Le défi de la gestion de l'encrassement
Même les échangeurs de chaleur en PTFE, avec leur faible énergie de surface et leur faible résistance à l'encrassement, finissent par accumuler des dépôts dans les processus à forte charge en solides, à précipités collants ou à tendance à l'entartrage. Lorsque l'encrassement réduit le transfert de chaleur en dessous des niveaux acceptables, la réponse traditionnelle consiste à vider le réservoir, à retirer ou à accéder à l'échangeur de chaleur et à nettoyer manuellement les surfaces des tubes. Cet événement de maintenance consomme 4 à 8 heures de temps de production.
Un système de nettoyage par pulvérisation intégré-un réseau de-buses de pulvérisation de petit diamètre intégrées à la structure de support de l'échangeur thermique-permet un nettoyage automatisé sans vidange du réservoir. À un intervalle programmé, ou lorsque le coefficient de transfert thermique descend en dessous d'un seuil, le système de pulvérisation s'active. La solution de nettoyage est pompée à travers les buses, qui dirigent des jets à grande vitesse sur les surfaces des tubes. Les jets délogent les dépôts qui se déposent au fond du réservoir ou sont évacués par le système de filtration du réservoir. Le cycle de nettoyage se termine en 15 à 30 minutes sans interrompre la production.
La conception du système de pulvérisation
Les buses de pulvérisation sont fabriquées en PTFE ou en PVDF et sont montées sur des barres de pulvérisation dédiées intégrées au châssis support de l'échangeur thermique. Les barres de pulvérisation sont parallèles aux rangées de tubes, positionnant les buses entre les tubes adjacents. Chaque buse dirige un jet plat-en éventail ou un jet solide-sur une ou plusieurs surfaces de tube.
Les buses sont connectées à un collecteur d'alimentation en solution de nettoyage qui sort du réservoir par une pénétration dédiée ou partage la pénétration existante du réservoir de l'échangeur thermique. Pendant le fonctionnement normal du chauffage, le collecteur de nettoyage est isolé et vide. Au cours d'un cycle de nettoyage, la solution de nettoyage est pompée depuis un réservoir externe via le collecteur jusqu'aux buses.
La solution de nettoyage est choisie en fonction de la composition attendue des dépôts. Pour les dépôts solubles dans l'eau, de l'eau chaude ou du condensat de vapeur à basse pression-est suffisant. Pour les dépôts de tartre, une solution acide diluée (acide chlorhydrique ou sulfamique inhibé) est utilisée. Pour les dépôts organiques, un détergent ou une solution caustique douce est efficace. La résistance chimique universelle du PTFE permet d'utiliser n'importe quel produit chimique de nettoyage sans souci de corrosion.
| Paramètre de nettoyage par pulvérisation | Spécification |
|---|---|
| Matériau de la buse | PTFE ou PVDF |
| Type de buse | Ventilateur plat-(angle de pulvérisation de 45 à 90 degrés) |
| Espacement des buses | 100-200 mm le long de la barre de pulvérisation |
| Disposition des barres de pulvérisation | Parallèle aux rangées de tubes ; entre des plans de tubes adjacents |
| Fourniture de solution de nettoyage | Pompe et réservoir externes ; connexion par pénétration de réservoir dédiée |
| Pression de la solution de nettoyage | 2-5 barg à l'entrée de la buse |
| Vitesse du jet à la surface du tube | 5-15 m/s |
| Durée du cycle de nettoyage | 15-30 minutes |
| Fréquence du cycle de nettoyage | Hebdomadaire à mensuel (en fonction du processus-) |
| Méthode de contrôle | Minuterie-basée ou déclenchée par une baisse de la valeur U- |
La logique de contrôle automatisé
Le système de nettoyage est contrôlé par l'automate de l'installation ou par un contrôleur dédié. Deux modes de déclenchement sont disponibles : basé sur une minuterie-et basé sur des conditions-.
En mode minuterie-, les cycles de nettoyage sont lancés selon un programme fixe-tous les lundis matins ou tous les 14 jours-en fonction du taux d'encrassement connu du processus. L'horaire est ajusté à mesure que l'expérience opérationnelle s'accumule.
En mode basé sur les conditions, le coefficient de transfert de chaleur global (valeur U{{1}) est surveillé en permanence à partir du débit de vapeur, de la pression de la vapeur, des températures d'entrée et de sortie du fluide de traitement et de la surface connue de l'échangeur de chaleur. Lorsque la valeur U-diminue d'un pourcentage prédéfini par rapport à la ligne de base propre-généralement de 10-15 %, un cycle de nettoyage est déclenché. Cette approche nettoie uniquement lorsque cela est nécessaire, minimisant ainsi la consommation de solution de nettoyage et évitant les interruptions inutiles.
Une approche combinée utilise une planification basée sur une minuterie-avec un remplacement basé sur des conditions- : l'échangeur est nettoyé selon un calendrier minimum, avec des nettoyages supplémentaires déclenchés si la valeur U-se dégrade plus rapidement que prévu.
Fonctionnalités anti-colmatage des buses
Les buses de pulvérisation en service d'encrassement sont susceptibles de se boucher. Les buses en PTFE intègrent plusieurs fonctionnalités anti-colmatage. L'orifice de la buse est suffisamment grand (diamètre de 1,5 à 3,0 mm) pour laisser passer les petites particules susceptibles de pénétrer dans la solution de nettoyage. Un filtre dans la conduite d'alimentation en solution de nettoyage capture les particules plus grandes que la moitié du diamètre de l'orifice.
Pendant le fonctionnement normal du chauffage, les buses sont vides et exposées au fluide de procédé. Une petite purge continue d'eau propre ou d'air à travers les buses pendant le chauffage empêche le fluide de traitement de pénétrer dans les orifices des buses et de déposer des solides qui pourraient les obstruer lors du prochain cycle de nettoyage. Le débit de purge est minimal : 0,1 à 0,2 L/min par buse.
Résumé
Les échangeurs de chaleur en PTFE dotés de buses de nettoyage par pulvérisation intégrées permettent un nettoyage automatisé-in situ des faisceaux de tubes sans vidange du réservoir ni intervention manuelle. Les barres de pulvérisation intégrées au cadre de support dirigent des jets de nettoyage à haute vitesse-sur les surfaces des tubes. Un contrôle basé sur une minuterie-ou sur des conditions-déclenche des cycles de nettoyage qui se terminent en 15 à 30 minutes. Le système prolonge l'intervalle entre les arrêts de nettoyage manuel et maintient les performances de transfert de chaleur dans une bande étroite, améliorant ainsi à la fois la disponibilité de la production et la cohérence du processus.
Une assistance technique pour la conception intégrale de l'échangeur de chaleur en PTFE pour le nettoyage par pulvérisation est disponible sur présentation de la chimie du fluide de procédé, de la composition et du taux de dépôt d'encrassement, des dimensions du réservoir et des utilitaires de solution de nettoyage disponibles.
