CHAPITRE XIII

- Qualités de l'eau au point de vue de son emploi dans les machines. ptaace de la qvesUoa de la qaaUté de Vemwt, — Il n'existe

"e pas, dans remploi des machines à vapeur, de question portante que celle de la qualité de Teau. Avec de maunbustible la vaporisation peut diminuer, mais rien n'est mis; avec de mauvaise eau, la chaudière peut être rapidettruite, et des accidents épouvantables n'ont eu d'autre le remploi d'une eau chargée de sels ou d'une eau acide, uts de l'exploitation des chemins de fer, le service a été •8 fois entravé sans raison apparente, et ce n'est qu'après ues recherches que l'on a trouvé la cause du trouble à la puissance des chaudières. L'attention de tous les jrs est maintenant éveillée sur ces faits, mais on est oin de tout savoir.

MkMi des dépAto. — Sauf l'cau de pluie, la nature ne

présente pas d'eau chimiquement pure. Toute eau transtonnèe en vapeur laisse donc, sur les parois du vase, les matières étrangères qu'elle contenait en suspension ou en dissolutk». Si la quantité d'eau vaporisée dans le même vase est considérable, ou si on renouvelle cette eau pendant une longue pèriodf« ce qui est le cas des chaudières, Tépaisseur des dépôts s'a^ croit très-rapidement. Rien de plus variable que la forme de ces dépôts : les uns sont adhérents aux parois des chaudières et semblent faire corps avec elles ; les autres sont pulvémkals et se détachent facilement ; quelques-uns sont concrètionés comme des stalagmites ; d'autres sont feuilletés avec ou sa» apparence de cristallisation. Les dépôts adhérents sont wm cause permanente de destruction pour les chaudières; les dépôts pulvérulents sont quelquefois entraînés par la vapev. et ils viennent alors rayer les tiroirs et les cylindres ; mais k$ dépôts adhérents sont bien plus dangereux que les dépôts pulvérulents, et nous verrons que l'on fait de grands efforts pov modifier la nature du dépôt et l'obtenir sous forme de poudn?« dont on se débarrasse par le nettoyage.

Les métaux et les substances calcaires n'ayant point le nnNne pouvoir calorifique, la puissance vaporisatrice d'une chaudière décroit à mesure qu'augmente l'épaisseur des sédiments.

MM. Morin et Tresca ont expérimenté, au Conservatoire de^ Arts et Métiers, un générateur dont les parois étaient incrustées. 11 exigeait pour vaporiser la quantité d'eau nécessaire à b marche de la machine une quantité de combustible double de celle qui était nécessaire lorsque les parois étaient propres. La plus mince couche de tartre suffît pour diminuer de 10 ^ 15 p. 100 la puissance vaporisatrice des surfaces métalliques-

En second lieu, les parties métalliques et les substances calcaires qui les recouvrent se dilatent très-iné^lement, et. ^ bout de quelque temps, les dilatations et les contractions surcessivcs du métal déterminent des fissures et des déchiremeiH^ dans la croûte calcaire qui se délachc subitement et tombe par

iklals au Tond de la chaudière ; le métal qui, enveloppé de calcaire, avait atteint une température trôs-éieïée, se trouve subitement au contact de l'eau et donne lieu à la formation inalanlanée d'une quantité de vapeur suffisante pour entraîner Texplosion de la chaudière.

La formation des dépâts est loin d'être régulière : elle dépend i>eaucoup de la forme de la chaudière, de la rapidité de vaporisation, des courants qui s'établissent dans la masse liquide. Généralement, les dépéls s'accumulent dans tous les angles ; quelquefois ils se forment en boules, en conglomérats isolés, dont le poids atteint 7 â 8 kilogrammes. On a beaucoup discuté l'origine de ces conglomérats, et il est probable qu'ils se forment autour d'un corps étranger introduit dans la chaudière; une parcelle détachée et oubliée dans un nettoyage précédent peut devenir le centre de la formation d'un conglomérat.

HNtièrcB «■ ■iiBp«n>ioii. — Les corps étrangers existent dans l'eau à deux étals différents :

Kn suspension.

En dissolution.

Les matières en suspension sont faciles à éliminer. Soit en filtrant l'eau,

Soit en la laissant reposer dans des réservoirs d'où on la distribue au moyen de tubes munis de pommes d'arrosoirs et dont l'orifice s'élève à 10 centimètres au moins au-dessus du fond .

Nous n'avons pas besoin d'insister sur l'importance de ces précautions : introduire de l'eau trouble dans une chaudière, c'esten préparer volontairement la destruction.

MMièreacB disBoiotioa. — Les matières en dissolution sont plus difliciles à enlever que celles en suspension ; les matières le plus généralement répandues sont les carbonates et les sulfates à buse de chaux, do magnésie, dalumine, de fer.

Les sulfates sont bien plus dangereux que les carbonates : ils

174 DES NACHI>E8 A VAPEDR.

donnent presque loujonrs dps dépôts cristallins fibrfm adhérents au métal, tandis que les dt-pAls carbonates sont souvent amorphes et pulvérulents.

Canx «HdM e( «awi de ttwrM«r«B. — Les eaus acidcs exercent sur los pnrois mi^tiilliqiiesdeschaudiùres une action trop facile à coniprenilre, et l'on a eu à déplorer plusieurs explosions lines k des corrosions prorundcs qui s'étaient produites à la hauteur du niveau habituel de l'eau dans les chaudières ; elles se runcunlrcnt beaucoup plus fréquemment qu'on ne le cnril. Les euux extraites des puits de mines entre autres présentcnl souvent ce caracttTC ; les eoux de tourbières, les eaux marécageuses salurécs de dissolutions de débris organiques amèooit aussi la destruction rapide des cliandières.

Eaax gruM*. — La préseucc de la graisse dans l'csu in cliaudières a donné lieu à des accidents très-sérieux et dont iin a été longtemps à découmr la véritable origine ; ce n'est méruf qu'en 1867 qu'on a eu des données certaines sur ces phénomènes. Six chaudières d'un baul fourneau, appartenant ii M. Borsig, dans la haute Silésic, furent mises hors de senice au bout de deux ou trots semaines d'emploi. Trois furent réparées, trois autres complètement remplacées ; elles furent allumées de nouveau, mais au bout de quarante-huit heures an vil apparaître les mêmes causes de destruction : des fuites aux joints, des soubresauts de toute la masse métallique, et des détonations intérieures. On eut enfin l'idée que par une cause quelconque l'eau ne mouillait pas la chaudière et que le métal était échauffé sans être refroidi par le contact de l'eau.

Des expériences suivies furent faites sur la vaporisation de l'eau mêlée d'huile ou de graisse en trés-petile quantité, et on reconnut que les points du métal auxquels la matière grasse adhérait transmettaient mal la chaleur et se surchauffaient, que le liquide se boursouflait et donnait lieu à des soubresauts énergiques. En ajoutant un sel de chaux aux matières grasses, on avait des effets plus énergiques encore : il se formait un

DB VEàJC. 175

savon à base de chaux qui adhérait aux parois et modifiait la capacité vaporisatrice dans une proportion extraordinaire.

On reconnut alors que les chaudières de M. Borsig étaient alimentées avec des eaux prises dans des bassins où se rendaient les eaux de purge et de condensation, et que ces dernières amenaient asseï de matières grasses pour former avec le carbonate de chaux que contenait Teau d'alimentation un savon qui produisait tous les désordres signalés. En supprimant ce mélange des eaux et en conduisant directement aux chaudières Teau d'alimentation, on fit disparaître tout trouble.

Des phénomènes enlièrement semblables ont été observés par H. Farcot sur une chaudière tubulaire établie par lui à Pont-Remy. Au bout de deux mois, cette chaudière donna lieu à des fuites considérables. Toutes les précautions prises pour remédier à cet accident furent sans résultat, et on s'était résigné à remplacer la chaudière lorsque, dans une dernière expérience faite après avoir changé l'eau d'alimentation, on re» connut que la chaudière ne présentait plus aucune défectuosité. Par une étude attentive du mode d'alimentation primitif, on reconnut que la pompe alimentaire puisait son eau dans la bêche de sortie du condenseur ; et en examinant les sédiments qui se trouvaient sur le toit du foyer, on trouva une poudre blanche très-onctueuse, mais qui, mêlée à de l'eau, ne mouillait ni les mains ni les parois du vase. Cette poudre était évidemment un savon calcaire qui produisait les effets signalés par les ingénieurs allemands.

g 3. ~ Procédés pour reniëdier à li mauvaise qualité de l'eau.

On a tenté de remédier aux inconvénients résultant de la mauvaise qualité de l'eau par des procédés qui se rattachent ii cinq ordres d'idées difTérents^ savoir :

1* Procédés chimiques ;

176 riES MACHDŒS K VAPEUR.

2° Procédés physiques ;

5" Formation des dépôls dans des parties spêcialos Ae li chatidiin* faciles à visiter et a netloyor ;

4" Hecherche et emploi d'eau de bonne qualité;

h* Emploi de l'oau distillée provenant de la condensation it la vapeur.

rru«MAi ditami^MH. — Les procédés chimiques, exa^llcDli en théorie, sont dillicilement réalisables en pratique, à cause du prix élevé des substances chimiques propres à décomposer les seU de chaux, principalement les sulfates, et de la massede ces sels.

Les substances qui ont été proposées sont les suivantes :

a. — Ciilorure de baryum. L'action des sels de baryum sur le sulfate de chaux est très-connue des chimistes. Malheureusement CCS sels ne se présentent point dans des conditions de pri^ acceptables par l'industrie et l'on ne peut en considérer l'emploi que comme une ressource de laboratoire.

b. — Soude caustique, carbonate desoude, cMorure de sûdium- Toutes ces substances ont étû indiquées comme Bincnanl la décomposition partielle des carbonates de chaux. La soude caustique ne peut être employée à cause de son prix élevé. QuanI aux deux autres substances, elles ne présentent pas cet inconvénient, mais leur action est contestée; dans certains cas même, le carbonate de soude peut donner naissance à des savons plus nuisibles que les dép6(s calcaires purs.

c. — Tannin. Le tannin exerce une action chimique et une action physique assez mal expliquées : les dépdls, au lieu d'être cristallins et adhérents, deviennent amorphes et pulvérulents.

d. — Vinaigre de bois brut. Essayée en Allemagne, cette substance a paru agir comme le tannin ; mais nous ne saurioos conseiller l'introduction dans la chaudière d'un véritable acide.

e. — Chaux. L'emploi de la chaux pure n'est possible que lorsque l'on se trouve en présence d'eaux chargées de bicarbo-

H L'CiD. 1T7

nate ; l'addition d'une cerlaîoe quantité de ciiaui transforme ce bicarbonate en carbonate insoluble qui se prédpile.

■«Mivair JiUuftBiili — L'emploi de la cham a été Tait sur une grande échelle à Aigrefeaillc icbemin d'Oriéaits). el c'csl le seul exemple que nous connaissions d'un procédé chimique appliqué pour modifier industriellement la qualité de l'eau. Le succès doit i^lre considéré comme complet : l'eau, avant d'être soumise â l'action de b thaui, marque 26° à Diydrolimètre : après l'opération, elle ne marque plus que 5°.

Les dépenses courantes sont faibles : mais les Trais de premier établissement ont été considérables el très-supérieurs à ceux d'une prise d'eau ordinaire.

Dans un premier réservoir de 100 mètres cubes, l'eau est mêlée au lait de chaux, et la réaction s'opère à la Tatcur de l'agitation incessante due à l'eau refoulée.

Après liltralion sur des éponges et de Li laine, l'eau est reçue dans un deuiième bassin d'où on la rpfoule enCn au bassin de distribution.

Cn réservoir d'eau non épurée sert au lavage des machines, au netlojage du dépôt, etc.

30 kilogrammes de chaux ïuHisent à l'épuration de 100 mètres cubes d'eau.

rwmrédéa phjBiipif . — Les procédés physiques principaux sont les suivants :

a. — Introduction de copeaux de bois dur, de bois de Campëche. etc., sur lesquels les dépôts se forment de préférence. Certains lichens ou varechs ont été recommandés très-récemment pour cet emploi.

b. — Argile, craie pulvérisée, pommes de terre râpées, ttéatiie. Résines.

Tous ces procédés ont pour but d'empêcher la formation des dépôts cristallins adhérents, et de convertir les sédiments en dépôts boueux, faciles à enlever par le lavage.

17» DES NACIllIfES \ VU'F.IR.

Leur seul inconWuiient esl do donner une eau mousscust, racilcineiil eniruiiiahlc par la vapeur : de là rùsulle le • craclttment » des marhinfs et par suite h perte d'une quantité notable d'eau déjà éclmffée : de Ij, enlin, la nécessité' de lavages incessants, qui cnlrnlnent, avec une perle d'eau et une dipense de main d'œuvrc, le chômage des machines.

c. — I avage des machines au moyen d'eau sous une prefelun luissi grande que possihie exercée par des pompes foulaules.

Lebrossaf{c,le raclage, l'emploi du burin, sont des procérl« piSnibles, exigeant le plus souvent le démontage partiel dt la machine.

Oii a proposé l'emploi d'un jet d'eau fniide sur In chaiidit-re ctiaude, pour étonner le lartn? et produire su rupture par uni' conlraclion subite; quelquefois lu eliaudière csl échauffée i^r un feu de copeaux.

Tous ces procédés fîonl dangereux ; ils déterminent une slléralion rapide des chaudiÏTcs.

Enlin, la chaudière étant pleine d'eau el de vapeur, on ouvM les robinets de vidange ; l'eau est expulsée avec une violence suflisante pour entraîner les dépôts, mais on perd naturelU'nient le combustible qui a été employé â cliaufler l'eau.

d. — Chauffage préalable de l'eau avant son introduction dmu la chaudière. Cette solution, plus théorique que pratique, repose sur l'observation d'un fait exact. En approchant de l'ébullitioa, l'eau abandonne sur les parois du vase qui la contient la plus grande partie de ees sels. On a proposé alors de faire arriver dans les réservoirs qui reçoivent l'eau d'alimentation une quantité de vapeur suflisante pour déterminer l'élévation de sa température à 70 ou 80°; débarrassée de ces sels, l'eau serait introduite alors dans la chaudière.

On n'a pas tenu compte de l'énorme quantité de chaleur que nécessiterait une pareille combinaison : il faudrait convertir d'abord en vapeur une certaine quantité d'eau, et l'on sait ce que coule ce passage de l'étal liquide à l'état gazeux; puis cette

DE L-EAC. m

vapeur revenant h l'état liquide devrait élever la température du volume d'eau considérable que consomme une machine un peu puissante.

ABU-iBcraaMicm bscbmi^s*. — Si Ics résultais Signalés par l'inventeur et les propagateurs de l'aoli-încruslateur magnétique sont confirmés d'une manière authentique, cet appareil est appelé à rendre les plus grands services. Non-seulement, placé dans une chaudière neuve, il préviendrait la formation de dépôts adhérents et maintient à l'état pulvérulent les sels que l'eau abandonne en se vaporisant, mais encore, introduit dans une chaudière déjà chargée d'incrustations, il désagrégerait les sédiments anciens et les transformerait en boue dont on se débarrasse par un simple nettoyage.

Ajoutons toutefois que ce second résultat est nié par quelques personnes, mais le premier serait déjà bien remarquable.

L'antî-incrustatcur magnétique se compose d'une couronne métallique garnie de vingt pointes légèrement inclint-es audessous de l'horizontale ; cette couronne ou étoile est attachée par un isolateur à la partie la plus élevée du dôme de vapeur ; un (i) métallique, soutenu par des isolateurs, part de la couronne et est conduit jusqu'à l'extrémité opposée de la cliaiidiére à laquelle il est tixé.

On a dit que cette disposition sufGsail pour donner naissance à des couranis magnétiques sous l'innucncc desquels les sédiments nouveaux seraient maintenus à l'état de perpétuelle agitalion, et les sédimenis anciens désagrégés. La vapeur, en s'écoulant autour de l'étoile, en électriserait les pointes; l'étoile communiquerait cette électricité à la chaudière et à toute la masse liquide.

La présence du courant a été constatée par des expériences faites chez MM. Kitson, en Angleterre, et il ne semble pas que l'on puisse conserver à cet égard le moindre doute, il resie Seulement à bien préciser l'action du courant. La vulgarisation

180 DES HACHIHES A VAPEUR,

de l'ail ti-incrustateur donnera, dous l'espérons, a cet éçai S^ indications suHisaiites pour conciticr les résullats de l'eipèriencc avec les notions cjne l'on possi'-de sur les phénomèua électriques. Df^jà un a reconnu que, pour assurer à l'anliincruslatcur magnétique une action régulière, il était iiulispensalile de remplacer les pointes en fer de la couronne par des pointes en platine, les pointes en fer se détruisant mpideuieDl ou se couvrant de tartre; on a essayé sans succès de les dorer, le platine seul a résilié.

FormailoB des aépM» umr de* partie* spéciale* de la ci«r

dMn. — On conçoit que si les dépôts sont dirigés sur des partie^ de la chaudière faciles à démonter, à visiter et à nettoyer, Ir^ inconvénients dérivant des incrustations seront atténués dans une ti-és-large proportion. Les recherches des constructeur: n'ont peut-être pas été dirigées suffisamment dans cet orda' d'idées. Nous citerons cependant trois appareils qui nous paraissent, le premier surtout dû. â H. Duméry, avoir résolu k problème d'une manière trés-satisfaisante ; les deux autres, proposés par MM. Cail et C" et par M. Wagner, ne s'appliquent guère qu'aux locomobiles et sont à cet égard inférieurs à l'appareil Diintéry, qui peut être installé sur les plus grandes chaudières de machines fixes.

a. — ■éjMtear aati-eaieaire ttmmtrj. — Si daos de l'cau enfermée dans un vase de verre et soumise à l'action de la chaleur, on introduit des corps qui demeurent en suspension, on ne tarde pas à observer que tous ces corps obéissent à des courants sensiblement réguliers : ils descendent et remontent d'une manière à peu prés continue.

L'appareil de M. Duméry est fondé sur l'existence de ces courants. Deux trous sont percés dans une chaudière : l'un un peu au-dessous du niveau de l'eau, l'autre au niveau du bouilleur inférieur ; un tube métallique réunit ces deux orifices, entre lesquels s'établit un circuit d'eau latéralement à la chaudière, mais dans des conditions de calme plus grand que dans l'intc-

rieur même de la chaudière. Si à ta partie inférieure de ce circuit on place une capacité métallique, divisée elle-même à l'inlérieur par des cloisons retardatrices, les corpuscules qui seront entraînés par l'eau tomberont au fond de celte capacité et ne rentreront pas dans la chaudière,

La Société industrielle d'Amiens a fait sur le déjecteur antiralcaire de M. Dumérj des expériences qui paraissent Irès-concluantes.

Après 540 heures de marclie d'une machine, on a démonté l'appareil, \idé les chaudières el pesé les substances pulvérulentes que contenait le déjecleur. On a trouvé 5St', 51 6,

Une seconde expérience faite après une durée de marche égale a donné 54 ^ 884.

Comparés à la quantité absolue de sels calcaires que contenait toute l'eau d'alimentation introduite dans la chaudière, ces poids représentaient 88 p. 100. On pouvait donc dire qu'on avait travaillé avec de l'eau presque pure puisqu'on avait fait sortir de la chaudière les neuf dixièmes des substances qui auraient donné naissance aux incrustations; aussi les bouilleurs avaient-ils conservé la plus grande netlelé.

h. — Ké«taaBfrriir(-all.