Chaudières pour l'industrie du papier et de la cellulose

Pour ce secteur, TIPO Kotlogradnja conçoit et fabrique : chaudières à vapeur industrielles; chaudières à eau surchauffée; chaudières à huile thermique; chaudières de récupération de chaleur; chaudières à biomasse.

Chaque chaudière est conçue et fabriquée selon la capacité requise, les exigences du procédé, le type de combustible et les conditions de fonctionnement de l'installation.

Chaudières pour l'industrie du papier et de la cellulose

Le rôle de la vapeur dans la production de pâte et de papier

L'industrie de la pâte et du papier est un grand consommateur de chaleur de procédé. Dans la production de pâte, la vapeur sert à la cuisson des copeaux, aux évaporateurs qui concentrent la liqueur usée, au blanchiment et à la préparation des produits chimiques. Sur la machine à papier, l'eau est éliminée par étapes et le séchage est la plus énergivore ; il repose surtout sur des cylindres chauffés à la vapeur, dont la pression est en général plus basse dans les premières sections et plus haute dans les dernières, et ajustée par des détendeurs selon la qualité et le grammage du papier.

Dans le procédé kraft, la liqueur noire est brûlée dans une chaudière de récupération, qui fournit la vapeur du procédé et d'une turbine tout en permettant de récupérer les réactifs de cuisson. Là où il n'y a pas de liqueur noire, la vapeur est produite par des chaudières ou des installations de cogénération au gaz, à la biomasse ou au biogaz. Pour de tels besoins, on considère des chaudières à vapeur, et des chaudières de récupération de chaleur entrent en ligne de compte lorsqu'un flux de gaz suffisamment chaud est disponible.

Qualité de la vapeur, réglementation et fiabilité

La qualité de la vapeur influe directement sur le séchage. Une vapeur humide transporte moins de chaleur, et le condensat que les siphons n'évacuent pas noie les cylindres, réduit le transfert de chaleur et accroît le risque de dommages. Lors de variations brusques de charge, des gouttelettes d'eau de chaudière peuvent entraîner des sels qui forment dépôts et corrosion sur les purgeurs, les vannes et les cylindres. Le titre de la vapeur, la stabilité de la pression et la qualité de l'eau de chaudière, avec le traitement de l'eau, sont donc des exigences du procédé ; des variations de qualité de vapeur peuvent aussi contribuer aux ruptures de feuille.

Dans l'UE, les usines de pâte et de papier relèvent de la directive 2010/75/UE relative aux émissions industrielles ; les conclusions sur les meilleures techniques disponibles pour pâte, papier et carton datent de la décision 2014/687/UE. Elles ne couvrent pas les autres installations de combustion pour vapeur et énergie que les chaudières de récupération, renvoyées à un document distinct ; la directive (UE) 2015/2193 vise les installations moyennes. La chaudière, équipement sous pression, est conçue selon l'EN 12952 ou l'EN 12953 et la directive PED 2014/68/UE (normes et certificats). Le fonctionnement étant continu, un secours est prévu : dans un cas documenté, deux chaudières de secours couvrent la vapeur pendant la maintenance de la principale.

Combustible, cogénération et décarbonation

La vapeur des papeteries provient de chaudières et d'installations de cogénération fonctionnant au gaz naturel, à la biomasse, au biogaz ou à la liqueur noire. Les conclusions sur les meilleures techniques disponibles demandent de couvrir par cogénération la plus grande part possible des besoins en vapeur et en électricité, attendue pour les installations neuves et les rénovations importantes ; la viabilité dépend surtout du coût de l'électricité et des combustibles. Elles recommandent aussi des chaudières à vapeur à haute efficacité et la valorisation énergétique de la biomasse et des résidus lorsque le recyclage est impossible, les chaudières à biomasse étant une option.

Selon l'association européenne Cepi, la décarbonation repose sur des technologies économes en énergie et sur des sources d'énergie sans combustible fossile, notamment le biogaz, la cogénération, les pompes à chaleur et l'électricité renouvelable. La récupération de chaleur sur l'air humide rejeté par la section sèche, la récupération des condensats et la réduction de l'usage direct de vapeur par intégration des procédés figurent aussi dans les conclusions. Un cas documenté de chaudière alimentée en déchets montre qu'un tel combustible exige des matériaux plus durables, davantage de maintenance et une épuration des fumées plus poussée que la biomasse conventionnelle.

Ce qu'il faut définir pour choisir une chaudière

Avant l'établissement d'une offre, l'investisseur devrait définir les points suivants ; la démarche générale est présentée dans l'article comment choisir une chaudière industrielle.

  • Consommateurs de vapeur et niveaux de pression : séchage, cuisson, évaporation, blanchiment, et besoin éventuel d'électricité (cogénération)
  • Profil de charge : fonctionnement continu, changements de qualité, pointes et arrêts occasionnels
  • Qualité de la vapeur : titre, besoin de surchauffe, stabilité de la pression, retour des condensats et qualité de l'eau d'alimentation
  • Combustible : gaz, biomasse, biogaz, résidus du procédé, combustible de secours et flux de chaleur fatale disponible
  • Redondance et arrêts planifiés, limites d'émission, normes applicables et place disponible

Applications

Chaudières à vapeur industrielles

Papier et cellulose
vapeur et énergie issues de la biomasse ligneuse et des sous-produits
Papier et cellulose
grandes quantités de vapeur pour le séchage et le traitement des fibres

Chaudières à eau surchauffée

Papier et cellulose
chaleur issue de la biomasse et des sous-produits
Papier et cellulose
chauffage de procédé et fourniture d'énergie

Chaudières à huile thermique

Papier et cellulose
séchage et traitement de procédé

Chaudières de récupération de chaleur

Industrie papetière
chaleur résiduelle pour la vapeur et le chauffage

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une chaudière à tubes de fumée et à tubes d'eau ?

La chaudière à tubes de fumée a un grand volume d'eau, est construite selon EN 12953 et convient aux petites et moyennes puissances avec un fonctionnement stable. La chaudière à tubes d'eau a un faible volume d'eau, est construite selon EN 12952 et sert aux grandes puissances, pressions élevées et vapeur surchauffée.

Quels combustibles une chaudière à vapeur TIPO Kotlogradnja peut-elle utiliser ?

Combustibles solides (charbon), biomasse (plaquettes, granulés, paille, coques), combustibles liquides et gazeux (gaz naturel, fioul léger, fioul lourd) et mélanges gaz–hydrogène. Le foyer et les brûleurs sont conçus pour le combustible retenu.

Une chaudière à vapeur peut-elle produire de la vapeur surchauffée ?

Oui. Un surchauffeur est installé sur demande dans les chaudières à tubes de fumée comme à tubes d'eau. La vapeur surchauffée alimente les turbines et les procédés exigeant une température supérieure à celle de la vapeur saturée.

Comment choisir la puissance et la pression de la chaudière ?

D'après le profil réel de consommation de vapeur, la pression et la température requises chez les consommateurs, le combustible et le régime de fonctionnement. Nos ingénieurs réalisent le calcul thermique à partir des données de l'investisseur et proposent le type, la taille et la configuration.

Tubes de fumée ou tubes d'eau : que choisir ?

La chaudière à tubes de fumée (EN 12953) est le choix économique pour les petites et moyennes puissances. La chaudière à tubes d'eau (EN 12952) convient aux puissances et températures élevées et aux régimes exigeants, par exemple les réseaux de chaleur étendus.

Comment la vapeur est-elle assurée pendant la maintenance de la chaudière principale ?

Un fonctionnement continu exige de définir à l'avance la source de secours. Dans un exemple documenté de papeterie, le secours est assuré par une chaudière au fioul et une chaudière électrique, et les arrêts planifiés de la chaudière principale sont programmés pour que le secours couvre la demande de vapeur. Le dimensionnement du secours dépend de la possibilité de réduire ou d'arrêter la production pendant cette période.

Pourquoi le titre de la vapeur compte-t-il pour le séchage du papier ?

Une vapeur humide transporte moins de chaleur utilisable, et l'excès de condensat dans les cylindres réduit le transfert de chaleur. Les gouttelettes d'eau de chaudière apportent des sels qui provoquent dépôts et corrosion, et les variations d'humidité de la feuille affectent la résistance, le gondolage et l'imprimabilité. Le titre de la vapeur et la qualité de l'eau de chaudière sont donc spécifiés comme exigences du procédé.

La chaleur fatale d'une papeterie peut-elle être valorisée dans une chaudière de récupération ?

Une chaudière de récupération requiert un flux de gaz chaud, par exemple les gaz d'échappement d'une installation de cogénération ; les conclusions sur les meilleures techniques citent les turbines à vapeur et à gaz comme options de cogénération. L'air humide rejeté par la hotte de séchage est à un niveau de température plus bas, et la littérature décrit sa récupération par échangeurs et pompes à chaleur. Chaque source de chaleur fatale est évaluée au cas par cas.

Normes de conception et de fabrication

TIPO Kotlogradnja conçoit et fabrique des chaudières et des chaufferies complètes selon les exigences de l'investisseur, le combustible, la puissance et le régime de fonctionnement. Le processus couvre l'analyse des besoins, la proposition de solution, l'offre, l'étude, l'approvisionnement, la fabrication, le montage, les essais et la mise en service. Quelle que soit la complexité du projet ou le marché, les équipements sont conçus et fabriqués selon les normes européennes et internationales, dont EN 12952, EN 12953, EN 13445, EN 13480, ASME BPVC et AD 2000, conformément à la documentation du projet et aux exigences de l'investisseur.

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