PLUS LOIN ENSEMBLE... DANS LES PÂTES ET PAPIERS
L’industrie des pâtes et papiers utilise une grande quantité d’énergie dans ses divers procédés de séchage. Le séchage est une étape primordiale du procédé de transformation et à ce titre les échangeurs de chaleur permettant de chauffer l’air se doivent d’être fiables, mais d’être aussi des échangeurs de chaleur hautement efficaces afin de minimiser la facture énergétique de l’usine.
Les échangeurs à vapeur (appelés communément serpentins à vapeur) sont souvent utilisés pour chauffer l’air qui à son tour servira à assécher la pâte de bois dans les usines de pâtes et papiers ou même le bois dans les séchoirs à bois. Les fluides caloporteurs les plus utilisés pour chauffer l’air sont de l’eau ou un mélange glycol-eau (voir notre gamme ICOIL) ou encore de la vapeur (voir notre gamme ISTEAM). L’utilisation de vapeur dans les serpentins apporte parfois certains problèmes qui conduisent au bris des serpentins à vapeur. Thermofin a développé une gamme complète d’échangeurs à vapeur, la gamme ISTEAM, dont la conception thermique et mécanique a été pensée afin de minimiser les risques de bris des serpentins à vapeur.
Une des principales raisons du bris d’un serpentin à vapeur est la prise en gel du condensat lorsque les températures d’admission de l’air sont en dessous du point de congélation. Une conception utilisant des tubes distributeurs dans les serpentins (voir modèle VC de notre gamme ISTEAM) n’est parfois pas suffisante pour empêcher la prise en gel du condensat dans les tubes du serpentin à vapeur. L’évacuation du condensat de vapeur doit se faire rapidement afin d’éviter qu’il ne gèle dans le serpentin à vapeur ou qu’il ne devienne acide et conduise à son bris. Thermofin a développé le modèle AFZ qui permet d’évacuer le condensat entre chaque rangée de tubes à ailettes. Outre la conception des serpentins à vapeur, il est important aussi de regarder globalement le système à vapeur afin d’éviter les problèmes d’évacuation du condensat dans les serpentins à vapeur.
SOLUTIONS AUX PROBLÈMES TYPIQUES
Absence d’un brise vide sur la ligne de vapeur
La modulation du régulateur à vapeur qui permet de contrôler la température de sortie d’air du serpentin à vapeur engendre parfois une dépression dans l’échangeur ce qui empêche le condensat de se drainer convenablement. L’échangeur commence à se remplir (on parle alors d’échangeur noyé) ce qui réduit la performance du serpentin à vapeur qui entraîne à son tour la réouverture brusque du régulateur de vapeur. La pression remonte subitement dans le serpentin chassant violemment le condensat et crée ainsi des coups de bélier dans le serpentin à vapeur. L’échangeur se retrouve vidé de son condensat, mais cette fois-ci avec une pression de vapeur plus élevée qui fournit donc un surplus de performance au serpentin à vapeur. Le cycle de régulation recommence : fermeture du régulateur à vapeur, dépression dans l’échangeur, mauvais drainage du condensat dans l’échangeur, réouverture brusque du régulateur, etc. ce qui conduit à des coups de bélier dans l’échangeur à vapeur. Ces coups de bélier à répétition conduisent au bris du serpentin à vapeur.
Mauvaise installation du serpentin à vapeur
Il est important que la pente des tubes du serpentin à vapeur en direction de la connexion du condensat soit respectée lors de l’installation de l’échangeur. Cette pente est importante pour purger rapidement le condensat du serpentin à vapeur.
Absence ou hauteur insuffisante du collecteur de purge
Il est important d’avoir une hauteur suffisante de tuyauterie entre la connexion de sortie du serpentin à vapeur et le purgeur à vapeur. Cette hauteur fait office de collecteur de purge qui a pour but de maintenir une pression suffisante (dû à la colonne d’eau) afin de permettre au condensat d’être évacué du serpentin à vapeur lorsque le brise vide est ouvert.
Mauvaise sélection du purgeur à vapeur
Si le purgeur à vapeur est mal sélectionné ou mal dimensionné, l’évacuation du condensat peut être compromise et des bris du serpentin à vapeur peuvent survenir suite à des coups de bélier ou à la prise en gel du condensat. De plus lorsque le brise vide est ouvert, de l’air se mélange au condensat qui devient acide. Le condensat rendu acide crée de la corrosion dans la partie basse du serpentin à vapeur où s’est accumulé le condensat de vapeur. La plupart des fuites apparaissent alors dans les parties basses du serpentin à vapeur (partie basse du collecteur, tubes du bas, etc.). Les fuites dans les serpentins à vapeur localisées principalement dans la partie basse du serpentin sont typiques d’une corrosion due à l’acidité du condensat à vapeur.
Retour de condensat dans le serpentin à vapeur
Le concepteur du système à vapeur compte parfois seulement sur la pression plus élevée de la vapeur pour forcer l’évacuation du condensat du serpentin à vapeur. Ceci peut effectivement fonctionner lorsque le système fonctionne à plein rendement, mais lorsque la demande de chauffage est moindre, la pression de vapeur peut être insuffisante pour chasser le condensat du serpentin à vapeur. L’échangeur commence à se remplir ce qui réduit la performance du serpentin à vapeur qui entraîne à son tour la réouverture brusque du régulateur de vapeur. La pression remonte subitement dans le serpentin chassant violemment le condensat et crée ainsi des coups de bélier dans le serpentin à vapeur. L’échangeur se retrouve vidé de son condensat, mais cette fois-ci avec une pression de vapeur plus élevée qui fournit donc un surplus de performance au serpentin à vapeur. Le cycle de régulation recommence : fermeture du régulateur à vapeur, dépression dans l’échangeur, mauvais drainage du condensat dans l’échangeur, réouverture brusque du régulateur, etc. ce qui conduit à des coups de bélier dans l’échangeur à vapeur. Ces coups de bélier à répétition conduisent au bris du serpentin à vapeur.
