Réduction et Récupération de Chaleur dans l’Industrie Textile

Installation d’un système de récupération d’énergie pour une usine textile

Client : Industrie du textile

Notre client exploite deux fours de séchage et de thermofixation où les tissus sont séchés et thermofixés après l’application de divers traitements allant de la teinture aux produits ignifuges. Les tissus contiennent des huiles de tricotage qui, si elles ne sont pas réduites, peuvent provoquer un dense panache de fumée huileuse provenant des conduits d’évacuation des fours lorsqu’ils sont rejetés dans l’atmosphère.

Etude et préconisations

L’étude opérationnelle des stenters a révélé que la température d’échappement variait entre 120°C lors du séchage et 160°C lors du thermofixage. Cela laisse une grande marge de manœuvre pour la récupération de la chaleur, en particulier parce que de grands volumes d’eau chaude sont utilisés dans le processus de teinture, qui serait autrement chauffé à la vapeur. Le débit d’échappement de chaque rame était compris entre 7 500 Nm3/h et 15 000 Nm3/h. Le système d’extraction devrait donc être variable pour compenser les conditions d’entrée changeantes. Dans le cadre du programme de réduction des émissions, les gaz d’échappement devaient être refroidis pour pouvoir initier la condensation des huiles de tricotage dans l’air. Il a donc fallu concevoir les échangeurs de chaleur de manière à maximiser la chaleur récupérée tout en atteignant l’efficacité de condensation requise et en maximisant la température de l’eau chaude pour obtenir la meilleure densité de chaleur.

L’air évacué des rameuses contient des fibres de tissu ainsi que des huiles de tricotage, des quantités importantes de vapeur d’eau et d’autres contaminants. Le choix des échangeurs de chaleur était donc crucial. Tout d’abord, un filtre à deux étages a été installé pour réduire l’encrassement. Le pas des ailettes de chacun des trois groupes d’échangeurs de chaleur a également dû être étudié en tenant compte de l’encrassement, avec un pas plus large au début pour réduire la probabilité d’un aveuglement dû à l’encrassement du côté air par les fibres du tissu et le condensat. Les échangeurs de chaleur ont également été conçus pour être insérés dans une cartouche afin d’améliorer la maintenance en cas de démontage.

Compte tenu de l’encrassement, le système a également été installé avec des buses de nettoyage fixes pour permettre l’utilisation d’un cycle de lavage lorsque le système est hors ligne, ce qui permet d’éliminer une partie de l’encrassement de surface et de réduire l’entretien nécessaire. Un système de lavage automatisé a également été incorporé dans les deux premières passes du système électrofiltre ESP (Electrostatic precipitator) en utilisant la même pompe et le même filtre. L’eau peut être préchauffée à l’aide d’un échangeur de chaleur à plaques vapeur-eau, le préchauffage pouvant être effectué hors ligne.

Une fois l’air refroidi à la température requise, pour permettre la condensation des contaminants en phase liquide, bien que sous forme de très fines gouttelettes de fumée. L’étape initiale consiste à faire passer la fumée à travers un élément filtrant Euroklean pour amorcer la coalescence de la fumée en gouttelettes plus grosses afin de permettre une capture plus efficace de la fumée. L’air passe ensuite dans la section tubulaire du précipitateur électrostatique de l’installation. À ce stade, une tension très élevée de 15000 Volts est appliquée (bien qu’un faible courant d’environ 40 mA par passage soit consommé). Cela charge les gouttelettes de liquide et les fait dériver vers les parois du tube mis à la terre où elles sont collectées et drainées. Les électrofiltres ESP sont dotés d’un circuit de contrôle électronique qui surveille le courant et la tension, ce qui permet de minimiser les risques d’arc électrique et de maximiser l’efficacité, tout en fournissant une analyse détaillée des défauts. Cinq passages d’électrofiltres ESP sont installés pour maximiser l’efficacité cumulative de chaque passage. Avant de passer par le ventilateur d’extraction à pression contrôlée, l’air passe par un tampon éliminateur de brouillard pour capturer tout liquide réentraîné provenant des unités ESP. La sortie du ventilateur est ensuite traitée acoustiquement avec un silencieux pour réduire le bruit de décharge à un niveau acceptable.

Le système de réduction existant ne permettait pas d’éliminer les huiles de manière adéquate et un panache visible s’échappait de la cheminée.

L’équipement de récupération de chaleur existant ne fonctionnait pas efficacement, ce qui entraînait une augmentation des coûts d’exploitation de la chaudière à vapeur.

Résultats

Le client était désireux de suivre nos recommandations et d’installer la dernière génération d’électrofiltres ESP, qui offrait également des possibilités accrues de récupération d’énergie et a engagé Operational pour installer un système complet comprenant :

• Récupération d’énergie sous forme d’échangeurs de chaleur modulaires à l’entrée du système pour récupérer l’énergie ~837 kW sous forme d’eau chaude
• Le retour sur investissement calculé est d’un peu moins de 3 ans.
• Contrôle du débit d’eau chaude pour maintenir une température optimale pour le système d’abattement et une température de sortie d’eau finement contrôlée de 70o°C pour l’utilisation dans les autres processus du site.
• Optimisation du système d’extraction pour capturer efficacement l’air évacué vers le système de dépollution.
• Installation d’un système de nettoyage in situ pour augmenter l’intervalle de maintenance afin de nettoyer l’équipement en profondeur.
• Installation d’un système d’extinction d’incendie à vapeur pour améliorer la sécurité du système.
• Installation d’un séparateur huile/eau pour assurer une première séparation des flux de déchets afin de minimiser les traitements ultérieurs.