Challenge
Une centrale électrique à cycle combiné 3 x 1, de 885 MW, souhaitait améliorer la protection de ses actifs pendant les opérations cycliques tout en maximisant la production d'énergie grâce à l'amélioration de l'efficacité des condenseurs de surface de vapeur. Le client s’est tourné vers Veolia pour trouver une solution. L’équipe a recommandé l’utilisation de l’inhibiteur de corrosion par filmage volatil breveté de Veolia, le Polyamine Plus*.
Steamate* PAP7010 utilise le film chimique Polyamine Plus de Veolia et forme un film hydrophobe sur les surfaces métalliques, protégeant toutes les surfaces touchées par l'eau et la vapeur, y compris la tuyauterie, la chaudière/l'évaporateur et le condenseur de surface. La technologie de filmage minimise les pannes et les coûts de maintenance en améliorant le contrôle de la corrosion à la fois en ligne et hors ligne, et en limitant le transport d’oxydes métalliques vers la chaudière. Le film barrière hydrophobe développé par PAP7010 a également un impact positif sur les performances du condenseur de surface à vapeur. Le film favorise la condensation en goutte d'eau plutôt qu'en pellicule (Figure 1), ce qui a été documenté pour améliorer le transfert de chaleur. Nos recherches en collaboration avec le ministère américain de l'énergie (DOE,Department of Energy) ont démontré cette application en laboratoire à l’échelle (1), mais les applications sur le terrain n'ont pas encore été réalisées.
Solution
L'équipe technique de Veolia a travaillé en étroite collaboration avec le client pour élaborer un plan d'introduction du Steamate* PAP7010 dans le système de condensat à l'issue de la mise à l'arrêt de l'usine au printemps. Parallèlement, l'équipe a déployé le programme d'analyse avancée des condenseurs Empower* de Veolia. Empower serait utilisé comme outil de surveillance numérique essentiel pour évaluer l’amélioration de l’efficacité du condenseur pendant le traitement. L'objectif était de reproduire les résultats observés en laboratoire lors de l'étude DOE dans une application de terrain à grande échelle. La centrale électrique améliore l'efficacité du condenseur grâce à la condensation en goutte-à-goutte avec le film filtrant Polyamine Plus* ETUDE DE CAS I Power 2.
Il a fallu environ 90 jours pour que l'ensemble du circuit de vapeur soit entièrement traité avec le film, en utilisant une approche progressive et méthodique pour l'introduction du nouveau produit chimique. Une fois le système entièrement passivé, l’amélioration de l’efficacité du condensateur était mesurable et durable.
Résultat
L’analyse avancée d’Empower a calculé une amélioration de 1,6 % du facteur de propreté du condensateur (CCF,Condenser Clean Factor), un indicateur de performance standard approuvé par l’industrie. Les améliorations ont commencé 3 mois après le début du traitement avec Polyamine Plus, lorsque le système était entièrement passivé, comme le souligne la figure 1. Les gains d'efficacité du condenseur sont impressionnants si l'on considère qu'ils ont été réalisés à pleine charge pendant la chaleur de l'été, lorsque les températures de l'eau de refroidissement étaient à leur maximum. L’amélioration de l’efficacité du condensateur obtenue par Empower a permis de réaliser des économies de carburant supérieures +a plus de 50 000 $ par an, en utilisant 2,50 $/MBTU comme coût moyen du carburant pour le gaz naturel. Le gain d’efficacité dû à la condensation goutte à goutte a également permis de réduire les émissions de dioxyde de carbone projetées par la cheminée de la station de ~4,200 lb/h, soit plus de 16,500 MT de CO2 par an si l’on considère la pleine charge.
Comme preuve supplémentaire que le passage de la condensation filmique à la condensation goutte à goutte avait un impact positif sur les performances de production d’énergie, l’équipe a tracé la contre-pression du condenseur au cours de l’année précédant l’ajout de Polyamine Plus par rapport à la contre-pression du condenseur pendant l’application. À des températures et une charge d’eau de refroidissement d’entrée similaires, le condenseur PAP7010 à film a démontré une réduction de 0,5 po Hg (abs) (0,25 psi) de la contre-pression. This reduction can be seen clearly in Figure 2. The reduction in backpressure lowers the enthalpy of the steam turbine outlet, allowing more power to be generated.
L’ajout du Steamate PAP7010 au circuit de vapeur de la centrale électrique a non seulement permis d’améliorer les actifs, mais aussi d’améliorer de manière mesurable l’efficacité du condensateur. Les gains d’efficacité du condenseur sont en accord avec des études antérieures en laboratoire validant la capacité du Polyamine Plus à faciliter la condensation goutte à goutte dans le condensateur de surface à vapeur et ainsi améliorer le transfert de chaleur, offrant une valeur opérationnelle et environnementale significative aux opérateurs.