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"PERFECTIONNEMENTS AU TRAITEMENT DE L'EAU D'ALIMENTA- TION POUR CHAUDIERES ET APPAREILS ANALOGUES"
Cette invention a trait, une façon générale, au traitement et au conditionnement auxquels on soumet un fluide dans des récipients et installations dans le but d'éliminer des éléments ou caractéristiques indésirables du fluide ou des produits résultant de la présence de ce fluide ou inhérents à cette présence; et elle a trait plus particulièrement à la production et à l'utilisation d'une matière oxydable à un état de fine subdivision dans un tel traitement ou conditionnement.
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Les caractéristiques de la présente invention sont plus particulièrement avantageuses dans le cas des installa- tions de chauffage ou de conversion d'eau et de vapeur, en particulier celles comportant des appareils servant à éva- porer l'eau pour la convertir en vapeur sous pression et à transformer celle-ci en énergie mécanique,
Dans les installations pour la production) l'utili- sation et la reconversion de la vapeur d'eau, en particulier pour les applications de force motrice, on éprouve de nombreuses difficultés dues à la présence de matières étran- gères, en particulier solides et gazeuses, dans l'eau d'a- limentation, ces matières étrangères indiquant leur présence par la formation d'un dépôt de tartre de caractéristiques variables principalement dans la chaudière, et, jusqu'à un certain point,
dans d'autres parties de l'installation, et par la corrosion de parties de la chaudière et d'autres élé- ments de l'installation; et la présence de gaz tels que l'oxygène et l'anhydride carbonique dissous dans la vapeur d'eau constitue non seulement une source d'oxygène qui accélère ou favorise la corrosion des pièces de la chaudière et de la turbine, mais empêche aussi d'obtenir le degré maximum de vide qui pourrait autrement être réalisé dans l'appareil de condensation de l'installation.
La formation de tartre dans les chaudières et autres parties des installations de production de force motrice ou de chauffage par la vapeur d'eau a constitué longtemps une difficulté qui a occasionné des dépenses d'exploitation exa- gérément élevées de l'installation, non seulement du point de vue des dépenses de main-d'oeuvre et d'équipement inhé- rentes au traitement nécessaire de l'eau d'alimentation et à l'élimination périodique des dépôts de tartre et autres sédiments de la chaudière et des autres parties de l'instal- lation,
mais aussi du point de vue d'une utilisation peu efficace de l'énergie du combustible pour l'évaporation de
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l'eau lorsqu'un dépôt de tartre appréciable est présent sur les tubes et autres surfaces de la chaudière. Le dépôt de tartre qui adhère fortement aux tubes et tôles de la chau- dière comprend usuellement, à titre d'élément essentiel, du sulfate de calcium et du carbonate de calcium, et pro- bablement une certaine quantité de chlorure de calcium, ordinairement sous forme d'un mélange de plusieurs de ces sels; et ce dépôt se comporte nettement à la façon d'un isolant de la chaleur.
On a estimé que ce mauvais rendement d'une chaudière dont les surfaces sont munies d'un dépôt de tartre est susceptible 'de correspondre à une perte de 10 % de l'énergie autrement utilisable du combustible, lorsque le dépôt possède 0,8 millimètre d'épaisseur, et qu'il est susceptible de représenter une perte aussi élevée que 60 % de cette énergie utilisable, lorsque le dépôt atteint une épaisseur de 12 millimètres ou davantage.
Jusqu'à ce jour, on a eu recours à de nombreux expé- dients pour éviter les ennuis résultant de la présence de matières donnant lieu à la formation de sédiments et de tartre dans l'eau d'alimentation, mais le succès variable de ces expédients est loin d'être complet.
Quoique l'expédient consistant à faire passer de l'eau sur ou à travers de la limaille ou des déchets de fer dans le but d'éliminer l'air ou l'oxygène occlus dans l'eau d'alimentation soit connu depuis longtemps, les résultats pratiques ont été très incomplets en ce qui concerne l'éli- mination de l'oxygène, principalement parce que le fer est à un'état tel que la surface exposée au contact du gaz est relativement petite et que les autres conditions ne favori- sent pas cette élimination.
De même, le fer et les alliages de fer ont été introduits dans l'eau d'alimentation sous forme de particules broyées produites par les actions super- ficielles mutuelles de corps de la matière; ou bien on a incorporé ce m6tal broyé à l'eau pénétrant dans la chaudière; ou bien encore on a injecté réellement ce métal dans le
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contenu de la chaudière, mais on a trouvé que les résultats sont au moins entièrement incomplets, principalement parce qu'une grande partie des particules métalliques de ce genre introduites dans l'eau d'alimentation sont si grosses qu'el- les se séparent de l'eau soit avant son entrée dans la chaudière, soit dans celle-ci.
En ce qui concerne les particules qui pénètrent réellement dans la chaudière, leurs dimensions relativement grandes sont un obstacle à leur maintien en suspension dans la chaudière; en outre, la surface limitée de ces particules ne favorise pas l'action ou combinaison chimique désirée avec l'oxygène dissous ou occlus dans l'eau d'alimentation.
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La demanderesse a découvert que certaines matières, qui font partie de la présente invention, possèdent, lors- qu'on les incorpore, à un état finement divisé et tel que leur grosseur est voisine de l'état atomique, moléculaire ou colloidal, à l'agent de circulation d'une installation à eau et à vapeur, la propriété ou caractéristique remarquable et inattendue non seulement d'éliminer les gaz à oxygène dissous ou occlus dans lteau d'alimentation, mais aussi d'éliminer le tartre engendré jusqu'alors ou s'accumulant sur (et adhérant à)
la surface ou les parois de la chaudière ou autre récipient ou conduit de l'installation et d'em- pêcher une nouvelle formation appréciable de tartre d'un genre tel que l'épaisseur de la couche déposée sur les sur- faces de la chaudière ou autre récipient, augmente par cimentation ou cristallisation.
Des résultats particulièrement favorables à cet égard ont été obtenus par la demanderesse dans le cas de l'emploi de matières inorganiques oxydables, et spécialement de matières de ce genre contenant des métaux du groupe du nickel, en particulier ceux ayant un poids atomique compris entre 55 et 59, le fer et le nickel (spécialement le fer) paraissait les mieux appropriés à la réalisation industrielle
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de l'invention. Une caractéristique des matières dont l'emploi pour la mise en pratique de l'invention est le plus favorable réside dans l'aptitude des particules de grosseur colloïdale ou plus petite à entrer facilement mais pas trop facilement en combinaison chimique avec l'oxy- gène,de l'eau.
En d'autres termes, il ne faut pas qu'il y ait une tendance exagérée à la décomposition de l'eau que renferme l'installation par les particules colloïdales dans les conditions de travail normales de l'installation.
Une façon préférée de produire un agent propre à permettre de réaliser la présente invention avec succès réside dans l'application de l'arc électrique, particulière- ment en raison de sa simplicité relative et du fait qu'il se prête à son montage permanent en circuit avec l'appa- reil d'alimentation d'eau d'une installation à eau et vapeur, ou en tout point intermédiaire désiré de l'installa- tion à vapeur.
L'invention a pour objet un appareil, un produit et un procédé permettant d'améliorer le fonctionnement d'ins- tallations à eau-vapeur, etc. en ce qui concerne l'élimina- tion des matières nuisibles, d'enlever le tartre qui se dépose sur des parties de l'installation telles que; chaudière, turbine, condenseur, pompe et tuyauteries qui contiennent du fluide et d'empêcher ou diminuer laendance à la formation d'un nouveau dépôt sur ces parties.
Certains buts plus particuliers de l'invention concernent la réalisation des résultats désirés en tout ou en partie par l'application d'une matière active à un état de subdivision extrêmement fine dans une partie de l'ins- tallation où l'on cherche à réaliser les résultats désirés.
Un autre but de l'invention est d'utiliser une matière sous forme de (ou contenant) un métal à un état au moins colloïdal de subdivision et facilement oxydable dans
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les conditions de température et de pression qui intervien- nent dans la partie de l'installation où l'on cherche à réaliser les résultats désirés, sans provoquer une décom- position exagérée de l'eau par une telle matière colloïdale ou analogue.
Un autre but concerne la préparation d'une matière destinée à améliorer le fonctionnement des installations à eau-vapeur et analogues en ce qui concerne l'élimination de l'oxygène et d'autres matières nuisibles de l'eau d'alimentation, l'élimination du tartre déjà déposé sur les parois de récipients faisant partie de l'installation et l'empêchement d'une nouvelle formation appréciable de dépôt sur ces parties au cours du fonctionnement de l'ins- tallation,matière dans laquelle le fer (ou une matière équivalente) à un état de subdivision correspondant au moins à l'état colloïdal est utilisé comme agent actif pour réaliser les résultats désirés.
Ces divers buts et avantages et d'autres sont obtenus grâce à la présente invention et sont mis en évi- dence par la description détaillée qui suit et les dessins annexés qui représentent un mode de réalisation de certaine caractéristiques de l'invention.
Les dessins annexés représentent schématiquement les caractéristiques générales d'une installation comprenant un appareil servant à produire une composition colloïdale dispersée dans l'eau et à utiliser cette composition dans une installation de production de puissance par la vapeur.
Dans Inapplication de l'invention au traitement de l'eau dans une telle installation, une composition colloïdale ou analogue dispersée dans l'eau, de préférence à base de fer en raison du prix relativement faible de ce métal et de son aptitude à assurer les résultats désirés, peut être préparée dans un récipient situé à l'extérieur de l'installation, la composition préparée au degré de con- centration désiré étant alors introduite dans la chaudière
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ou autre appareil ou point de l'installation où il est particulièrement désirable qu'un ou plusieurs des effets essentiels et inhérents du produit soient réalisés.
Quoiqu'onpuisse facilement préparer des matières à l'état colloïdal ou à un degré de subdivision analogue de façons diverses, on a trouvé qu'il est préférable et commode de préparer une matière colloïdale telle que le fer colloïdal à l'aide d'un courant électrique de puissance /et convenable créant un arc entre des électrodes/que le produit obtenu est entièrement satisfaisant dans la mise en pratique de cette invention.
Pendant qu'on fait passer le courant/des /électrique- (continu ou électrodes métalliques de façon à produire un arc entretenu alternatif) entre ou une série d'arcs entretenus entre les électrodes, la chaleur de l'arc vaporise une faible partie du métal des électrodes et ce métal vaporisé est ensuite refroidi et condensé sous forme de petites particules dont certaines sont atomiques mais dont la majeure partie est probablement à un état colloïdal, d'autres étant sous forme de particu- les plus grosses résultant usuellement de la condensation de diverses particules gazeuses mutuellement en contact, ou quelquefois, lorsque le courant est élevé, de la fusion ou de l'érosion de parties superficielles des électrodes, la matière des dites parties se détachant sous forme de petits globules.
Pour permettre de recueillir facilement les petites particules de fer condensées de la vapeur engendrée par . l'arc électrinue, les électrodes sont de préférence immer- gées dans de l'eau, celle-ci servant à la fois d'agent de condensation de vapeur et de moyen pour recueillir et mettre en suspension les particules colloïdales condensées et maintenir les particules de ce genre dans un milieu où elles sont hors de contact de l'atmosphère ou autre source importante d'oxydation.
Comme indiqua dans les dessins, deux électrodes 2,
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!! en matière convenable, de préférence en fonte de fer, sont montées dans une position de travail convenable à l'intérieur d'un récipient 4, une disposition simple coti- sistant à fixer le tube ou douille de montage 5 de l'élec- trode inférieure de façon détachable dans une ouverture ménagée au fond du récipient, par exemple en filetant l'ex- trémité supérieure de la douille de montage, à l'endroit où cette douille traverse une ouverture du récipient, et en isolant la dite douille du récipient à l'aide d'une garnitu- re isolante 6.munie d'un rebord qui se comporte à la façon d'un séparateur entre un écrou 1 servant de butée réglable sur la face supérieure du fond du récipient.
Un second écrou $, vissé sur la douille de montage 5 coopère avec la face inférieure du récipient par l'intermédiaire d'une rondelle de garniture 9, la disposition étant telle qu'elle assure non seulement l'isolement de la douille de montage 5 par rapport au récipient mais constitue aussi un joint étanche à l'eau autour de cette douille.
L'organe de montage 10 de l'électrode¯supérieure 2 peut être muni de l'un quelconque des dispositifs de ré- glage bien connus de l'arc, du genre général de ceux employés jusqu'à ce jour dans les lampes à arc pour maintenir au- tomatiquement la longueur et l'intensité désirées de l'arc, ces dispositifs étant à cet effets influencés automatiquement par une caractéristique de l'arc,
Le récipient 4 peut être muni d'un conduit d'admis- sion ou d'alimentation 12 qui communique de préférence avec l'intérieur du récipient, à la partie inférieure de ce récipient, d'un conduit d'échappement 13 qui, dans le pré- sent exemple, est disposé à la partie inférieure du réci- pient et¯passe de préférence à travers le fond de ce réci- pient,
et d'un. conduit d'échappement auxiliaire 14 disposé de préférence près de l'extrémité supérieure du récipient, ce dernier conduit étant surtout avantageux ence qui con- cerne 16 fonctionnement de cet appareil à titre de partie
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d'une installation servant à préparer d'une façon continue une matière colloïdale ou analogue dispersée dans l'eau et à fournir cette matière d'une façon continue à l'instal- lation à eau et à vapeur.
Le courant fourni aux électrodes 2, 3 peut provenir d'une source 15 de voltage convenable, une source de courant alternatif telle que le secondaire d'un transformateur, muni d'un dispositif permettant d'en faire varier le voltage, étant entièrement satisfaisante.
Pendant le fonctionnement de l'arc entre les élec- trodes, des particules de fer à un état subdivisé correspon- dant à l'état colloïdal ou à un état de subdivision encore plus fin et peut-être d'une nature non magnétique, sont produites comme résultat de la vaporisation des particules des électrodes sous l'influence de la chaleur de 1'arc et de la condensation ultérieure de ces particules vaporisées, ces particules étant mises¯en suspension ou dispersées dans l'eau du récipient. On peut augmenter dans une mesure considérable le pouvoir que possède l'eau de retenir le fer colloïdal en suspension en additionnant l'eau d'une faible quantité d'un agent de digestion tel que le silicate de soude, qui est lui-même d'une nature colloïdale, ou d'une autre matière propre à favoriser le maintien du fer à un état dispersé.
Pendant le fonctionnement de l'appareil, des parti- cules de fer dont les dimensions sont notablement plus grandes que celles qui correspondent à un état colloïdal sont susceptibles d'être engendrées par la condensation d'une série de particules gazeuses mutuellement en contact, la masse de fer résultante étant trop grosse pour rester en suspension et se déposant par conséquent au fond du récipient.
Ces particules plus grosses peuvent aussi être engendrées comme résultat de la fusion et de l'érosion d'éléments su- perficiels des électrodes et du fait que ces éléments se
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détachent de ces dernières, ces particules étant refroidies et durcies par l'eau au moment où elles se séparent du corps de l'électrode. Le fond du récipient 4, peut être muni d'une partie extérieure creuse 16 allant en se rétrécissant vers le bas de façon recueillir facilement les particules de fer relativement grosses qui, au lieu d'être maintenues en suspension ou dispersées, se déposent au fond du récipient.
Cette partie creuse peut être munie d'un conduit d'échappe- ment 17 à son point le plus bas pour permettre à ces grosses particules de fer d'être enlevées plus facilement du réci- pient.. pour favoriser la production de petites particules de fer et leur incorporation au mélange à un état dispersé, il est désirable que le voltage et le courant du. circuit de l'arc ne soient pas suffisamment élevés pour fondre des globules relativement gros des électrodes et que l'eau du récipient ne soit pas à une température élevée qui fa- voriserait la décomposition rapide de cette eau en ses éléments:
l'hydrogène et l'oxygène, ce qui aurait comme ré- sultat qu'une partie des particules de fer produites par l'arc se combinerait à l'oxygène de l'eau et dans une certaine mesure à l'hydrogène pour donner naissance à des ' " hydrates, occasionnant ainsi une perte des effets de réduc- tion et probablement d'autres effets utiles des particules colloïdales de fer initialement engendrées. Ces particules colloïdales de métal,s'unissent à l'oxygène pour donner probablement plus facilement du fer ferreux qui peut être utile pour quelques-uns au moins des mêmes buts que le fer colloïdal lui-même, l'hydrate ferreux ayant le pouvoir de se combiner à l'oxygène libre.
En outre, avec une quantité suffisante d'oxygène présente dans le récipient comme résultat de la décomposition de l'eau, une certaine propor- tion du fer colloïdal sera certainement réduite à un état ferrique ce qui représente probablement une perte considéra-
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ble de l'efficacité de l'appareil de production de colloï- des, en ce qui concerne son emploi final dans le traitement de l'eau de la chaudière et de ses dépôts de tartre.
Pour obtenir des résultats satisfaisants dans la préparation du métal à un état colloïdal ou à un état de subdivision plus fine, il est préférable de maintenir la densité de courant à une valeur inférieure à 15 ampères par centimètre carré et de maintenir le voltage à une valeur aussi faible que cela est compatible avec le maintien soit d'un arc sensiblement continu, soit d'une série d'arcs se succédant rapidement ; et il est préférable de maintenir la température de l'eau aussi faible que possible, une température inférieure à 60 C étant préférable.
L'opération consistant à former la matière colloï- dale peut se poursuivre jusqu'à tout degré désiré de con- centration et il n'est pas difficile d'obtenir une concen- tration de 5 à 10 grammes ou davantage de fer colloïdal ou plus fin dispersé dans l'eau, pourvu qu'il n'y ait aucune décomposition appréciable de l'eau. Le mélange de concen- tration désirée de fer colloïdal ou analogue et d'eau peut être versé hors du récipient 4 (ou retiré par le conduit d'échappement 13) et emmagasiné pour l'emploi désiré dans les installations de chauffage ou de traitement de l'eau.
Lorsqu'on désire transporter la composition de matière colloïdale dispersée dans de l'eau que renferment des récipients, toute partie désirée de l'eau peut être éliminée de cette composition par évaporation et le résidu résultant peut être @@@@@ employé ultérieurement, après avoir été dilué à tout degré désiré avant son introduction dans l'eau d'alimentation, etc. Toutefois, dans le but d'é- viter une perte exagérée, il est désirable de ne pas exposer exagérément la matière à l'air ou autre source d'oxydation facile des petites particules de fer, que ces particules existent sous forme de particules colloïdales ou plus pe- tites de métal ou sous forme de molécules d'hydrate ferreux
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dissoutes dans la masse liquide ou semi-liquide ou dis- persées dans cette masse.
L'appareil représenté dans les dessins pour produire une matière colloïdale dispersée dans un liquide est représenté sous forme d'une unité faisant partie d'une installation à eau et vapeur comprenant un nombre quelconque des éléments usuels d'une installation moderne de production de vapeur, cette installation utilisant la dite vapeur dans une turbine à vapeur et condensant la vapeur d'échappe- ment de la turbine pour l'utiliser de nouveau dans les chaudières de l'installation.
L'appareil producteur de colloïde est monté dans l'installation, comme représenté, en amont de l'entrée dans la chaudière ou batterie de chaudières 21, cette dernière fournissant de la vapeur, directement ou par l'intermédiaire d'un surchauffeur ou appareil analogue, à une ou plusieurs turbines à vapeur 23 dont la vapeur d'échappement est conduite à un condenseur 24, l'eau de condensation étant transférée du condenseur par un tuyau 26 à un réservoir d'eau de condensation 25 d'où elle est pompée ou autrement refoulée par une partie du tuyau 26 à un réchauffeur d'eau d'alimentation pour être de nouveau refoulée par une pompe 22 à l'admission de la chaudière 31..
Unepartie du tuyau d'alimentation 26 allant du réservoir d'eau de condensation à la chaudière est disposée en parallèle avec l'appareil producteur de colloïde composé des électrodes 2 et 3, du récipient. 4 qui les renferme et des pièces accessoires, l'entrée 12 du récipient étant reliée par un tuyau¯3µ¯ au tuyau 26, et l'échappement 14 du récipient 4 étant relié à un point du tuyau 26 plus rapproché de l'admission de la chaudière 21 ou, comme in- diqué, directement au réchauffeur d'eau d'alimentation 27.
L'eau de condensation passant du réservoir d'eau de con- densation 25 à l'admission de la chaudière est additionnée de la'quantité désirée d'eau brute ou convenablement trai-
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tée provenant d'une autre source d'alimentation et arrivant par un tuyau 32 à l'admission de la chaudière ou de préfé- rence, comme indiqué, au réchauffeur d'eau;d'alimentation 27. Ce dernier peut aussi être muni d'une admission 34 par laquelle des charges du mélange contenant le collofde peuvent être introduites dans l'installation.
Que l'appareil producteur de colloïde fonctionne d'une façon continue ou intermittente comme partie de l'ins- tallation à eau et à vapeur ou qu'il fonctionne séparément pour produire des charges d'un mélange d'eau et de métal collofdal (avec ou sans dérivé oxygéné de ce métal) dispersé dans cette eau et à la concentration désirée, le mélange est fourni à la chaudière ou autre partie de l'installation dont on désire particulièrement éliminer l'air ou gaz dontenant de l'oxygène de façon à enlever le tartre des parois ou autres surfaces de la chaudière ou à empêcher ou supprimer la formation de nouveaux dépôts d'une nature adhérente ; l'addition de ce mélange constitue un moyen efficace d'effec- tuer les résultats désirés.
On se.rend compte qu'on peut aussi faire fonctionner l'appareil producteur de colloïde représenté à la façon d'un appareil à charges séparées, ce qui s'obtient en fermant des robinets ou obturateurs prévus sur les tuyaux 28 et 29 et retirant alors le mélange de fer colloïdal de la concentration désirée par l'échappement normal'14 ou le conduit d'échappement 13; et l'on peut successivement introduire dans le récipient 4, par l'admission 14 ou autrement, des charges fraîches d'eau destinées à être traitées par la dispersion dans cette eau de la quantité requise de par- ticules métalliques colloïdales produites par l'arc créé entre les électrodes 2, 3.
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Lorsqu'on fait fonctionner l'appareil à la façon d'une partie (à fonctionnement continu ou intermittent) de l'installation à eau et à vapeur représentée, un courant réglé d'eau de condensation provenant du réservoir d'eau de condensation 25 est de préférence maintenu par le tuyau 28 et l'admission 12, cette eau passant ensuite du récipient 4 par l'échappement 14 et le tuyau 29, après avoir été traitée de façon à contenir une quantité désirée de fer colloidal à l'état dispersé, le degré de dispersion dépendant de la quantité d'eau passant par le by-pass ou circuit parallèle composé du récipient 4 et des tuyaux 28, 29.
Les effets du passage ou injection, dans la chaudiè- re , du fer à l'état colloidal ou analogue dispersé dans l'eau sur la chaudière et d'autres parties de l'installation sont rapidement constatés en ce qui concerne l'élimination du tartre dur et tenace ordinairement déposé sur les parois, tôles et tubes de la chaudière, la tendance à empêcher ou supprimer le dépôt du sulfate, du carbonate et probablement d'autres dépôts qui favorisent la formation de ce tartre dur et l'élimination de ltoxygène ou anhydride carbonique,etc.. dissous dans le fluide que contiennent la chaudière et les autres parties de l'installation.
Ces effets désirables produits par le traitement de l'installation à eaù et à vapeur par des particules colloï- dales de la façon décrite sont beaucoup plus remarquables à l'intérieur des chaudières, mais l*effet est aussi nette- ment prononcé dans la turbine à vapeur où la tendance au dépôt de tartre et à la corrosion est efficacement diminuée, ainsi que dans l'appareil de condensation où la présence d'oxygène ou d'air dissous fait obstacle à l'obtention d'un degré élevé de vide dans l'installation.
Il est désirable que la quantité de matière à l'état colloïdal ou analogue introduite dans la chaudière ou autre
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partie de l'installation soit telle qu'elle réalise au degré désiré les effets suivants: 1) l'élimination du tartre adhé- rent qui se déposait jusqu'alors dans la chaudière et les autres parties de l'installation ; 2) le conditionnement de l'eau d'alimentation en ce qui concerne les matières étran- gères qu'elle renferme, en particulier les particules solides, de façon à assurer le dépôt des particules de ce genre, pro- bablement principalement des carbonates et sulfates, d'une manière telle que le développement cristallin ou l'accumula- tion de la couche combinée de sulfate et de carbonate nuisi- ble ne sont pas facilités ou permis;
3) la réduction des gaz contenant de l'oxygène dissous dans l'eau que renferme la chau- dière ou autres parties de l'installation. Un ou plusieurs de ces effets peuvent être produits partiellement par la transformation d'une partie des particules de fer à l'état colloidal ou analogue en oxyde ou hydrate ferreux dans la chaudière ou avant l'entrée dans la chaudière et par la transformation complémentaire ultérieure de ce composé en l'état ferrique, le cas échéant en partie dans la chaudière et en partie dans un élément plus éloigné de l'installation, savoir la turbine à vapeur ou l'appareil de condensation, le tout suivant la quantité de fer oxydable introduite initiale- ment dans l'installation.
Il est probablement désirable d'introduire une quan- tité plus grandedefer colloïdal dans les chaudières dans les phases initiales du traitement de l'installation, c'est-à-dire avant (et dans le but) d'enlever le tartre dur formé et présent jusqu'à ce jour sur les tôles et tubes de la chaudiè- re car une certaine partie du fer colloïdal ou analogue produit et admis à la chaudière semble être requise pour effectuer cette élimination.
Lorsque ce tartre dur a été sensiblement éliminé des surfaces de la chaudière, la quan- tité de fer colloïdal peut être réduite dans une certaine
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mesure, leffet principal de la matière colloïdale étant en- suite le conditionnement de leau de façon à empêcher ou gêner notablement la précipitation d'une nouvelle quantité des matières solides de l'eau sous une forme favorisant ltaccumu- lation du sulfate combiné dur -- qui semble se développer sous une forme cristalline -- et de carbonate et l'élimination de gaz contenant de l'oxygène dissous dans l'eau.
Au lieu de se contenter d'introduire une quantité suffisante de composition de fer colloïdal dans la chaudière, il peut être satisfaisant d'injecter une partie de cette composition'en un ou plusieurs points supplémentaires de l'ins- tallation en aval de la chaudière, en particulier dans le but d'éliminer les gaz contenant de l'oxygène dans la turbine à vapeur et l'appareil de condensation.
La quantité de fer ou matière analogue destinée à être fournie dans le traitement de l'eau d'une installation quelconque dépendra naturellement de l'état initial des chaudières en ce qui concerne la formation de tartre dans cette chaudière au commencement du traitement et de la nature de l'eau brute admise aux chaudières en ce qui concerne les gaz contenant de l'oxygène dissous et la quantité des éléments solides de l'eau qui donnent lieu à la formation du tartre.
Dans l'application de la présente invention à une installation motrice à vapeur évaporant 900 à 1600 mètres cubes d'eau par jour, dont les deux tiers environ sont constitues par l'eau de condensation provenant du réservoir d'eau de condensation de l'installation et le tiers restant par de l'eau brute ayant une teneur relativement élevée en oxygène, en matière organique et en sels de calcium, des résultats très satisfaisants ont été obtenus en additionnant l'eau de l'installation de 150 à 250 grammes environ de fer à l'état colloïdal ou analogue dispersé dans l'eau, les chaudières de l'installation ayant d'abord été débarrassées entièrement --par
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l'emploi préalable de doses de fer colloïdal -- d'un tartre dur initial composé probablement en substance d'une composi- tion de sulfate de calcium et de carbonate de calcium.
En soumettant l'eau de l'installation à ce traitement, c'est-à- dire en l'additionnant de 150 à 250 grammes de fer, et en supposant que le tartre dur ait préalablement été éliminé à un degré important, la vapeur d'eau et l'eau de condensa- tion seront sensiblement exemptes d'oxygène et d'anhydride carbonique dissous et il ne se produira plus d'autre dépôt du type tenace de tartre cristallin de sulfate de calcium, dans lequel sont probablement noyées des particules de car- bonate de calcium.
Le présent effet de l'introduction de la matière colloïdale, que cette matière pénètre dans la chaudière sous sa forme initiale ou après avoir été partiellement trans- formée en hydrate ferreux par oxydation, est, en plus, de l'élimination de l'oxygène et de l'anhydride carbonique libre, de provoquer au lieu de constituer un dépôt cristallin tena- ce sur les tubes et parois de la chaudière etc., la décanta- tion ou précipitation d'éléments solides sous forme d'une masse pulvérulente ou poreuse dont la majeure partie est facilement balayée hors de la chaudière et se dépose dans les collecteurs de boue,
le reste constituant sur les sur- faces métalliques un revêtement très mince qui est plus particulièrement apparent sur les parties les plus chaudes de la chaudière et qui se détache rapidement de lui-même en se fendillant et s'émiettant ou qui peut facilement en être détaché par une opération de lavage lorsque la chaudière est ouverte. Dans tous les cas, ce revêtement est très faci- le à retirer des tubes de la chaudière à l'aide d'un appa- reil à nettoyer du type à turbine. Le traitement qui vient d'être décrit est efficace à un degré spécialement marqué @ en ce sens qu'il empêche la formation d'une mousse qui pro-
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voque l'entraînement d'une quantité importante d'cauetc..
@ par la vapeur sortant de la chaudière, cet effet étant par- ticulièrement mis en évidence par l'état relativement propre des séparateurs de vapeur aux endroits où le traitement est appliqué.
L'action que les particules colloïdales ou analogues de fer,etc.. introduites dans l'installation exercent dans les chaudières ou en d'autres points en vue de l'élimination de l'oxygène de l'air ou autre gaz réductible est relative- ment évidente. En raison de la grande finesse des particules de colloïde oxydables ou de leurs dérivés ferreux, de leur grande surface résultante et de leur parfaite dispersion dans toutes les parties du liquide, en particulier dans les condi- tions de températures et pressions élevées régnant dans la chaudière, l'oxydation du fer est grandement facilitée.
Cette oxydation sera probablement - au moins en grande partie - une réaction à deux phases, la première étant la conversion de l'oxygène en hydrate:et probablement en oxyde ferreux, surtout si l'eau se décompose à un degré quelconque, et la seconde une conversion de l'oxyde et de l'hydrate de l'état ferreux à l'état ferrique. Il se produit en tout cas une élimination sensible du gaz contenant de l'oxygène jusqu'alors présent dans l'eau .
La façon dont le fer ou matière analogue à un état de subdivision colloïdale ou analogue et dispersé dans l'eau effectue l'élimination du tartre précédemment formé dans la chaudière} la turbine etc. et empêche sensiblement une nouvelle formation de ce tartre n'est pas absolument claire à l'heure actuelle . En fait, plusieurs explications des résultats du présent procédé ont été suggérées et il semble recommandable d'attendre une connaissance plus approfondie des actions chimiques et physiques qui interviennent et de leurs effets avant de chercher à les expliquer entière-
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ment.
En tout cas, indépendamment du point de savoir si le principe des actions est ou non d'ordre physique et dépend, le cas échéant, du mouvement migratoire de particules ou ions de fer etc. chargés négativement vers les parois de la chau- dière etc., s'il est d'ordre chimique (par exemple une oxyda- tion dans ou derrière le dépôt de tartre) ou s'il est à la fois d'ordre physique et d'ordre chimique, un fait certain est que les effets exercés pour enlever le dépôt de tartre tenace qui adhérait jusqu'alors fermement aux parois et tubes de la chaudière, en particulier pour effectuer l'arrachement ou l'expulsion apparemment violents de gros morceaux ou corps de ce dépôt, sont tels qu'il y a lieu de s'émerveiller des résultats susceptibles d'être obtenus par l'addition d'une quantité relativement faible de cette matière finement divi- sée telle que le fer.
L'action des particules colloïdales elles-mêmes mu d'un dérivé oxygéné ou autre de ces particules dans le traite- ment décrit est peut-être celle d'un catalyseur provoquant le dépôt ou la précipitation du sulfate de calcium sous une forme autre que la forme cristalline normale, soit seul, soit plus probablement conjointement avec des particules de car- bonate de calcium combinées au sulfate d'une manière propre à diminuer la fragilité du dépôt ordinaire de sulfate de cal- cium sans influer sur son caractère cimentaire et tenace.
Dans tous les cas, dans l'élimination réelle du tartre qui était jusqu'alors présent,que ce soit comme résultat de l'action du fer,etc. colloïdal ou indépendamment de cette action, on constate l'existence d'un facteur qui empêche nettement les solides d.e se déposer d'une manière propre à engendrer le type de dépôt tenace qui atteint graduellement sur les parois des éléments de chaudière une épaisseur telle qu'il diminue sérieusement la capacité de travail de la chaudière et le rendement de l'installation.
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D'autres matières que le fer à l'état colloïdal sont évidemment susceptibles de réaliser à divers degrés un ou plusieurs des résultats désirables précédemment dé- crits. En particulier, on a obtenu de bons résultats avec des matières telles que le nickel qui ont un poids atomique très voisin de celui du fer et sont apparemment oxydables sensiblement dans les mêmes conditions que le fer, en parti- culier sans effectuer une décomposition appréciable de l'eau dans les conditions de travail de l'installation à eau et à vapeur.
Bien entendu, l'invention est susceptible de re- cevoir un grand nombre de modifications en ce qui concerne les matières , appareils, phases de traitement ou caracté- ristiques décrits ci-dessus sans s'écarter de son esprit.