Média
22 avril 2013

La lutte contre la corrosion

L'Homme réussit la transformation du minerai de fer en acier mais avec le temps la corrosion ramène ce métal à l'état d'oxyde de fer.Ce phénomène naturel altère le métal de manière lente mais il peut être accéléré par d'autres facteurs. C'est le cas de la « corrosion à chaud » dans les chaudières d'Unité de Valorisation Energétique des Ordures Ménagères. Depuis 2002, la R&D a décidé de comprendre ce phénomène pour le prévenir, pour optimiser les installations et produire ainsi plus d'énergie.

Corrosion des métaux, la comprendre pour mieux la combattre

La R&D de Veolia s'est attaquée au problème de la corrosion à chaud qui dégrade les chaudières des Unités de Valorisation énergétique des Ordures Ménagères (UVEOM). En effet, la haute température nécessaire à la combustion des déchets (850 C°) et les fumées qui en résultent, accélèrent la corrosion de l'intérieur des chaudières. Cette corrosion à chaud est un phénomène complexe et très dommageable puisqu'il exige des arrêts techniques. Ces interruptions entrainent une perte d'exploitation et des coûts de remplacement importants, avec pour conséquence un surcoût dans le traitement des déchets.

Limiter les atteintes de la corrosion à chaud revient à instaurer une maintenance préventive des installations. Mais pour cela, il faut être capable de contrôler l'environnement de la combustion, d'identifier des matériaux plus performants et d'adapter la conception des chaudières. La R&D de Veolia a donc du résoudre ce triple défi.

Une R&D tout feu tout flamme

Dès 2002, se constitue une équipe de recherche et un partenariat est signé avec le laboratoire de Chimie de l'Université de Nancy pour mettre au point un pilote capable de reproduire les conditions auxquelles sont soumises les installations. Grâce à ce pilote, les paramètres clés de la corrosion à chaud peuvent être déterminés et étudiés.

Les essais pilote entrent ensuite dans une phase de sélection des matériaux : des recherches sont menées, en partenariat avec des sidérurgistes et des fournisseurs, sur les matériaux permettant d'accroître la durée de vie des échangeurs de chaleur des chaudières.

Prévenir plutôt que guérir

Parallèlement sur le terrain, les exploitants collectent des données grâce à des méthodes de suivi des épaisseurs des tubes et ce, sur différents types de chaudières. Ces données peuvent être ensuite comparées aux paramètres clés provoquant la corrosion à chaud. L'objectif est de parvenir à déterminer les points bénéfiques et les points critiques de chaque design de chaudière.

De plus en 2008, le Centre de recherche sur la propreté et l'énergie améliore la méthode d'analyse des tubes d'échangeurs afin qu'on soit capable d'établir des modèles prédictifs. Déployé sur une dizaine de sites du Groupe, cet outil facilite l'anticipation des problèmes de corrosion et évite ainsi des pannes lourdes de conséquences.

Enfin le savoir-faire acquis par le Groupe dans ce domaine permettra d'imaginer des designs de chaudière qui augmentent encore le rendement de production d'énergie des installations, tout en limitant dans le même temps les émissions de gaz à effet de serre par unité d'énergie.

« Le premier défi technique a consisté à reproduire le plus fidèlement possible dans un pilote l'atmosphère réelle rencontrée dans nos installations (les gaz de combustion, les cendres, etc) et le gradient de température entre les fumées et les tubes d'échangeurs. Ensuite pour corréler les résultats expérimentaux à la réalité opérationnelle, il a fallu localiser et quantifier la corrosion dans nos installations. Ce qui n'est pas simple quand on sait qu'un échangeur est constitué de plusieurs centaines de tubes métalliques pour une longueur totale pouvant atteindre plusieurs kilomètres. »
Jean-Michel Brossard, responsable du projet au Centre de recherche sur l'énergie et la propreté