Volume 23, numéro 3, septembre 2009

Efficacité, productivité et qualité augmentées chez Sanimax grâce à un système de retour de condensat pressurisé

Entreprise spécialisée dans l’équarrissage de résidus de porc et de volaille, l’usine Sanimax de Montréal a modifié son réseau de retour de condensat nécessaire aux procédés. En plus des gains importants en efficacité, Sanimax constate qu’avec un système de retour de condensat pressurisé, elle augmente le niveau de qualité de ses produits ainsi que la productivité de son entreprise.

Pour produire de la vapeur à une pression donnée, il faut de la chaleur sensible (énergie) pour élever la température de l’eau au point d’ébullition, puis de la chaleur latente pour l’évaporer. Le point d’ébullition varie en fonction de la pression de l’eau.

Dans un réseau de vapeur standard, une fois que la vapeur a été utilisée, elle est retournée sous forme liquide (condensat) à la chaudière par le biais d’un réservoir de condensat.

Une fois que la vapeur se condense et passe de l’autre côté du purgeur, elle se retrouve à une température au-dessus du point d’ébullition. De la chaleur sensible (énergie) se dégage sous forme de vapeur de dépressurisation (flash steam) afin que la température de l’eau diminue au point d’ébullition à la pression donnée.

Ce phénomène engendre l’évacuation d’une grande quantité de vapeur par l’évent du réservoir de condensat. C’est alors qu’il y a perte d’énergie et, dans certains cas, celle-ci peut être très importante, particulièrement dans un réseau de vapeur à haute pression.

Pour éviter cette perte, il existe certaines technologies dont celle utilisant un retour de condensé sous pression appelée « système zéro-flash ».

Projet Sanimax

Système d’alimentation d’eau à haute pression des chaudières à vapeur

Évent de vapeur du réservoir de condensat avant l’implantation du projet

Unité de retour de condensat « zéro-flash » installé sur le système

L’usine de Montréal du groupe Sanimax est spécialisée en équarrissage de résidus de porc et de volaille. L’équarrissage est un service permettant d’éviter que les sous-produits d’animaux de l’industrie agroalimentaire ne se retrouvent dans les sites d’enfouissement ou ne soient éliminés illégalement. Sanimax récupère ces résidus et les transforme en divers produits utiles : biodiesel, gras purifiés, farines protéinées, etc. La plupart des procédés nécessaires à l’équarrissage sont fortement énergivores, nécessitant de la vapeur à haute pression : évaporation, cuisson, séchage.

La firme GCI experts en énergie, spécialisée en ingénierie des systèmes de production de vapeur, fut mandatée pour analyser certains problèmes importants relativement au réseau de vapeur/condensat alimentant les procédés d’évaporation, de cuisson et de séchage, soit : le manque de capacité du réseau de retour de condensat, le manque de capacité de certains échangeurs de chaleur du procédé, le débordement fréquent du réservoir de condensat et la non-fiabilité des pompes d’eau d’alimentation des chaudières à vapeur. À la suite de cet examen, plusieurs solutions ont été analysées. Sur la base des recommandations de la firme GCI, l’équipe de Sanimax a décidé de transformer ce problème en occasion d’investir dans un système qui permettrait de générer d’importantes économies d’énergie : le système de retour de condensat pressurisé « zéro-flash ».

Le système « zéro-flash » est une approche de retour de condensat éliminant complètement la vapeur de détente, qui est de l’énergie perdue dans les systèmes ouverts de retour de condensat. Dans ce système, l’habituel purgeur à vapeur est remplacé par un réservoir pressurisé équipé d’une pompe à haute température à entraînement à fréquence variable (EFV). Le condensat est pompé dans un réservoir à haute pression (même pression que les chaudières) situé à la chaufferie, ce dernier alimente les chaudières en eau. Seuls les quatre principaux utilisateurs de vapeur de l’usine sont reliés au système « zéro-flash », les autres retours de condensat sont envoyés au dégazeur. La figure ci-dessus présente le schéma global du système et les nouveaux équipements sont mis en évidence.

Avant l’implantation de ce projet, l’usine de Sanimax fonctionnait avec un réseau de vapeur-condensat de type ouvert. Donc, les retours de condensat des différents utilisateurs de vapeur étaient renvoyés dans un réservoir de condensat à pression atmosphérique, par l’évent de ce réservoir  s’échappait une quantité importante de vapeur de revaporisation (flash).

Par son concept, le système « zéro-flash » permet, de maintenir le condensat sous pression et d’éviter la formation de vapeur de revaporisation. C’est ainsi que l’eau d’alimentation des chaudières à vapeur est maintenue à une température de 138°C à 149°C (280°F à 300°F), réduisant ainsi la consommation de combustible nécessaire à la vaporisation de l’eau.

De plus, l’élimination du réservoir de condensat et les modifications effectuées au dégazeur permettent une récupération significative de la vapeur de revaporisation des utilisateurs non raccordés au système « zéro-flash ». Cette vapeur sert au préchauffage de l’eau d’appoint au dégazeur.

En plus de la réduction significative des pertes de vapeur de détente, des économies d’énergie sont aussi générées par :

  • l’élimination des débordements de condensat chaud de l’ancien réservoir de condensat atmosphérique ;
  • la diminution de la quantité d’eau d’appoint froide à réchauffer au dégazeur ;
  • la récupération du condensat des cui-seurs à plumes qui n’était pas retourné à la chaufferie ;
  • l’augmentation de la température
  • de l’eau envoyée aux chaudières.

Performance énergétique

L’installation du système de retour de condensat pressurisé permet une réduction des pertes de vapeur dans l’atmosphère de plus de 30 000 000 livres par an (~3500 lb/h), une diminution de la consommation d’eau d’appoint de 32 000 m3/an et une augmentation de la température de l’eau d’alimentation des chaudières de 108 °C à 149 °C ( 227 °F à 300 °F).

L’ensemble de ces impacts énergétiques permet une augmentation sensible du rendement thermique de production de vapeur et une réduction globale de la consommation d’énergie estimée à 8 %, soit environ 1200000 m3/an de gaz naturel.

Pour conclure, ce n’est pas uniquement un gain en efficacité énergétique que Sanimax a obtenu ; une augmentation dans la productivité et la qualité des produits a été constatée.

En effet, certains procédés étaient aussi limités par la capacité des conduites de retour de condensat (noyage de l’échangeur). Tous les procédés peuvent maintenant fonctionner en même temps à plein régime sans problèmes.

Enfin, les conduites de retour de con-densat « zéro-flash » ont été installées parallèlement aux conduites existantes avec purgeurs. Ainsi, en cas de panne d’un système de retour de condensat pompé, les opérateurs peuvent, par un jeu de robinets, passer en mode standard avec les purgeurs. La fiabilité du système de retour de condensat est donc améliorée. La capacité nette de production de vapeur de la chaufferie a de plus été augmentée. Bien que les réseaux de vapeur aient la réputation d’être énergivores, ce projet est une démonstration qu’il existe des technologies fiables pour en améliorer la performance énergétique de façon marquée.

Daniel Gendron, ing., CEM
Conseiller technique
Groupe DATECH

Collaborateur : Sylvain Chenail, ing., GCI