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Jun 05, 2023

Lignes directrices pour des inspections HRSG efficaces

Des inspections d'unités négligées ou désordonnées peuvent entraîner des pannes d'équipement, et même

Des inspections d'unités négligées ou au hasard peuvent entraîner des pannes d'équipement et, plus important encore, potentiellement compromettre la sécurité des employés.

Par Alejandro Rodas, ingénieur de proposition, Bremco

Au cours des trois dernières décennies, les centrales électriques à cycle combiné ont remplacé de nombreuses unités au charbon alors que notre pays s'efforce de réduire les émissions de dioxyde de carbone.

Une caractéristique de chaque unité à cycle combiné est le générateur de vapeur à récupération de chaleur, qui convertit la chaleur d'échappement de la turbine à combustion en vapeur pour une production électrique supplémentaire qui ajoute environ 20 % d'efficacité nette. Le cycle de charge est fondamentalement la norme pour les unités à cycle combiné, ce qui impose une forte contrainte thermique, mécanique et chimique eau/vapeur sur les HRSG.

Cet article donne un aperçu de nombreux éléments d'inspection HRSG importants lors d'arrêts programmés (et parfois forcés).

Bien que les HRSG soient disponibles dans un certain nombre de configurations, la conception la plus courante est le style de tambour à triple pression, comme illustré à la figure 1 ci-dessous.

Comme cela ressort même de ce chiffre de base, les circuits eau/vapeur et gaz du HRSG peuvent être complexes, et des inspections régulières et approfondies de nombreux composants sont nécessaires pour garantir un fonctionnement fiable et sûr. La discussion suivante met en évidence de nombreuses inspections et techniques d'inspection importantes, mais certainement pas toutes. Compte tenu de l'espacement restreint des faisceaux de tubes d'évaporateur, alias harpes, et d'autres équipements au sein d'un HRSG, des méthodes allant au-delà de la simple observation visuelle, y compris des techniques non destructives, sont nécessaires pour une évaluation approfondie des conditions de l'équipement.

Les inspections visuelles des fûts devraient être standard et peuvent en dire long sur l'efficacité des programmes de traitement de l'eau des chaudières. D'importants dépôts de matériaux meubles sur le(s) fond(s) du tambour suggèrent une corrosion dans d'autres parties du système ou peut-être une fuite de contaminants provenant d'un condenseur à surface de vapeur, où les impuretés ont réagi avec les produits chimiques de traitement de l'eau de la chaudière. L'examen endoscopique des colonnes montantes du tambour est également important.

Le programme de traitement de l'eau d'alimentation recommandé pour la plupart des HRSG est le traitement oxydant tout volatil (AVT(O)), qui n'a pas d'éliminateur d'oxygène pour aider à minimiser la corrosion monophasique accélérée par le débit (FAC). Si l'AVT(O) est appliqué correctement, les tambours et les tubes de l'évaporateur doivent avoir une couleur rouge unie. Si de la magnétite noire est visible, le programme ne fonctionne pas correctement. De plus, l'inspection à l'endoscope de l'évaporateur BP et IP et de tous les coudes des tubes de l'économiseur peut révéler un FAC monophasé.

L'examen des séparateurs de vapeur est également important lors des inspections de fûts. Des composants cassés ou manquants peuvent permettre le transport de l'humidité, accompagnée d'impuretés, vers la vapeur et finalement la turbine. Même des concentrations mineures de contaminants peuvent causer de multiples problèmes au système de vapeur, y compris la corrosion des aubes et du rotor dans les derniers étages de la turbine BP. L'inspection du tambour supérieur LP révélera la présence ou l'absence de FAC biphasé, ce qui, s'il est présent, suggère que des modifications au programme de traitement chimique sont nécessaires.

L'inspection visuelle du côté eau/vapeur d'autres équipements tels que les surchauffeurs/réchauffeurs, les économiseurs, les collecteurs inférieurs, etc. peut être difficile, car ceux-ci constituent des conduites sous pression et n'ont généralement pas d'orifices d'inspection facilement amovibles. Les inspections endoscopiques à partir d'endroits accessibles peuvent fournir des données précieuses.

Outre les inspections visuelles, plusieurs méthodes non destructives utiles sont disponibles pour des évaluations supplémentaires. Il s'agit notamment des tests d'épaisseur par ultrasons (UT), de ressuage liquide et de particules magnétiques fluorescentes humides (WFMP). Le test UT est une méthode bien reconnue pour localiser l'amincissement des parois à partir du FAC. Le ressuage liquide et le WFMP sont des techniques courantes pour vérifier l'intégrité des soudures. Les inspections des soudures sont un processus critique, car le stress et la corrosion peuvent affaiblir les soudures jusqu'au point de rupture.

Les composants HRSG sont également, bien entendu, exposés à des températures élevées et à des conditions de stress côté gaz. Des inspections approfondies sont nécessaires pour identifier l'état de l'équipement et les zones qui peuvent nécessiter des réparations. La liste suivante présente un certain nombre d'éléments d'inspection côté gaz les plus importants.

La discussion ci-dessus a décrit de nombreux points et techniques d'inspection recommandés pour les HRSG, mais certainement pas tous. Des inspections d'unités négligées ou au hasard peuvent entraîner des pannes d'équipement et, plus important encore, potentiellement compromettre la sécurité des employés. L'espacement restreint des composants internes du HRSG rend certaines inspections très difficiles, où des méthodes spéciales peuvent être nécessaires pour vérifier l'état de l'équipement.

Référence

Buecker, B., Shulder, S. et Sieben, A., "Fossil Power Plant Cycle Chemistry" ; séminaire pré-conférence pour le 39e atelier annuel sur la chimie des services publics d'électricité, du 4 au 6 juin 2019, Champaign, Illinois.

À propos de l'auteur : Alejandro Rodas est un ingénieur de proposition basé à Louisville, Ky chez Bremco (un membre de la famille SVI Industrial) avec plus de 12 ans d'expérience de travail avec les HRSG.