Production de sucre
Afin de maximiser l’efficacité de la production, les déchets issus des processus de production de sucre sont réutilisés autant que possible pour extraire et réutiliser le plus d’énergie possible. Bon nombre de ces fluides et vapeurs peuvent également présenter un grave problème d’encrassement lorsqu’ils sont chauffés.
À l’usine British Sugar de York, le condensat est réutilisé pour chauffer le jus de sucre brut immédiatement après le broyage et le trempage. Il en résulte un encrassement important du circuit de fluide du jus brut, les protéines et les saletés se déposant à la surface.
À l’usine de Newark, il fallait augmenter la production à une étape du processus qui utilisait les vapeurs de casserole d’une étape précédente pour chauffer la solution sucrée, tout en conservant la même enveloppe de base et en se raccordant aux tuyauteries existantes.
Le problème de la conception
En raison de la nature encrassante du produit, il a été demandé à HRS de fournir des échangeurs de chaleur à tubes ondulés pour le chauffage du jus brut à York et, par la suite, pour un condenseur de vapeur à Newark.
Notre expérience avait montré une amélioration significative des taux de transfert de chaleur lorsque des tubes ondulés sont utilisés, mais British Sugar était plus intéressée par la réduction des coûts de maintenance en minimisant la taille des échangeurs de chaleur et, si possible, en réduisant les temps d’arrêt pour le nettoyage. Les unités devaient être conçues pour être installées dans des installations existantes et les centres et positions de connexion devaient être respectés.
La solution
Le jus de sucre étant susceptible d’être contaminé par des particules solides et des fibres, il a été décidé d’utiliser des tubes « Hard » ondulés de 25 mm dans des échangeurs de chaleur à plaques tubulaires fixes montés verticalement.
Dans la pratique, on a constaté que les tubes ondulés permettent d’améliorer le transfert de chaleur prévu à l’origine. Le taux d’encrassement, qui est dû à des processus chimiques, est le même que sur les réchauffeurs à tubes lisses d’origine (car il ne dépend pas de la turbulence du fluide), mais il est beaucoup plus facile à éliminer de la surface du tube. Le processus de nettoyage utilisé par British Sugar fait appel à un jet d’eau à haute pression pour détacher la couche d’encrassement de la surface du tube et l’évacuer à travers l’échangeur de chaleur ; la conception du tube ondulé facilite ce processus.
Essais
En raison de la variabilité des solutions de sucre au cours des étapes de traitement, British Sugar a mis à disposition des installations au sein de l’usine de York pour que les échangeurs de chaleur HRS effectuent des tests de transfert de chaleur sur plusieurs formes différentes d’ondulation en utilisant plusieurs produits de sucre différents.
Les résultats des tests ont montré à British Sugar que le transfert de chaleur pouvait être amélioré de manière significative à plusieurs étapes du processus de production du sucre en utilisant des tubes ondulés sous leurs différentes formes.