Quel échangeur de chaleur pour un fluide encrassant, chargé ou visqueux ?
Un échangeur résistant à l’encrassement est un échangeur dont la géométrie d’écoulement empêche les dépôts de se fixer soit par un canal unique auto-nettoyant, soit par des canaux sans réduction de section.
Nexson Group construit trois technologies de ce type, et un seul chiffre tranche le plus souvent entre elles. Les échangeurs spiralés GREENSPIRAL™ acceptent des particules jusqu’à 14 mm. Les échangeurs à tubes rectangulaires GREENTUBE™ RT acceptent des particules jusqu’à 30 mm des deux côtés, en traitement de l’eau. Les échangeurs à double tube GREENTUBE™ TT traitent des viscosités jusqu’à 1 000 cP.
Pour les boues et les biosolides, la gamme spiralée dispose d’une configuration dédiée : le GREENSPIRAL™ Type 1 BB/BW, à canaux libres, conçu pour 150 °C et 8 bar jusqu’à 100 m².
Choisir la bonne technologie
Aucun de ces échangeurs n’est meilleur que les autres. Chacun a ses limites et répond à tous vos besoins.
| Critère | Spiralé — procédéGREENSPIRAL™ Type 1 / HP / 2 / 3 | Spiralé — biosolidesGREENSPIRAL™ Type 1 BB / BW | Tubes rectangulairesGREENTUBE™ RT | Double tubeGREENTUBE™ TT |
|---|---|---|---|---|
| Taille de particules max. | 14 mm | 14 mm, canaux libres | 30 mm, des deux côtés | solides sans réduction de section, dimensionné au cas par cas |
| Viscosité | médias visqueux, dimensionné au cas par cas | boues brutes et digérées | boues à forte viscosité | jusqu'à 1,000 cP |
| Température | −100 °C à 500 °C selon modèle | jusqu'à 150 °C | jusqu'à 150 °C | −20 °C à 200 °C |
| Pression | plein vide à 100 bar selon modèle | jusqu'à 8 bar | jusqu'à 8 bar | au-delà de 50 bar selon configuration |
| Surface | 1 m² à 700 m² par unité | 1 m² à 100 m² | jusqu'à 60 m² par module, en série ou en parallèle | modules jusqu'à 6 m, modulaire |
| Mécanisme anti-encrassement | canal unique auto-nettoyant | canal unique auto-nettoyant, flux libre sur un ou deux côtés | section constante, surfaces lisses | géométrie concentrique anti-colmatage |
| Accès au nettoyage | capots ouvrables, surface entière | BB : deux canaux ouvrables indépendamment. BW : un canal ouvrable sans démonter la tuyauterie | version entièrement ouvrable, hydrocurage standard | tubes internes nettoyés sans démontage complet |
| Terrain typique | industries de procédé, pétrole et gaz, raffinage, pâtes et papiers, chimie, énergie | biogaz et traitement de l'eau chauffage de boues digérées, boues brutes, récupération sur effluents, pasteurisation, méthanisation | traitement de l'eau uniquement, récupération de chaleur boue/boue, biosolides | traitement des boues, pasteurisation, bitume, pétrole et gaz |
Ces informations sont fournies à titre indicatif uniquement ; nous sommes en mesure de concevoir des produits entièrement sur mesure et de nous adapter à votre processus de production.
En résumé. Sur les boues et les biosolides, trois des quatre configurations se disputent le terrain : le GREENTUBE™ RT sous 60 m² par module et jusqu’à 30 mm de particules, le GREENSPIRAL™ Type 1 BB/BW jusqu’à 100 m² en canaux libres et jusqu’à 14 mm de particules, et le GREENTUBE™ TT lorsque c’est la viscosité et non la granulométrie qui contraint.
Pourquoi chacune résiste à l'encrassement
Trois mécanismes distincts. Ils ne sont pas interchangeables, et savoir lequel s’applique indique ce qui se passe quand le service dérive.
Canal unique auto-nettoyant
GREENSPIRAL™ chaque circuit forme un canal continu unique. Tout le débit y passe : un dépôt naissant réduit la section, la vitesse locale augmente et le dépôt est chassé. Aucune zone morte dans l’appareil.
Section constante
GREENTUBE™ RT surfaces lisses, aucune réduction de section, largeur de canal dimensionnée pour laisser passer les débris plutôt que les retenir. Les zones de retournement arrondies limitent à la fois les pertes de charge et les dépôts.
Géométrie concentrique anti-colmatage
GREENTUBE™ TT un fluide dans le tube intérieur, le second dans l’espace annulaire, sans aucune réduction de section sur tout le parcours. Adapté aux solides véhiculés à faible vitesse.
Chaque technologie en détail
Conçu en premier lieu pour la récupération de chaleur boue sur boue et le traitement des biosolides. Entièrement soudé, sans joint entre les tubes. Modulaire, les unités se raccordent en série ou en parallèle et s’installent le long d’un mur.
Une version ouvrable existe pour les fluides susceptibles de colmater ou de coaguler : struvite, graisses issues de déchets industriels, grosses particules. Des charnières permettent d’ouvrir le canal sans moyen de levage, et l’hydrocurage classique s’applique.
Au-delà de 60 m², ou en biogaz plutôt qu’en traitement de l’eau, la configuration BB/BW prend le relais : jusqu’à 100 m², 150 °C, 8 bar. Deux canaux concentriques de plaques enroulées ensemble, dont l’espacement et la largeur sont fixés par des guides choisis selon la teneur en matières solides.
Choisir BB (biosolides/biosolides) lorsque les deux côtés sont chargés – flux libre des deux côtés, boues brutes et digérées, deux canaux ouvrables et inspectables indépendamment. Choisir BW (biosolides/eau) lorsqu’un seul côté véhicule des solides – flux libre côté biosolides, de faible à forte concentration, et un canal s’ouvre sans démonter la tuyauterie.
Procédés types : chauffage de boues de digesteur, chauffage de boues brutes, récupération de chaleur sur effluents, pasteurisation, méthanisation.
Le choix lorsque c’est la viscosité qui domine plutôt que la granulométrie. Géométrie concentrique : un fluide dans le tube intérieur, le second dans l’espace annulaire.
Procédés types : maintien en température de digesteurs anaérobies, préchauffage de boues brutes avant digestion, récupération de chaleur entre boues digérées et boues entrantes, pasteurisation et hygiénisation, carbonisation hydrothermale, refroidissement de boues issues de procédés thermophiles.
Le Type 1 est la référence pour les liquides encrassants, chargés ou visqueux en pétrole et gaz, raffinage, pâtes et papiers, chimie, industries lourdes, énergie, agroalimentaire et énergies propres. −100 °C à 450 °C, plein vide à 25 bar, 1 à 700 m², approche de température jusqu’à 3 °C. Jusqu’à 3 fois plus efficace thermiquement qu’un faisceau tubulaire traditionnel ; sur certains services liquide/liquide, une unité en remplace trois.
Le Type 1 HP étend la même conception aux hautes pressions : plein vide à 100 bar (1 450 psig), −100 °C à 500 °C, même plafond de 700 m².
Le Type 3 chauffe à la vapeur un média encrassant ou visqueux : −100 °C à 450 °C, plein vide à 25 bar, 1 à 700 m². La vapeur circule en flux croisé dans un canal entièrement ouvert sur toute la largeur de l’appareil ; le média difficile circule dans un canal spiralé fermé où l’effet auto-nettoyant limite l’encrassement.
Le Type 2 couvre l’évaporation et le rebouillage de médias encrassants : le média circule dans un canal ajusté entièrement ouvert, et toute la surface d’échange reste accessible pour l’inspection et le nettoyage mécanique.
« La limite de granulométrie n’est pas un chiffre marketing : elle découle de l’espacement des canaux. Au-delà de 14 mm, nous cessons de recommander un spiralé et passons à une conception à tubes rectangulaires, parce que c’est la géométrie du canal qui décide, pas la réputation de la technologie. »
Bureau d’études Nexson Group
Questions fréquentes
Qu'est-ce qui rend un échangeur de chaleur résistant à l'encrassement ?
Sa géométrie d'écoulement. Un échangeur spiralé utilise un canal continu unique : tout le débit doit y passer, donc un dépôt réduit la section, augmente la vitesse locale et se trouve chassé. Un échangeur à tube rectangulaire ou à double tube utilise des canaux sans réduction de section, dimensionnés pour que les solides traversent plutôt que de s'accumuler.
Quelle taille de particules un échangeur spiralé accepte-t-il ?
Les échangeurs spiralés Nexson GREENSPIRAL™ acceptent des particules jusqu'à 14 mm. L'espacement des canaux est dimensionné projet par projet selon la granulométrie et la perte de charge admissible.
Que faire si les particules dépassent 14 mm ?
Utiliser un échangeur à tubes rectangulaires. Le Nexson GREENTUBE™ RT accepte des particules jusqu'à 30 mm des deux côtés de l'échangeur, jusqu'à 150 °C et 8 bar.
Jusqu'à quelle viscosité peut-on aller ?
Les échangeurs à double tube Nexson GREENTUBE™ TT traitent des viscosités jusqu'à 1 000 cP, avec une perte de charge inférieure à 1 bar selon la configuration.
Quel échangeur pour le chauffage de boues de digesteur ?
Pour la récupération de chaleur boue sur boue et le traitement des biosolides, le GREENTUBE™ RT est conçu pour ce service, jusqu'à 60 m² par module et raccordable en série ou en parallèle. Au-delà de cette capacité, le GREENSPIRAL™ Type 1 BB traite boues brutes et digérées des deux côtés, jusqu'à 100 m².
Comment nettoie-t-on ces échangeurs ?
Des capots ouvrables donnent accès à toute la surface d'échange pour un nettoyage mécanique. Le GREENTUBE™ RT dispose d'une version entièrement ouvrable, avec des charnières qui évitent tout moyen de levage, et accepte l'hydrocurage standard. Les tubes intérieurs d'un double tube se nettoient sans démontage complet.
Quelles pressions et températures un échangeur spiralé atteint-il ?
Cela dépend du modèle. Les GREENSPIRAL™ Type 1, Type 2 et Type 3 sont conçus pour le plein vide à 25 bar et −100 °C à 450 °C. Le Type 1 HP atteint le plein vide à 100 bar et 500 °C. Le Type 1 BB/BW, dédié aux biosolides, est conçu pour 8 bar et 150 °C.
Quels matériaux sont disponibles ?
Pour les échangeurs spiralés et à tubes rectangulaires : aciers inoxydables 304L, 316L, duplex et superduplex ; alliages base nickel 254 SMO, C276, 904L et Alloy 59 ; titane Gr1 et Gr2 ; aciers au carbone SA516 Gr60 et Gr70. Les échangeurs à double tube sont réalisés en acier au carbone, acier inoxydable, duplex et super duplex, titane, et autres alliages sur demande.
Une contrainte thermique ou un fluide difficile ?
Transmettez-nous vos débits, vos températures d’entrée et de sortie et votre teneur en matières solides. En ajoutant le type de fluide, la granulométrie et la viscosité, notre bureau d’études pourra aussi recommander une technologie.
