Sélection des steam traps - Équipements de process

Des tableaux de sélection et des conseils pour le choix des traps pour une gamme de processus différents sont inclus dans ce tutoriel, notamment les marmites, les autoclaves, les digesteurs, les bouilleurs, les réchauffeurs, les évaporateurs et les vulcanisateurs.

A - Meilleur choix, B - Alternative acceptable, 1 (purgeur d’air en parallèle), 2 (avec jambe de refroidissement de 1 m), 6 (disque anti-liage à l’air).

Marmites fixes

Les marmites de process sont utilisées dans de nombreuses industries pour chauffer une large gamme de matériaux, et doivent presque toujours chauffer leur contenu aussi rapidement que possible. À cet égard, elles diffèrent des marmites de cantine. Les pressions de vapeur sont normalement élevées, et une évacuation efficace de l’air et du condensat est

essentielle. Les traps installées sur les marmites de production fixes doivent évacuer le condensat et l’air très rapidement et doivent gérer une charge de condensat qui varie considérablement entre les conditions de démarrage et de fonctionnement.

La trap thermostatic à flotteur est le choix idéal. La chemise démarrera plus rapidement si un purgeur d’air est placé face à la position d’entrée de vapeur. Une disposition est généralement prévue pour cela.

La figure 11.9.1 montre une trap thermostatic à flotteur installée près du point de drainage. La trap thermodynamic peut être une alternative utile, en particulier lorsque la sortie est proche du sol, mais il peut être nécessaire d’installer un purgeur d’air dans un contournement autour de la trap thermodynamic pour une production maximale.

Des traps thermostatic à pression équilibrée peuvent également être utilisées sur les petites marmites mais doivent être installées sur une jambe de refroidissement non calorifugée.

La figure 11.9.2 montre la disposition lorsque la trap ne peut pas être installée sous la marmite et que le condensat est évacué par un tube siphon fixe interne à travers une trap thermostatic à flotteur avec libération de verrouillage vapeur.

Marmites de process basculantes

Une caractéristique de toutes les marmites à double enveloppe de type basculant (figure 11.9.2) est que les conditions de verrouillage vapeur sont toujours présentes, aussi près que la trap soit installée de la marmite. La raison est que le condensat doit passer par un tube montant depuis le fond de la chemise vers le tourillon de sortie. Ce passage montant se remplit de vapeur et provoque la fermeture de la trap, retenant ainsi le condensat, à moins que les précautions appropriées ne soient prises. La trap doit disposer d’une fonction de libération de verrouillage vapeur. Si la vapeur entre dans la chemise par le haut, un purgeur d’air supplémentaire sur la chemise améliorera les temps de démarrage.

Autoclaves

Les autoclaves sont généralement de grands récipients dans lesquels un produit est placé pour un traitement ou une cuisson avec de la vapeur à pression relativement basse.

Un exemple serait un autoclave de mise en conserve dans lequel des boîtes de nourriture hermétiquement fermées sont placées. La vapeur est ensuite utilisée pour chauffer ou cuire le contenu des boîtes. Une fois la porte fermée, il est essentiel de s’assurer que tout l’air et le condensat sont éliminés et remplacés par de la vapeur saturée sèche. Une trap thermostatic à flotteur (avec son purgeur d’air intégré) est idéale, en particulier grâce à sa capacité à évacuer de grands volumes de condensat à pression relativement basse.

Sur un espace vapeur aussi grand, l’élimination de l’air peut être problématique. Si tout l’air n’est pas éliminé, les températures de process chuteront, entraînant la détérioration du produit. Si l’entrée de vapeur est en bas, installez des purgeurs d’air à pression équilibrée en haut. Si la vapeur entre par le haut, ajoutez des purgeurs d’air supplémentaires près du bas (figure 11.9.3).

Autoclaves industriels

La figure 11.9.4 montre une méthode alternative de purge d’air d’un grand autoclave utilisant un régulateur de température à action directe comme purgeur d’air à grande capacité. Lorsqu’il y a un cycle de refroidissement, les traps et les purgeurs d’air doivent être équipés de vannes et de contournements appropriés.

Digesteurs

La chaleur est fournie par une chemise de vapeur qui sera pleine dair au démarrage. La position d'entrée de vapeur peut varier, se trouvant en bas, au milieu ou en haut de la chemise. Les deux premières nécessitent des purgeurs d'air à pression équilibrée en haut de la chemise (figure 11.9.5) mais pour une entrée 'en haut, installez les purgeurs près du bas. Dans tous les cas, drainez la chemise avec des traps thermostatic à flotteur, comme indiqué. Des traps thermodynamic sont des alternatives possibles mais une purge d’air supplémentaire sera généralement nécessaire. Lorsque la pale est chauffée, drainez-la avec une trap thermostatic à flotteur qui dispose d’une libération de verrouillage vapeur.

Tables chauffantes et plaques chauffantes

Celles-ci sont utilisées dans de nombreuses industries et les conditions peuvent être variables, mais une application typique serait sur la section de séchage final d’une machine à onduler (figure 11.9.6). Les plaques chauffantes ou les caissons de vapeur peuvent avoir des pressions et des charges de condensat variables, en raison des variations d’épaisseur du carton. Les traps thermostatic à flotteur ou à pression équilibrée sont toutes deux adaptées à cette application, tandis que les traps thermodynamic s’avèrent également être une alternative utile.

En général, la vapeur ne doit pas être alimentée d’une extrémité de la table et le condensat drainé à l’autre, car le condensat (et l’air) de chaque section doit passer par chaque section suivante pour atteindre la trap. Cela entraînera des temps de chauffe plus longs et des températures réduites sur les sections d’extrémité. Une méthode améliorée consiste à alimenter et drainer chaque section individuellement. La figure 11.9.6 montre des traps thermostatic à pression équilibrée et des filtres qui sont généralement adaptés à ces tables.

Cuves de brassage

Ce sont des types spécialisés d’évaporateurs nécessitant une considération particulière. La vapeur est généralement fournie depuis le dessous de la ‘cuve, et la forte demande du réchauffeur peut produire un pic à l'installation de chaudière avec un risque d'entrainement d'eau, donc un séparateur dans la ligne près de la 'cuve garantira que de la vapeur sèche est disponible.

Le serpentinage de fond est mieux drainé à l’aide d’une trap thermostatic à flotteur installée près de la sortie. Le réchauffeur doit être capable du plus grand transfert de chaleur possible avec une sortie régulière pour donner une turbulence continue dans la cuve. Cela nécessite une trap à grande capacité avec évacuation continue, capable de gérer la lourde charge de démarrage ainsi que la charge de fonctionnement plus légère. La trap thermostatic à flotteur est idéalement adaptée à cette tâche.

La purge d’air est extrêmement importante. Si la conception du réchauffeur signifie que tout l’air est évacué par la sortie de condensat, une capacité de purge d’air supplémentaire sera un avantage. L’utilisation d’un purgeur d’air à pression équilibrée installé autour de la trap maximisera la purge du système au démarrage (figure 11.9.7).

Parfois, la conception inhérente du réchauffeur provoquera l’accumulation d’air à un autre point, auquel cas une purge d’air séparée sera nécessaire.

Évaporateurs, calandre et réchauffeurs

Les évaporateurs varient considérablement en conception et en utilisation, mais incluent essentiellement une forme d’échangeur de chaleur pour chauffer un fluide de process. Le réchauffeur à vapeur est généralement du type à tubes horizontaux montré à la figure 11.9.8.

Des tubes verticaux sont également utilisés, et ceux-ci sont souvent disposés en calandre ou en panier de tubes, avec la vapeur à l’extérieur des tubes. Les calandres peuvent être à l’intérieur du corps de l’évaporateur, ou un réchauffeur externe ou un réchauffeur peut être utilisé. Des considérations similaires s’appliquent dans tous ces cas.

Le taux de condensation peut être plus élevé au ‘démarrage’ qu’en ébullition, mais un bon taux de transfert de chaleur est essentiel à tout moment. La trap doit fonctionner aussi bien sur des charges lourdes que légères et l’air doit être évacué librement.

La trap thermostatic à flotteur est le meilleur choix et doit être installée près du point de drainage du condensat. Si cela n’est pas possible, utilisez la trap thermostatic à flotteur avec libération de verrouillage vapeur, plus, si nécessaire, un purgeur d’air externe dans un contournement.

La trap à seau inversé est une alternative lorsque les pressions de vapeur sont très élevées ou que des coups de bélier extrêmes sont présents. Un contournement de purgeur d’air est toujours nécessaire avec cette disposition.

Avec certains réchauffeurs, le rendement peut être amélioré par une purge d’air supplémentaire. Le drainage et la purge d’air des évaporateurs multi-étages peuvent être compliqués par le fait qu’un ou plusieurs étages peuvent fonctionner sous vide, et des dispositions spéciales doivent être prises en utilisant des pompes-traps automatiques. Le condensat peut également être corrosif. Consultez toujours un expert pour le drainage de ces équipements.

Vulcanisateurs

Le condensat de la chambre peut devenir acide, le rendant corrosif pour certaines traps. Une trap thermostatic à flotteur reste le meilleur choix, ou une trap à seau inversé avec un purgeur d’air séparé en parallèle. Quel que soit le choix, elle doit être en acier inoxydable pour offrir une résistance à l’attaque corrosive. Le condensat doit être rejeté en raison de la contamination. Les ensembles de traps desservant la chambre devront être nettoyés régulièrement.

L’entrée de vapeur à une extrémité de la chambre nécessite d’avoir des purgeurs d’air en hauteur à l’extrémité opposée de la chambre ainsi qu’à l’intérieur (ou autour) de la trap. Le drainage et la purge d’air de la chemise sont plus simples. Une trap thermostatic à flotteur doit être utilisée, avec un purgeur d’air supplémentaire installé aussi loin que possible de l’entrée de vapeur.