport à des technologies dépendant de la disponibilité de fils massifs sur le marché. Le procédé ne générant aucune dilution avec le substrat métallique, la qualité du revêtement reste inaltérée.

IGS met à profit des décennies d’expérience pour vous fournir la meilleure technologie et la plus efficace pour les applications sur le terrain :

• Nous œuvrons à réduire le chemin critique dans la mesure du possible et à respecter les délais que nous promettons. IGS propose des équipements robustes et des techniciens fiables, avec une conformité totale à toutes les conditions et règles d’EHS.
• Nous connaissons bien toutes les conditions d’exploitation, y compris les plus difficiles dans les environnements les plus extrêmes.
• La sécurité est une priorité pour IGS. Qu’il s’agisse d’échafaudages, de nettoyage, ou de toute autre phase du projet, nous utilisons un système de sécurité proactif à plusieurs niveaux pour garantir un environnement sans danger à nos employés ainsi qu’à toutes les personnes à proximité.

Integrated Global Services Europe fournit des revêtements par projection thermique sur site dans les chaudières de revalorisation de déchets en énergie et de biomasse à lit fluidisé bouillonnant. Nous travaillons dans tous les pays d’Europe, y compris le Royaume-Uni, l’Allemagne, les Pays-Bas, l’Italie, la Suisse et la France, depuis notre centre opérationnel en République Tchèque. Nous projetons des revêtements aux États-Unis, au Moyen-Orient, au Japon, en Asie du Sud-Est ainsi qu’en Afrique.

Écrivez-nous ou chattez avec notre agent pour en savoir plus sur nos services de prévention de la corrosion et de l’érosion dans les chaudières de revalorisation des déchets et de biomasse en énergie.

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