Il y a deux critères importants à remplir pour fournir de la vapeur sèche aux procédés qui en utilisent. Le premier est la production de vapeur au moyen d’un générateur de vapeur bien conçu, le deuxième est l’évacuation de condensats—les condensats se forment lorsque la vapeur se condense dans les tuyaux en allant vers les procédés—au moyen de tuyaux bien conçus.

En choisissant la pression de service d’une chaudière, la valeur choisie ne doit pas dépasser celle de la pression maximale requise par vos procédés; les chaudières ne peuvent plus produire de la vapeur sèche si leur pression de service est inférieure de 20% à leur pression de conception.

La génération de vapeur sèche est directement liée à la pression de service, c’est-à-dire, celle-ci ne doit pas baisser. La capacité d’un générateur de vapeur doit être choisie en conséquence dans les usines ayant des pics de charge. Si la capacité est insuffisante, il y aura une chute de pression, et il y aura de l’entraînement d’eau dans les tuyauteries, quel que soit le type de générateur de vapeur.

On pourrait penser que, lors des pics de charge, il n’y aura pas de chute de pression dans les chaudières en raison de l’accumulation de vapeur; ou que les générateurs de vapeur subiront une chute de pression car il n’y a pas d’accumulation de vapeur. Ce n’est pas le cas, comme nous expliquons en détail en réponse à la question : « Aux pics de charge, quelle est la meilleure option : une chaudière Scotch ou un générateur de vapeur ? »

En raison des pertes thermiques par rayonnement, la vapeur sèche produite se condense au long des tuyaux de distribution. Afin d’évacuer les condensats, le tuyau principal doit être installé avec une pente de 1/70. De plus, des systèmes de purgeurs de vapeur devraient être intallés au long des tuyaux de distribution et à leur extrémité; puis, des séparateurs devraient être placés avant les procédés.

En outre, des particules solides—érodées des tuyaux et entraînées par la vapeur—peuvent entrer dans les procédés. L’élimination des bavures de soudage, surtout pour les usines nouvellement installées, peut prendre des semaines, voire des mois. Par conséquent, une crépine de maille 100 doit être installée à l’entrée de tous les procédés utilisant de la vapeur et la crépine doit être périodiquement nettoyée.

Pour obtenir de plus amples détails, veuillez nous appeler au numéro (+90) 212 595 16 56 ou à l’adresse e-mail teknik@jenesis.com.tr.

Sur le marché, le terme « générateurs de vapeur » désigne les systèmes à capacité relativement basse capables de produire de la vapeur plus rapidement par rapport aux chaudières.
En fait, les générateurs de vapeur peuvent être considérés comme des versions réduites des chaudières aquatubulaires, utilisées à hautes pressions et à hautes capacités.
Pour qu’un système soit appelé générateur de vapeur, celui-ci doit être de conception aquatubulaire ; les systèmes de concetion pyrotubulaire avec un réservoir d’eau sont appelés chaudières Scotch.
Alors que les chaudières produisent de la vapeur en 30 à 90 minutes, les générateurs de vapeur produisent de la vapeur en 3 à 5 minutes à la pression désirée. Donc, les générateurs de vapeur permettent une réduction significative des coûts lors de la première utilisation.

Les générateurs de vapeur contiennent environ 1/10 du volume d’eau dans les chaudières. De plus, l’eau n’est pas stockée dans un réservoir mais coule dans les tubes. De ce fait, les générateurs de vapeur n’ont aucun risque d’explosion. En fait, ils peuvent être légalement installés à proximité des zones résidentielles.

Les générateurs de vapeur peuvent produire de la vapeur au besoin. Ainsi, une très bonne automatisation et synchronisation sont nécessaires entre les systèmes d’eau d’alimentation et ceux de la combustion. Sinon, de la vapeur humide ou surchauffée peut être produite.

Étant donné que l’eau n’est pas stockée dans le corps des générateurs de vapeur, la purge de surface ou de fond n’est pas nécessaire. Par rapport aux chaudières à vapeur, ceci est un avantage considérable quant à la réduction des pertes d’énergie.

Généralement, les générateurs de vapeur sont produits pour des capacités comprises entre 100 et 4 000 k/h mais Jenesis, grâce à son Système HUB, peut générer de la vapeur à capacité illimitée.

À la suite des études effectuées par l’équipe R&D de Jenesis au cours des 10 denières années, en surmontant les limitations des générateurs conventionnels, Jenesis a commencé à produire des générateurs de vapeur à fonctions améliorées, à efficacité élevée et à faibles coûts d’exploitation.

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Les générateurs de vapeur ne contiennent que 10% du volume d’eau dans les chaudières. De plus, dans les générateurs de vapeur, cette eau n’est pas stockée à l’extérieur des tubes de transfert de chaleur mais plutôt s’écoule à tavers les tubes. Ainsi, les générateurs de vapeur n’ont pas de risque d’explosion.

Récemment, étant donné l’importance attribuée à la continuité des opérations, la sécurité et la santé au travail sont devenues de plus en plus importantes. Les effets de l’explosion d’une chaudière sont multiples ; un tel événement aura des impacts physiques et psychologiques sur la vie d’un individu.

Les générateurs de vapeur sont préférables pour plusieurs raisons parmi lesquelles des coûts d’installation relativement bas d’une chaufferie distincte, l’utilisation du site de manière efficace, les aspects concernant la sécurité et la santé au travail, ainsi que les faibles coûts d’exploitation.

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Afin d’éliminer les gaz corrosifs tels que l’oxygène (O2) et le dioxyde de carbone (CO2) dans l’eau d’alimentation, cette dernière doit être chauffée.
Alors que le CO2 est complètement éliminé de l’eau à une température d’au moins 65 °C, l’O2 est complètement éliminé à 102 °C. Comme la température du réservoir de condensat s’élève automatiquement à 80–90 °C dans certaines fabriques, un dégazeur n’est pas requis ; pour éviter la corrosion, la quantité restante d’O2 peut être neutralisée, à coûts initiaux et d’exploitation relativement faibles, au moyen de réducteurs d’oxygène.

Dans tous les cas, la température de l’eau dalimentation varie entre 85 et 105 °C. Lorsque l’eau d’alimentation est pompée vers les générateurs de vapeur à haute pression, du vide se forme du côté aspiration de la pompe. En raison de la haute température de l’eau d’alimentation sous vide, la cavitation se produit à la suite de l’évaporation de l’eau et de l’expansion volumétrique.

Pour tenter de prévenir la cavitation, visant à réduire la température du réservoir de condensat en drainant les condensats chauds et les remplaçant par des condensats froids n’est pas la bonne méthode car cela indique la perte d’énergie, entraîne des coûts supplémentaires de traitement d’eau—l’eau préalablement traitée a été drainée—et peut aussi provoquer la corrosion.

Ainsi, en installant les réservoirs de condensat ou les dégazeurs à une certaine élévation, la pompe d’alimentation devrait avoir une forte capacité d’aspiration, c’est-à-dire, la valeur NPSH doit être élevée. Par exemple, un dégazeur fontionnant à 105 °C doit se trouver à au moins 5 m au-dessus de la pompe.

Si le réservoir de condensat ou le dégazeur ne peut pas être placé plus haut, une pompe de circulation à coût relativement faible peut être installée entre le réservoir de condensat et la pompe afin de prolonger la durée de vie de la pompe d’alimentation.
Les pompes de circulation forcent l’eau d’alimentation à haute température du réservoir de condensat ou dégazeur vers la pompe à eau d’alimentation principale et empêchent la cavitation de cette dernière en créant une pression positive du côté aspiration.

En outre, il existe des modèles de pompes d’alimentation utilisées dans les générateurs de vapeur qui sont équipées d’une enveloppe réfrigérante. Pour éviter que l’eau d’alimentation à haute température endommage la structure interne de la pompe, de l’eau est circulée dans l’enveloppe, protégeant ainsi la pompe.

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Il y a deux facteurs cruciaux qui affectent la génération de vapeur: l’efficacité de la combustion et l’efficacité du transfert de chaleur. Le choix du brûleur est essentiel pour obtenir une efficacité de combustion élevée.

Avec la technologie actuelle, choisir un brûleur modulant au lieu d’un brûleur à une ou deux allures ne suffit pas.
Parmi les brûleurs modulants, il y a des modèles à modulation mécanique et ceux à modulation électonique; ces modèles comprennent les brûleurs à faible émission de NOx.
De plus, l’efficacité de la combustion peut être indiquée par les classes I, II, et III des brûleurs.
Pour achever une efficacité de combustion élevée, votre brûleur ne devrait pas être choisi selon la limite de la capacité de vapeur.

Les réglages de combustion des brûleurs sont ajustés en fonction de la pression instantanée du gaz ainsi que des conditions de l’air. Cependant, comme ces paramètres changent avec le temps, les réglages de combustion sont également modifiés.
Par conséquent, afin de s’assurer que les paramètres de combustion sont constants, l’utilisant de systèmes de compensation d’oxygène—qui peuvent continuellement ajuster les paramètres de combustion, en fonction de la quantité d’oxygène dans la cheminée—est recommandée.

D’autre part, il est essentiel de transférer l’énergie de la combustion vers l’eau à travers les tubes.
En examinant la capacité des générateurs de vapeur (exprimée en kg/h), il est également nécessaire de considérer la surface de transfert thermique (en m2). En effet, l’énergie des gaz peut se perdre à tavers la cheminée avant d’être transférée à l’eau.

Dans un générateur de vapeur idéal avec le gaz comme combustible, la conception repose sur l’hypothèse qu’une capacité de vapeur de 40 kg/h est générée pour chaque 1 m2 de surface. Dans les générateurs à surface de transfert de chaleur réduite, l’efficacité diminue et de la vapeur humide est produite.
Par exemple, un générateur de vapeur d’une capacité de 5 000 kg/h ne devrait pas avoir une surface de transfert thermique inférieure à 5000 x 40 = 125 m2.

Un autre facteur important est le nombre de passes des tubes du générateur de vapeur; un générateur de vapeur ideal devrait avoir 3 passes. L’efficacité est plus faible dans les générateurs à une ou deux passes. Dans ce cas, d’énormes pertes sont encourues par l’augmentation des coûts d’exploitation.

De plus, l’utilisation d’un système modulant pour le contrôle de l’eau d’alimentation et la réduction des pics de charge du brûleur contribuent à la génération de vapeur de meilleure qualité.
Le choix d’une pompe à eau d’alimentation contrôlée par un système EFV (Entraînement à fréquence variable) permet d’économiser l’électricité.

Dans les générateurs de vapeur, la température des gaz évacués peut être entre 200 et 350 °C. Ainsi, il est important de récupérer l’énergie qu’ils contiennent.
Les économiseurs, qui nous permettent de transférer l’énergie des fumées à l’eau, ainsi que des échangeurs qui nous permettent de transférer l’énergie des gaz à l’air, devraient être des éléments indispensables des générateurs de vapeur.
Il est à noter que, lorsque la chaleur des fumées est récupérée, chaque diminution de 20 °C de la température des gaz correspond à une augmentation de l’efficacité du générateur d’environ 1%.
Par exemple, dans un générateur de vapeur, si la température des fumées est abaissée de 240 °C à 120 °C, cela permet de faire 120/20 = 6% d’économies d’énergie.

Bien qu’il n’y ait pas de pertes associées aux purges dans les générateurs de vapeur, si vous possédez un générateur de vapeur de type pyrotubulaire, l’énergie de la purge de surface et celle de fond peut être récupérée. Au moyen d’un système de récupération de la vapeur de revaporisation (ou vapeur « flash ») installé à la sortie du système de purge, la chaleur fatale est récupérée et l’eau froide est ensuite vidangée.

Dans les usines utilisant des dégazeurs, une certaine quantité de vapeur est évacuée dans l’atmosphère avec les gaz corrosifs par l’évent. Toutefois, l’énergie de cette vapeur peut être récupérée.
En utilisant des échangeurs faits de matériaux spéciaux ayant une forte résistance à la corrosion, des économies d’énergie peuvent être effectuées en récupérant l’énergie de la vapeur évacuée.

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À titre d’explications complémentaires à notre réponse à la question: « Comment puis-je produire de la vapeur de manière plus efficace ? », voici 4 façons de réduire les coûts de production de vapeur :

– Production d’eau chaude avec JetPack

Dans la plupart des fabriques, afin de répondre aux demandes énergétiques lors des pics de charge, des réservoirs d’accumulation ou des chauffe-eau à accumulation sont utilisés.
Dans de tels systèmes où un grand volume d’eau est stocké, les pertes de chaleur par rayonnement se produisent continuellement en 24 heures.
L’échangeur de chaleur tubulaire dans un chauffe-eau à accumulation a une efficacité inférieure à celle d’un échangeur à plaques, et rend les opérations de maintenance et de réparation difficiles.

En raison du risque de légionellose (maladie du légionnaire), l’eau chaude devrait être stockée à une température d’au moins 65 °C, ce qui augmente les coûts d’exploitation.
Au lieu des systèmes susmentionnés, l’utilisation du système de production d’eau chaude JetPack—qui ne nécessite pas de réservoirs d’accumulation et peut répondre aux besoins d’eau chaude lors des pics de charge—permet des économies d’énergie.

– Contrôler l’efficacité de l’isolation

Comme ils sont situés en dessous des revêtements métalliques, l’efficacité des isolants est inconnue. Il est donc essentiel de mesurer cette efficacité avec des caméras thermiques et de faire les améliorations nécessaires. Le calorifugeage des tuyauteries non isolées ainsi que l’utilisation des gaines d’isolation thermique pour valves permettent des économies d’énergie considérables.
En outre, il y a eu un intérêt significatif pour les enduits isolants pour les fabriques où l’utilisation des matériaux isolants standards n’est pas possible.

– Installer un système de récupération de la vapeur de revaporisation

La vapeur « flash » venant des lignes de retour de condensat n’a pas à être évacuée dans l’atmosphère (par l’évent du réservoir de condensat).
Au lieu de cela, la vapeur « flash » et les condensats sont séparés au moyen d’un système de récupération de vapeur « flash »—placé avant le réservoir de condensat—les condensats s’écoulent ensuite vers le réservoir avec leur énergie intacte, et l’énergie de la vapeur « flash » peut être utilisée pour le chauffage d’eau ou d’air.

– Installer un système de surveillance des purgeurs de vapeur

Quand les purgeurs ne fonctionnent pas correctement, ils peuvent rester fermés, prolongeant ainsi le temps de production dans les procédés; ou rester tout le temps ouverts, provoquant ainsi une fuite de vapeur vive.
Même si des purgeurs de la plus haute qualité sont choisis, ils peuvent fonctionner mal en peu de temps en raison d’erreurs d’installation, de coups de bélier dans les tuyaux, ou d’impuretés.
Le coût de la vapeur échappée ou des pertes de production est plus élevé que le coût des purgeurs.
Par conséquent, disposer d’un système en ligne capable de surveiller l’état des purgeurs, c’est-à-dire, si les purgeurs fonctionnent correctement est essentiel pour suivre et minimiser les pertes.

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Les générateurs de vapeur de la série SHS et le Système HUB produits par Jenesis Steam Systems sont de type aquatubulaire et contiennent 10% du volume d’eau dans les systèmes pyrotubulaires.
De plus, l’eau n’est pas statiquement stockée en dehors des tubes mais s’écoule à l’intérieur de ces derniers.

De surcroît, selon nos normes de conception, la pression maximale que les tuyaux peuvent supporter est de 250 barg aux températures de la vapeur.
Non seulement ces tuyaux spécialement conçus peuvent supporter de hautes pressions, mais ils ont aussi été conçus avec une résistance accrue à la corrosion.

Selon notre norme, les pressions de conception des générateurs de vapeur de Jenesis sont entre 3 et 10 barg. Les générateurs de vapeur peuvent être produits à pressions de conception plus élevées sur commande. De ce fait, les générateurs de vapeur de Jenesis n’ont aucun risque dexplosion.

Grâce au Système HUB, aucune limite n’est imposée sur la capacité des modules, qui sont connectés en cascade ; les chaufferies peuvent être installées en conséquence.
Avec le Système HUB, pour générer 30 t/h de vapeur, les chaufferies peuvent abriter 10 modules d’une capacité de 3 t/h chacun en cascade.

Selon les demandes, grâce à son système d’automatisation, le Système HUB peut faire fonctionner autant de modules que nécessaire tout en les maintenant à leur plus haute efficité.
Il est ausi à noter qu’en enregistrant leurs durées de fonctionnement individuels, les modules peuvent être mis en marche de manière à ce qu’ils aient la même durée de fonctionnement au bout d’une certaine période.
Un autre avantage qu’un système d’une telle flexibilité offre aux usines est que si, pour une raison quelconque, il y a un changement dans la capacité de production, les modules fonctionnent à leur efficacité maximale et selon les besoins—seul un certain nombre de modules sont mis en marche—réduisant ainsi ls coûts d’exploitation.

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L’un des paramètres les plus importants indiquant l’efficacité des générateurs de vapeur est la température des gaz ; plus la température des fumées est élevée, plus l’efficacité du générateur de vapeur est faible.
Voici 4 raisons pour lesquelles la température des gaz peut s’élever :

– En premier lieu, la conception du générateur de vapeur est essentielle. Dans les systèmes à une ou deux passes, une température élevée des fumées est attendue. Donc, idéalement, nous suggérons l’utilisation de générateurs de vapeur à 3 passes. Quel que soit le nombre de passes, le générateur doit avoir assez de surface de transfert thermique.
Un générateur de vapeur est conçu en suppsant que 1 000 kg/h de vapeur est générée pour chaque 40 m2 de surface.
Par exemple, un générateur de vapeur d’une capacité de 5 t/h ne devrait pas avoir une surface de transfert thermique inférieure à 5 x 40 = 200 m2.
S’il n’y a pas assez de surface, l’énergie des gaz ne peut pas être transférée à l’eau de manière adéquate et est rejetée quand les gaz sont évacués à de plus hautes températures.
Par conséquent, votre efficacité diminue et vos dépenses en combustibles augmente.

– L’efficacité de combustion des brûleurs est l’un des facteurs qui affectent directement la température des fumées. Il est donc avantageux de surveiller continuellement la performance du brûleur.
Parfois, afin de répondre rapidement aux pics de demande de vapeur, la combustion peut se produire avec un excès de combustible et un manque d’oxygène dans le mélange, c’est-à-dire qu’une combustion rapide mais inefficace peut avoir lieu en réponse aux demandes.
Les avantages et les inconvénients de cette méthode sont à évaluer afin de trouver des solutions plus pratiques.

En revanche, étant donné que les ajustements saisonniers des réglages du brûleur dépendent de la pression du gaz et des conditions atmosphériques au moment des ajustements, et que ces paramètres peuvent changer en quelques heures, la qualité de la combustion diminuera ; la température des fumées s’élève tandis que l’efficacité diminue.
Ainsi, la solution idéale consiste à ajuster les paramètres de combustion instantanément en surveillant la quantité doxygène dans la cheminée avec des systèmes de compensation d’oxygène.

– Un autre point crucial est l’efficacité du transfert thermique entre les gaz de combustion et l’eau. Étant donné que le tartre sur les parois des tubes affecte le transfert de chaleur, l’énergie des fumées est gaspillée ; les gaz sont évacués dans l’atmosphère sans que leur énergie ait été convenablement extraite.
L’absence de tartre dépend de la qualité de l’eau d’alimentation et de son approvisionnement continu.
De plus, l’incapacité de maintenir la conductivité à un certain niveau provoquera la formation de tartre dans les générateurs de vapeur.
Il est important que l’eau d’alimentation soit de dureté nulle et, si possible, de faible conductivité.
Si un générateur de vapeur pyrotubulaire est utilisé, ses purges devraient être effectuées au moyens de systèmes de purge automatiques.

– Si toutes les conditions optimales sont remplies, c’est-à-dire, si la combustion est de haute qualité avec des systèmes de compensation d’oxygène ; si l’eau est de haute qualité grâce aux systèmes d’osmose inverse ; et que la surface de transfert de chaleur est suffisante, l’énergie des gaz à haute température devrait être extraite au moyen d’un économiseur.
Il est possible d’augmenter l’efficacité de 5 à 8% avec des économiseurs à ou sans condensation.

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Dans les usines sans dégazeurs, la température du réservoir de condensat devrait être entre 80 et 90 °C.
À des températures inférieures ou égales à 80 °C, une grande quantité d’oxygène (O2) est dissoute dans l’eau. L’ O2, entrant dans le système avec l’eau, entraîne la corrosion des composants internes du générateur de vapeur, réduisant ainsi la durée de vie du système. Ceci est un énorme risque et encourt une augmentation des coûts.
Alors que les réducteurs d’oxygène peuvent être utilisés pour neutraliser l’O2 dans le réservoir de condensat, la quantité de produits chimiques à doser augmente vu que la teneur en O2 augmente paraboliquement aux températures en dessous de 80 °C. L’ajout d’une quantité excessive de produits chimiques à l’eau augmente les coûts et entraîne une saturation rapide de l’eau.
Pour que les produits chimiques soient efficaces, l’eau saturée doit être vidangée— cest-à-dire, le volume de purge augmente—et remplacée par de l’eau fraîche.
Les coûts d’exploitation augmenteront vu que l’eau vidangée est chaude et traitée. Ainsi, les températures en dessous de 80 °C ne sont pas raisonnables.

Les températures au-dessus de 90 °C sont également indésirables en raison de la cavitation potentielle des pompes à eau d’alimentation ; les pertes de chaleur par rayonnement du réservoir de condensat augmenteront et la durée de vie de la pompe sera raccourcie.
Si votre thermomètre n’est pas défectueux, la température du réservoir de condensat peut s’élever pour 4 raisons principales :

– Il est possible qu’en raison de fuites dans les purgeurs, non seulement les condensats chauds et de la vapeur « flash » parviennent au réservoir de condensat, mais aussi de la vapeur vive.
Les purgeurs défectueux peuvent entraîner des pertes considérables aux procédés, augmenter la température du réservoir de condensat, et endommager les pompes à eau d’alimentation.
De ce fait, les purgeurs devraient être régulièrement surveillés et contrôlés, et les fuites devraient être réparées de manière adéquate.

– Un autre problème est que les opérateurs ouvrent les lignes de dérivation des purgeurs dans le but de réduire le temps de fonctionnement des procédés et résoudre le problème de vapeur humide. Les opérateurs qui optent pour cette approche ne se rendent pas compte des dommages qu’ils provoquent, notamment dans le cas où les purgeurs ont été incorrectement choisis ou sont défectueux.
Ainsi, il est important de s’assurer que les opérateurs soient bien formés, que les purgeurs appropriés soient choisis, et que les purgeurs fonctionnent normalement.

– En raison de la défaillance du système de contrôle de l’eau d’alimentation, avec seulement des condensats s’écoulant dans le réservoir et de l’eau fournie manuellement à certains intervalles de temps, la température du réservoir de condensat varie dans une large gamme de valeurs.
Par conséquent, il est essentiel de s’assurer que le contrôleur de niveau d’eau fonctionne correctement.

– Un autre point crucial à considérer est l’évent du réservoir de condensat ; il est peut-être mal dimensionné ou est fermé.
Les réservoirs de condensat doivent être à la pression atmosphérique. Dans le cas de systèmes de réservoirs fermés, c’est-à-dire des réservoirs pressurisés, tous les procédés ainsi que les purgeurs doivent être conçus en conséquence.
Comme 99 % des fabriques sont faciles à opérer, elles sont conçues avec un système de condensat ouvert.
De ce fait, il est recommandé que la vapeur de revaporisation— qui provient des condensats chauds dans les lignes de retour, dans un milieu à basse pression—soit séparée au moyen d’un système de récupération placé avant le réservoir de condensat.

Pour les fabriques dépourvues du système susmentionné, la vapeur « flash » doit être évacuée dans l’atmosphère par l’évent du réservoir de condensat. À cet égard, le diamètre de l’évent doit être choisi de sorte que la vapeur « flash » ne s’accumule pas à l’intérieur du réservoir mais est totalement déchargée. Sinon, la température et la pression dans le réservoir augmenteront.

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La qualité de l’eau est essentielle à la génération de vapeur ; elle affecte le bon fonctionnement, l’efficacité, et même la durée de vie du système.
Lorsque l’eau passe de l’état liquide à l’état gazeux, c’est-à-dire, lors d’un changement de phase, étant donné que les particules solides contenues dans l’eau ne peuvent pas être transportées avec la vapeur lorsque cette dernière sort du générateur, les particules solides s’accumulent dans l’eau restante.

En cas de transport d’eau dans le système, lesdites impuretés sont contenues dans les gouttelettes d’eau dans la vapeur et peuvent pénétrer dans les procédés. Les particules solides transportées par l’eau peuvent se déposer sur les surfaces de transfert de chaleur, entraînant une diminution de l’efficacité ainsi que le dysfonctionnement des purgeurs.
Nous parlons de pertes d’énergie considérables ; même une couche de tartre d’1 mm d’épaisseur—ce qui peut paraître insignifiant à l’œil nu—peut causer une baisse de 8% de l’efficacité.
Pour les raisons susmentionnées, de l’eau de dureté nulle devrait être fournie à tous les générateurs de vapeur pour éviter la formation de tartre.

Les particules solides qui restent dans les générateurs de vapeur s’accumulent au fil du temps sur les parois internes, réduisant ainsi l’efficacité, provoquant la corrosion, et induisant des contraintes thermiques sur la structure.
Ainsi, la quantité de particules solides—qui augmentent la conductivité électrique de l’eau—doit être maintenue en dessous des limites tolérables au moyen de systèmes de purge automatiques.
Cependant, étant donné qu’une quantité importante d’eau chaude est vidangée, c’est-à-dire, de l’énergie est gaspillée lors des purges, il devrait y avoir un système de récupération de chaleur fatale à la sortie du système de purge, ou bien le volume de purge devrait être réduit.

Une façon de réduire le volume de purge est par osmose inverse.
Avec l’élimination des particules solides dans l’eau d’alimentation et la réduction de la conductivité à des niveaux très bas (5-25 ppm), l’accumulation des particules solides dans le générateur de vapeur
diminuera considérablement et la quantité de purge sera minimisée.
Il est donc impératif que de l’eau de dureté nulle soit alimentée aux générateurs de vapeur. Idéalement, nous recommandons que l’eau d’alimentation ait une dureté nulle et une faible conductivité.

Un autre point critique est l’élimination des gaz dissous tels que l’oxygène et le dioxyde de carbone dans l’eau. Étant donné que ces gaz sont hautement corrosifs, ils doivent être éliminés avant que l’eau ne soit pompée vers le générateur de vapeur. Ceci peut être accompli de deux manières: en utilisant des dégazeurs thermiques (conventionnels)—chauffer l’eau avec de la vapeur vive, les gaz et une certaine quantité de vapeur sont ensuite rejetés dans l’atmosphère—ou en utilisant des réducteurs d’oxygène tout en maintenant la température du réservoir de condensat au-dessus de 80 °C.

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Par rapport aux chaudières, les générateurs de vapeur sont en fait des chaudières aquatubulaires à capacité relativement faible.
Dans les deux modèles, des brûleurs de même type et de même capacité peuvent être utilisés.
S’ils sont correctement conçus, de la vapeur sèche de haute qualité peut être générée dans les chaudières pyrotubulaires et aquatubulaires.
De la vapeur peut être produite au moyen de ces chaudières, et ladite vapeur peut être utilisée dans tous les secteurs.
Quel que soit le type d’industrie, les générateurs de vapeur sont capables, à pression constante, de générer de la vapeur de haute qualité.

Les procédés ou insustries peuvent avoir des habitudes de consommation de vapeur différentes. Ceci peut affecter le choix de la capacité selon les demandes maximales calculées et le temps de fonctionnement. Dans tous les cas, des générateurs pyrotubulaires et aquatubulaires peuvent être utilisés.

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Lorsque nous réduisons la pression de fonctionnement du générateur de vapeur, 4 situations s’ensuivent:

Premièrement, si parmi les générateurs de vapeur, vous utilisez ceux de type aquatubulaire, réduire la pression de fonctionnement n’affecte pas la qualité de la vapeur.
En revanche, dans les systèmes pyrotubulaires, si la pression de fonctionnement est inférieure de 20% à la pression de conception, la génération de vapeur humide augmente à cause de changements relatifs du niveau d’eau.
Dans ce cas, des problèmes tels que l’érosion, la corrosion, les coups de bélier, et la baisse d’efficacité se posent.
Dans toute l’usine, ces problèmes peuvent survenir de manière imprévue ou imprévisible.

Deuxièmement, lorsque la pression de la vapeur diminue, la quantité d’énergie nécessaire pour générer de la vapeur, c’est-à-dire la quantité de combustible nécessaire diminue. Cependant, cette baisse de consommation de combustible peut être inférieur aux attentes.
Par exemple, si vous souhaitez utiliser une chaudière dont la pression de fonctionnement est de 10 barg (hg = 2 781,7 kJ/kg) à 6 barg (hg = 2 763,5 kJ/kg)—vu que 6 barg est la pression maximale requise par vos procédés, la quantité de combustible nécessaire ne diminuera que de (2 781,7 – 2 763,5)/2 781,7 = 0,0066, soit 0,66%.

Troisièmement, abaisser la pression fera également baisser la température ; par exemple, alors que la température de saturation est de 184 °C à 10 barg, elle est de 165 °C à 6 barg.
Ainsi, si la température de la vapeur allant aux procédés diminue, l’efficacité des procédés diminuera également.
Veuillons nous rappeler de l’expression Q=U×A×ln⁡(∆T).
Dans cette expression, si la différence de température ∆T est diminuée, la quantité de chaleur transférée diminuera également car la surface (A) et le coefficient de transfert (U) restent constants.
Dans notre exemple précédent, où la pression de fonctionnement est de 6 barg au lieu de 10 barg, la température va également baisser de (184 – 165)/184 = 0,1033, soit 10%.
Cela signifie que votre procédé prendra 10 % plus de temps et votre capacité de production est réduite de 10%.

Un autre point essentiel est que, si les lignes de vapeur et de condensat on été conçues pour hautes pressions, votre installation ne peut pas être en mesure de transporter la capacité de vapeur requise, quand la pression de fonctionnement est diminuée. En effet, le diamètre des tuyaux doit être agrandi quand la pression baisse. Sinon, la vapeur dont la vitesse a dépassé les limites autorisées provoque plus d’érosion et de coups de bélier. De plus, à cause de la vitesse élevée, la chute de pression augmente, tout comme les pertes dans l’usine.

Donc, voilà ce que nous recommandons : la pression de fonctionnement des générateurs de vapeur ne doit pas être réduite ; les générateurs de vapeur devraient fonctionner à la pression à laquelle ils ont été conçus ; la vapeur doit être acheminée à haute pression vers les procédés, la pression de la vapeur doit alors être réduite au moyen d’un réducteur de pression installé à proximité des procédés.

Pour obtenir de plus amples détails, veuillez nous appeler au numéro (+90) 212 595 16 56 ou à l’adresse e-mail teknik@jenesis.com.tr.

Les gaz corrosifs tels que l’oxygène (O2) et le dioxyde de carbone (CO2) dans l’eau d’alimentation doivent être éliminés avant que l’eau ne soit alimentée au générateur de vapeur. Ceci peut se faire de deux manières. La première méthode consiste à chauffer les condensats ; le CO2 aura été éliminé à la température de 65 °C et l’O2 à 102 °C. La seconde méthode consiste à utiliser des produits chimiques pour neutraliser ces gaz corrosifs.

La température des condensats, sauf dans quelques secteurs, en raison d’un taux de retour de condensats élevé, peut atteindre 70–90 °C. Dans ce cas, tout le CO2 aura été éliminé. Il est alors nécessaire d’éliminer l’O2 et de le rejeter.

Lorsque des dégazeurs thermiques ou conventionnels sont utilisés, la température des condensats est élevée à 105 °C en injectant de la vapeur vive dans le dispositif.
Afin d’éviter la cavitation dans les pompes à eau d’alimentation, le dégazeur doit être situé à au moins 5 m au-dessus de la pompe.
Dans ce cas, une chaufferie d’une hauteur d’au moins 10 m est nécessaire. Si la hauteur de la chaufferie s’avère insuffisante, un dégazeur compact (moderne) peut être utilisé.
Le dégazeur compact, un système dans lequel un dôme de dégazage est ajouté au réservoir de condensat, fonctionne à la température de ce dernier. Cependant, il se distingue par deux paramètres essentiels: une pression de fonctionnement constante et une distribution homogène de température.
Alors que la température peut atteindre 105 °C dans les dégazeurs conventionnels, les condensats sont maintenus à une température constante entre 85 et 90 °C dans les dégazeurs compacts.
Dans les dégazeurs conventionnels, tout l’O2 est éliminé et rejeté avec une faible quantité de vapeur. En revanche, dans les dégazeurs compacts, l’O2 restant dans le réservoir—dont la température est entre 80 et 90 °C —est éliminé au moyen de capteurs d’oxygène.

Par exemple, pour une usine équipée d’un générateur de vapeur d’une capacité de 5 t/h, comparer le coût d’investissement initial et les coûts d’exploitation entre les deux options nous aidera à décider.

Le coût d’investissement initial est élevé pour les dégazeurs conventionnels.
Le coût d’un réservoir sous pression distinct et d’un dôme de dégazage en acier inoxydable variera d’une entreprise à une autre, mais avec tous les accessoires associés, s’élèvera à environ 15 000-20 000 €.
Les coûts d’exploitation peuvent être divisés en deux : les pertes par rayonnement et le coût de la vapeur évacuée. Les pertes par rayonnement à cause d’un dôme de dégazage distinct devraient être ajoutés aux coûts d’exploitation.
Considérons la bâche d’un dégazeur, d’une capacité de 5 m³. Fermant toutes ses vannes et supposant qu’au bout d’une heure, la température aura baissé de 105 °C à 100 °C :
Q=m ×c×(T_2-T_1 )=5 000 ×1×(105-100)=25 000 kcal en 1 h, soit 25 000 kcal/h. Le débit de gaz naturel correspondant est de: ((25 000 kcal⁄h))⁄((8 250×0,9)=3,37 m^3⁄h).

Si nous prenons 0,25 € comme le prix du gaz naturel et supposons que le système sera utilisé 20 heures par jour, 300 jours par an, on obtient : 3,37×0,25×20×300=5 055 €⁄an.
Le coût approximatif annuel des pertes d’énergie par rayonnement des parois du dégazeur peut être évalué avec cette méthode.

La quantité de vapeur evacuée à travers la soupape de décharge peut être estimée de la manière suivante. En général, une soupape de décharge DN25 est utilisée, elle est entièrement manuelle et doit être laissée partiellement ouverte.
La vapeur sortant de la soupape va monter d’au plus 50–100 cm, et en fonction du courant d’air, s’échappera à gauche ou à droite.
Ainsi, bien que de la vapeur soit déchargée, l’O2 qu’elle contient est aussi évacué.

Bien qu’une soupape DN25 varie d’un fabricant à l’autre, nous pouvons prendre 12 comme la valeur moyenne du Kv. De plus, en supposant qu’environ 1/3 de la soupape est ouverte, on peut prendre 4 comme la valeur approximative du Kv.
Si vous avez des données plus spécifiques à propos de votre usine, vous pouvez obtenir des valeurs plus précises avec les formules suivantes.

Nous savons que notre dégazeur classique fonctionne à une pression d’au moins 0,2 barg. Dans ce cas :
M =12 ×Kv ×P_(1 ) √(〖1-5,67(0,42-χ)〗^2 ) χ=((P_1-P_2 ))⁄P_1 bara
On peut déterminer à partir de ces formules que 46 kg/h de vapeur sera évacuée.
Supposant qu’une tonne de vapeur coûte 20 €, et que le générateur fonctionne 20 heures par jour et 300 jours par an, le coût s’élève à 46/1 000 x 20 x 20 x 300 = 5 520 €/an.

Dans ce scénario, le coût d’investissement initial du dégazeur classique peut atteindre 20 000 €, avec des coûts d’exploitation annuels jusqu’à 10 000 €.

Comme deuxième alternative, des estimations devraient être faites pour les usines utilisant des dégazeurs compacts ou pour celles dont les réservoirs de condensat sont déjà à une température entre 80 et 90 °C.

Si seulement un réservoir de condensat est utilisé, il n’y a pas de coût d’investissement initial. Comme il n’y aura pas de réservoir de stockage supplémentaire, il n’y aura pas de pertes par rayonnement.

Si les usines utilisent un dégazeur compact, le coût d’investissement initial est d’environ 10 000 €. Il n’yaura pas de pertes par rayonnement supplémentaires car le dégazeur est installé au-dessus du réservoir de condensat.

Des produits chimiques sont nécessaires pour neutraliser l’O2 dissous dans l’eau. En supposant que notre réservoir de condensat est à 85 °C, pour neutraliser la quatité d’O2 restante, selon nos réunions avec des fabricants de produits chimiques, pour une capacité de vapeur de 5 t/h et un taux de retour de condensat de 80%, il a été évalué que nous devons en outre doser des produits chimiques à 0,23 €/h.

En supposant que les opérations durent 20 heures par jour et 300 jours par an, les coûts associés aux réducteurs d’O2 s’élèvent à 0,23 x 20 x 300 = 1 380 €/an.

À l’aide des calculs et approximations précédents, on peut se décider sur l’utilisation d’un dégazeur pour l’usine.

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Lors de la création d’une usine, il est très difficile de déterminer la capacité de vapeur en raison de contraintes techniques et des conditions futures.
Plus précisément, les coûts élevés associés à l’utilisation de grandes chaudières sont difficiles pour les usines dont les capacités de production ont considérablement diminué à cause de circonstances exceptionnelles telles qu’une pandémie.
Dans cet article, nous examinerons les types de générateurs dans les systèmes à vapeur, leurs réponses aux pics de demande, et le stockage de vapeur.

Lorsque l’on détermine les besoins en vapeur des procédés, la consommation de vapeur lors de la première mise en service et les futures charges thermiques sur les lignes de vapeur et les pocédés eux-mêmes doivent être prises en compte.

Si ces charges supplémentaires ne sont pas incluses dans la détermination de la capacité de vapeur, il est convenable d’accepter dès le début que le temps de démarage sera plus long.
Un autre point essentiel à considérer est qu’au lieu des capacités horaires nominales indiquées dans les catalogues des fabricants, les demandes maximales instantanées doivent être prises en compte tout en considérant le temps de consommation de vapeur—selon les spécifications des procédés.

Détermination des pics de demande de vapeur:
Il sera plus facile de comprendre le sujet à l’aide d’un exemple.
Supposons que, selon le catalogue du fabricant, un procédé consomme 100 kg de vapeur par heure.
Cependant, en pratique, dans un délai d’une heure, après avoir consommé de la vapeur en 10 minutes, acquisition/décharge de produits, dosage de détergents ou autres produits chimiques, rinçage, attente, etc . peuvent avoir lieu au cours des 50 minutes restantes.

Malgré la capacité de 100 kg/h, en pratique, pour être capable de fournir 100 kg de vapeur en 10 minutes au procédé, ce dernier devrait pouvoir consommer instantanément 100 kg x 60 min /10 min = 600 kg/h, et la capacité du générateur de vapeur devrait être spécifiée en conséquence.

Si chaque procédé est conçu selon les données du catalogue, dans la pratique, le temps de chauffage augmentera, prolongeant ainsi le temps de fonctionnement et diminuant la capacité quotidienne de poduction.

Avec une démarche simple, si la consommation instantanée de vapeur du procédé est de 600 kg/h comme dans l’exemple précédent, si nous suivons la même procédure, on constatera qu’il ne serait pas judicieux d’investir dans un générateur de vapeur d’une capacité de 6 000 kg/h dans une usine abritant 10 procédés.
Effectivement, parmi ces 10 procédés, le nombre de ceux avec des temps de consommation coïncident, c’est-à-dire 10 minutes, doit être préalablement connu.
En outre, les possibles chevauchements des demandes instantanées de vapeur des procédés doivent être examinés.
En étudiant ces cas, le temps de fonctionnement, la durée des demandes instantanées, ainsi que les effets des actions des opérateurs vis-à-vis du chevauchement doivent être considérés.

Il est primordial de choisir des générateurs de vapeur capables de répondre à la variabilité dans les usines où les il y a de hauts pics de demande.
Les pics de demande peuvent durer quelques minutes ou entre 10 et 15 minutes selon les caractéristiques des procédés.
Investir dans une grande chaudière pour répondre aux pics de demande d’une durée de 10–15 minutes est très coûteux. En plus, les coûts d’exploitation augmenteront en raison d’inefficacité—étant donné que la chaudière fonctionne à des capacités bien inférieures à sa capacité réelle durant toute sa durée de vie.
Maintenant, il s’avère nécessaire d’examiner les caractéristiques et les comportements des chaudières Scotch—qui sont les préférées dans l’industrie—et des générateurs de vapeur lors des pics de demande.

Comportements de différents types de chaudières lors des pics de demande:
Les chaudières Scotch sont munies d’un réservoir dans lequel de la vapeur est stockée. De plus, un grand volume d’eau est stocké dans leur corps. En revanche, les générateurs de vapeur ne contiennent qu’une fraction (1/10) dudit volume d’eau et le stockage de vapeur est presque inexistant.
Par exemple, supposons qu’une chaudière Scotch d’une capacité de 5 t/h, fonctionnant à 6 barg, stocke environ 8 m³ de vapeur et 15 m³ d’eau, ceci varie selon la marque et la conception.
Dans les mêmes conditions de fonctionnement, une véritable chaudière aquatubulaire, c’est-à-dire un générateur de vapeur, contient 0,3 m³ de vapeur et 1,5 m³ d’eau.

Il est à noter que, comme le volume massique de la vapeur est très faible, exprimer les volumes de vapeur en termes de masses a peu d’importance.
Par exemple, à 6 barg, le volume massique de la vapeur est de 0,272 m³/kg ; en d’autres termes, 1 kg de vapeur à 6 barg occupe un volume de 0,272 m3.
Dans ce cas, pour la chaudière d’une capacité de 5 t/h dans notre exemple, la masse de vapeur stockée est de is (8 m³) / (0,272 m³/kg) = 29,4 kg.
Un générateur de vapeur d’une capacité de 5 t/h peut stocker environ 30 kg de vapeur pour (30 kg / 5 000 kg) x 3 600 s = 21,6 s.
En d’autres termes, en cas de pics de demande, la quantité de vapeur stockée dans les chaudières ne suffira que pour 22 s.
Comme les pics de demande dureront plus de 22 s, cette fois-ci, le brûleur doit fonctionner à sa capacité maximale et les 15 m³ d’eau dans la chaudière doivent être chauffés et évaporés.
Ceci indique que la chute de pression dans une chaudière lors des pics de demande se prolongera pour une longue période et il faudra plus de temps pour atteindre la pression de fonctionnement.

Quant aux chaudières aquatubulaires (générateurs de vapeur), la quantité de vapeur stockée lors des pics de demande est moindre et, par la même méthode de calcul, on constate que la quantité de vapeur stockée ne suffira même pas pour 1 s lors des pics de demande.
Par conséquent, prenant les valeurs dans nos exemples comme références, la chute de pression commencera 21 s plus tôt que celle des chaudières.
Néanmoins, toujours se référant aux valeurs précédentes, on peut dire que les chaudières pyrotubulaires comme les chaudières aquatubulaires (générateurs de vapeur) subiront une chute de pression de plus de 22 s lors des pics de demande en vapeur.

Étant donné que les chaudières aquatubulaires (générateurs de vapeur) contiennent 1/10 du volume d’eau contenu dans les chaudières pyrotubulaires, par rapport à ces dernières, on peut atteindre la pression de fonctionnement 10 fois plus vite et en peu de temps.

Méthodes d’accumulation de vapeur:

Parfois, dans les usines où les chaudières n’ont pas une capacité suffisante ou ne peuvent pas répondre aux pics de demande, il peut être souhaitable d’avoir des réservoirs de stockage de vapeur.
Par exemple, pour stocker 1 t de vapeur à 6 barg, un volume de 1 000 kg x 0,272 m³/kg = 272 m³ est nécessaire.
Un réservoir d’un tel volume causera non seulement des coûts d’investissement initial et d’exploitation très élevés, mais également sera difficile à accueillir.

Lorsque de tels besoins se présentent, il est plus raisonnable de concevoir des systèmes appelés accumulateurs de vapeur qui génèrent de la vapeur en chauffant une certaine quantité de l’eau qu’ils contiennent, en cas de chute de pression.

Bien que de la vapeur à relativement haute pression soit insufflée dans l’accumulateur et soit habituellement utilisée, à cause de la chute de pression lors des pics de charge, de la vapeur à basse pression (vapeur « flash ») est également générée, en raison de l’évaporation de l’eau dans le réservoir.
Plus la différence de pression et le volume d’eau dans les accumlateurs sont larges, plus de la vapeur « flash » peut être générée.
Cette méthode, spécialement conçue pour un procédé donné et souvent utilisée dans le secteur EPS, peut s’avérer avantageuse dans d’autres secteurs.

Changements de la qualité de vapeur lors des pics de demande:
En bref, il n’est pas correct de dire que les chaudières ont assez ou plus de vapeur stockée. Cependant, on peut dire que, lors des pics de demande, les chaudières aquatubulaires (générateurs de vapeur) ont un temps de réponse plus court et peuvent atteindre la pression de fonctionnement en peu de temps.

Étant donné qu’elles ont un temps de réponse rapide, fonctionnent à basses pressions, et peuvent rapidement atteindre la pression de fonctionnement, les chaudières aquatubulaires (générateurs de vapeur) sont plus avantageuses ; surtout considérant que de la vapeur de basse qualité est générée lors des pics de demande à cause de la chute de pression, et que de la vapeur humide sort des chaudières pyrotubulaires.

Pour que les générateurs de vapeur répondent adéquatement aux changements soudains, ils doivent être équipés d’un très bon système d’automatisation et sont dotés d’une grande surface de transfert de chaleur. If faut aussi s’assurer que tous les accessoires sont connectés et synchronisés.
Dans les générateurs de vapeur classiques où certains de ces critères ne sont pas remplis, de la vapeur humide est générée non seulement lors des pics de charge, mais aussi dans les conditions de fonctionnement normales.

Chaudières pyrotubulaires à capacité flexible:

Les explications précédentes ont montré que la détermination de la capacité de vapeur requise est fondamentale. Étant donné que l’achat d’un générateur de vapeur est un investissement ponctuel, il s’agit généralement d’un investissement énorme compte tenu des opérations à long terme.
Lorsque les opérations ne se déroulent pas comme prévu, des coûts dexploitation élevés sont encourus en raison de la faible efficacité et du coût élevé de la chaudière ; parfois, les coûts d’exploitation peuvent même dépasser les coûts d’investissement initial.
D’un autre côté, si la capacité de la chaudière est insuffisante, d’énormes investissements peuvent s’avérer nécessaires pour acquérir une chaudière de haute capacité.

Le système modulaire de génération de vapeur dénommé « Système HUB », capable de générer de la vapeur de manière flexible, est de plus en plus préférable.
Le système est constitué de modules de dimensions relativement réduites, qui peuvent être achetés en fonction des nécessités.
Selon les besoins, grâce à son système d’automatisation, le Système HUB peut faire fonctionner un nombre de modules autant que nécessaire, tout en les maintenant à leur plus haute efficacité.
De plus, il est à noter qu’en enregistrant leurs temps de fonctionnement individuels, les modules peuvent être opérés de telle sorte qu’ils auront eu le même temps de fonctionnement au bout d’un certain temps.
Un autre avantage qu’un tel système offre aux usines est que, si, pour une raison quelconque, il y a un changement dans la capacité de production, les modules sont opérés à leur efficacité maximale et en fonction des demandes—seul un certain nombre de modules fonctionnent pour générer la capacité de vapeur souhaitée—réduisant ainsi les coûts d’exploitation.

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