ALIMENTATION AVEC DE L'EAU PURE OU PURIFIÉE

861. Pour se procurer l'eau pure nécessaire à l'alimentation on a recours à divers moyens.

Dans certaines usines on recueille l'eau de pluie qui tonibe sur les toits et on l'amène par des tuyaux dans des citernes qui doivent être assez grandes pour suffire à l'alimentation pendant les périodes quelquefois fort longues où il ne tombe pas de pluie. L'établissement de ces réservoirs entraine des dépenses souvent considérables.

L'alimentation d'une chaudière de 5o chevaux pendant un mois de marche continue exige généralement un volume d'eau de 720 mètres cubes.

862. Dans un assez grand nombre d'applications industrielles où la vapeur est employée au chauffage, comme dans les sucreries par exemple, on peut, au moyen de dispositions convenables, recueillir la vapeur condensée et la ramener régulièrement à la bâche d'alimentation. Celte eau à peu près pure ne peut pas produire d'incrustations, mais elle a des inconvénients sur lesquels nous reviendrons plus loin (99a).

222 CUAUDIËRES A VAPEUR.

Dans certains appareils à vapeur la condensation s'opère au contact de surfaces refroidies par Teau ou par l'air, et la vapeur condensée est encore recueillie pour servir à l'alimentation.

863. Un autre procédé pour avoir de l'eau pure consiste à traiter avant Talimentation l'eau ordinaire par des agents chimiques afin de précipiter les sels qu'elle tient en dissolution.

C'est ainsi qu'en ajoutant à l'eau une quantité de chaux suffisante pour saturer l'excès d'acide carbonique, on précipite le carbonate de chaux, tout au moins en grande partie, puisque le carbonate neutre esta peine soluble. On précipite en même temps le carbonate de magnésie.

Si on ajoute en quantité convenable de la baryte caustique, on précipite à l'état de sulfate de baryte tous les sulfates en dissolution (sulfates de chaux, de soude et de magnésie). Les bases mises en liberté peuvent s'unir à l'acide carbonique libre, ce qui permet de diminuer la quantité de chaux à employer. Par le repos et la décantation, ou bien par le filtrage, on retient les matières précipitées et on a de l'eau purifiée.

Ce procédé a été réalisé industriellement de plusieurs manières; voici Tune des méthodes qui peuvent être suivies :

L'appareil d'épuration se compose de deux grandes cuves pouvant contenir chacune la dépense d'eau de vingt-quatre heures et dans lesquelles on verse les quantités de chaux et de baryte calculées d'après la nature et le volume de l'eau à purifier (pour 3o mètres cubes d'eau de Seine on emploie 2 kilogr. de chaux et 3 kilogr. de baryte).

Au moyen d'un agitateur mis en mouvement par une machine, on mélange intimement, puis on laisse reposer pendant vingtquatre heures. On décante ensuite dans un réservoir où 1 on prend l'eau pour l'alimentation.

864. Le prix élevé de la baryte a fait renoncer à ce procédé, et on se contente souvent d'employer de la chaux vive, mais dans ce cas on ne se débarrasse pas du sulfate de chaux.

On a reconnu que la chaux entraînée par l'eau décantée produisait des incrustations fort dures. Il faut donc éviter avec soin de mettre un excès de chaux et, pour cela, analyser fréquemment

par le procédé hydrotimétrique Tcau avant et après sa purification.

On a constaté que Teau ainsi préparée et simplement décantée favorisait le primage, et on a établi des filtres avec des éponges, de la laine tontisse ou du gravier.

Le toutconstitue une installation qui n'est pas sans importance, mais que plusieurs compagnies de chemins de fer n'ont pas hésité à établir pour diminuer les incrustations dans les chau* dières de leurs locomotives.

865. On emploie également le sel de soude pour l'épuration des eaux. Il décompose le sulfate de chaux en carbonate de chaux qui se précipite et en sulfate de soude très soluble. Il s'empare également de l'excès d'acide carbonique qui dissout le carbonate de chaux et précipite ce dernier.

L'épuration des eaux d'alimention des chaudières a toujours vivement préoccupé les propriétaires d'appareils h vapeur, aussi a-t-il été imaginé un grand nombre de dispositions ingénieuses pour atteindre ce but. Nous ne pouvons songer à les décrire toutes ici, et nous nous contenterons de décrire quelques-uns des systèmes employés.

866. Procédé Bérenger et Stingl. — Dans ce système la décantation des matières précipitées au sein de l'eau par l'action des réactifs est obtenue par la circulation continue mais lente de cette eau dans des vases verticaux d'une assez grande hauteur. Ce système n'exige pas l'emploi de filtres, ni de bassins de décantation proprement dits.

L'appareil (fig. 499) se compose d'une série d'épurateurs cylindriques terminés par une base conique pourvue d'un robinet de vidange, et munis à leur partie supérieure d'une gouttière circulaire. Au centre se trouve une conduite d'arrivée d'eau de diamètre assez grand, relativement à la quantité de liquide qui doit la parcourir et dont l'extrémité inférieure débouche dans un vase conique qui repose par trois pieds sur le fond de l'appareil. La conduite de l'épurateur de tète est surmontée d'un entonnoir hémisphérique contenant une petite coupelle dans laquelle débouchent les tuyaux d'arrivée d'eau et de réactif. Voici comment s*effectue l'opération : les deux liquides renfermés dans des

réservoirs supérieurs arrivent en proportions définies, se mélangent en barbotant dans la coupelle, descendent dans le premier récipient par la conduite d'arrivée et remontent le long des parois du One inférieur à la sortie duquel le mélange de l'eau et des réactifs peut être considéré comme complètement achevé.

L'eau s'élève ensuite lentement dans le cylindre et se déverse enfin dans la gouttière qui est mise en communication avcclaconduiteintérienre du deuxième épurateur, où recommence la même série de mouvements produisant une décantation de plus en plus parfaite; i''ig- 499- l'eau passe ainsi d'un

épurateur dans le suivant et sort du dernier pour se rendre à la b&cbe d'alimentation.

Des modificationstrës simples apportées dans la constructiondes cylindres permettent de les munir d'un couvercle étanche quand l'eau d'alimentation doit être refoulée sous pression dans un réservoir élevé, comme cela se présente dans les gares de chemin de fer. On calcule le nombre et le volume des cylindres épurateurs d'après la quantité d'eau à préparer par heure, en comptant que la durée du passage du liquide dans l'appareil sera d'une heure à une hcuce et demie. Généralement trois cylindres décanteurs suffisent pour obtenir une épuration convenable.

De même, d'après l'analyse, on fixe la quantité de réactif à introduire ; le débit du tuyau d'arrivée est réglé à l'aide d'im robinet gradué.

867. Procédé Paul Gaillet. — Dans ce système, comme dans le précédent, l'opération est continue ; l'appareil repose sur les principes suivants : division du liquide en tranches minces,

circulation aUernalivemcnt ascendante et descendante, multiplication des surfaces de dépôt.

M. Gaillet établit son appareil suivant deux types, l'un horizonlal et l'autre vertical, qui ne diffèrent que par quelques dispositions de détail ayant pour but de produire l'accumulation des dépAts en certains points d'où leur extraction ne présente pas de difficultés.

L'appareil représenté figure 5oo, partie en élévation et partie en coupe, est du type borizootal. Il se compose d'une caisse

Hg. Soo.

rectangulaire dont le fond est constitué par deux plans inclinés à 4^° et formant par leur rencontre un angle dièdre droit. Ce dièdre est recoupé par une série de plans qui limitent des trémies destinées à recevoir les dépôts résultant de l'opération. A l'intérieur se trouve une suite de diaphragmes parallèles ayant une inclinaison de 4^' et partant de la base des trémies; mais, de deux en deux, ces diaphragmes ne s'élèvent pas jusqu'au haut de la caisse et restent un peu en contre-bas du niveau de l'eau ; les autres sont percés à leur partie inférieure d'un orifice dont les bords sont relevés de manière à rejeter latéralement les dépôts formés qui, dans leur mouvement de descente

viendraient rencontrer le liquide traversant les ouvertures des diaphragmes. Le vide en forme de prisme triangulaire qui se trouve au-dessus du dernier diaphragme est rempli de matières filtrantes que le liquide traverse en montant. Voici comment s*effectue la circulation dans Tappareil.

L'eau, mélangée au réactif et venant du réservoir supérieur^ arrive vers la base de la caisse de décantation par rexlrémité opposée au filtre; elle circule alternativement en montant et en descendant le long des diaphragmes sur lesquels se déposent les sels, et ressort par la partie supérieure de la caisse après avoir traversé le filtre.

Les dépôts se rassemblent dans les trémies d'oîi on les extrait à l'aide de robinets de purge.

868. Épurateur du baron de Derschau. — Dans ce système, la magnésie ramène le bicarbonate de chaux à Tétat de carbonate insoluble et forme du carbonate de magnésie. Celuici réagit à son tour sur le sulfate de chaux pour donner du sulfate de magnésie tellement soluble qu^il n'arrive jamais à se déposer dans les chaudières. Dans les eaux séléniteuses, on ajoute du carbonate de magnésie afin de compléter la réaction.

L'épurateur se compose d*une série de récipients cylindriques dans lesquels s'effectuent à la fois les réactions et le filtrage de Teau ; à cet effet, les cylindres sont remplis d'un mélange spécialement préparé de sciure de bois et de magnésie hydratée.

Le bas de chacun des récipients est relié par un tuyau à la partie supérieure de celui qui le précède. L'eau qui arrive par une extrémité parcourt donc successivement chacun des réservoirs de bas en haut.

Pour éviter les arrêts pendant le nettoyage et avoir en outre une épuration méthodique, on dispose la tuyauterie de façon que l'eau puisse commencer son parcours par l'un quelconque des cylindres, où elle entre par le bas. Elle s'élève en circulant d'abord au contact du produit magnésien le plus épuisé, traverse successivement de bas en haut les cylindres suivants, et termine son parcours en passant à travers le produit le plus riche.

On remarquera que la quantité de magnésie mise en présence

de Teau n'est pas dosée exactement, mais cela a peu d'importance à cause de la faible solubilité de cette base.

Ce procédé, qui a donné de bons résultats en Russie, n'a pu jusqu'ici se répandre en France où il est difficile de se procurer de la magnésie à àe^s prix suffisamment bas.

869. Épuration de l'eau par Taction d'une température élevée. — La solubilité du carbonate et du sulfate de chaux diminue quand la température s'élève; entre 140"* et i5o* ces deux sels sont à peu près insolubles. Si donc on chauffe l'eau à cette température avant de s'en servir pour Talimentation, on précipitera ces sels et les incrustations dans les chaudières seront très diminuées.

Pour chaufier l'eau, on a établi quelquefois de véritables chaudières disposées pour être facilement visitées et nettoyées; mais le prix de revient de l'épuration est alors trop élevé, à moins qu on n'ait des chaleurs perdues à utiliser. On ne fait'd'ailleurs que déplacer la difficulté en reportant les incrustations sur un autre point.

M. Wagner a imaginé, pour la purification des eaux d'alimentation, une disposition dems laquelle le chauffage de l'eau s effectue par la vapeur de la chaudière. L'appareil se compose d une grande caisse renfermant une série de plateaux horizontaux superposés et disposés de façon que l'eau versée sur le plateau supérieur coule successivement sur tous les autres ; on fait circuler la vapeur en sens inverse du mouvement de l'eau.

Les sels s'accumulent sur les plateaux et dans le réservoir inférieur. On fait ensuite passer l'eau sur un filtre qui retient les matières en suspension.

Un robinet de vidange permet d'extraire les boues déposées dans le réservoir. Lorsqu'on veut nettoyer les plateaux, on ouvre la porte d'accès ménagée sur l'une des faces de Tépurateur.

Quand l'appareil est chauffé par de la vapeur d'échappement, la température peut à peine dépasser loo"", et on ne précipite qu'une partie des sels ; en chauffant avec de la vapeur à i5o^ on enlèverait, d'après quelques expériences, jusqu'à 80 p. 100 des

sels dissous. Pour obtenir la précipitation, il faut des surfaces très étendues, et par suite des appareils très coûteux.

On a essayé d'appliquer le principe d'une manière plus simple, en projetant l'eau d'alimentation par une pomme d'arirosoir au milieu d'un courant de vapeur. Le contact n'étant pas suffisamment prolongé, le résultat obtenu est assez imparfait.

870. L'eau pure provenant de la condensation de la vapeur et employée seule à l'alimentation ne donne pas d*incrustatioDs« mais elle a le grave inconvénient d'attaquer le métal et de détruire les chaudières assez rapidement. En la mélangeant avec une certaine quantité d'eau ordinaire, on supprime ou, du moins, on atténue beaucoup ce défaut fâcheux.

L'eau provenant de la condensation de la vapeur qui sort d'une machine est toujours plus ou moins chargée de matières grasses, ce qui constitue pour les chaudières un grand danger, comme nous le verrons plus loin (990).