Réduction de la consommation de vapeur sur la site de production sucre et d'éthanol de SantelisaVale

Avec 11 usines en activité, SantelisaVale est le 2ème plus grand producteur de sucre et d'éthanol au Brésil.

La sucrerie de Sertãozinho, située à environ 300 km au nord de São Paulo, est la 3ème plus grande du Brésil avec une capacité de 29 000 tonnes de canne à sucre par jour.
Devenue une référence dans l'industrie sucrière brésilienne, l'usine produit du sucre et de l'éthanol, mais également de l'énergie thermique et de l'électricité.

Fonctionnement de la cogénération dans la sucrerie de Sertãozinho

La cogénération fonctionne à partir de la bagasse, qui est la fibre restante après l'extraction du jus sucré de la canne à sucre.

D'une part, la bagasse alimente une chaudière en tant que combustible.

Son traitement est à l'origine de grandes quantités de vapeur, plus qu'il n'en faut pour chauffer le processus de production du sucre. Cet excédent de vapeur vive est utilisé pour alimenter une turbine qui produit de l'électricité vendue au réseau national.

Besoin de réduire la consommation de vapeur

Le jus de sucre mélangé doit être chauffé d'environ 25 °C à 105 °C. Environ 40 échangeurs de chaleur à calandre et tubes géraient de processus, en utilisant de la vapeur vive à 127 °C. L'objectif de SantelisaVale à l'usine de Sertãozinho était de réduire la consommation de vapeur vive, afin d'en économiser davantage pour la production d'électricité.

La méthode choisie consistait à utiliser des échangeurs de chaleur plus efficaces, permettant d'utiliser des vapeurs de qualité inférieure. Les contraintes d'espace excluant les échangeurs de chaleur à calandre et tubes, SantelisaVale a commencé à envisager de recourir à des échangeurs de chaleur à plaques.

Cependant, l'utilisation de la technologie à plaques suscitait certaines inquiétudes, car le jus de sucre mélangé contient des fibres de canne pouvant facilement obstruer un échangeur de chaleur à plaques mal conçu.

Produire de l'électricité avec la vapeur excédentaire

Six échangeurs à plaques de la gamme WideGap conçue pour traiter des fluides fibreux, ont été installés à l'usine de Sertãozinho. Les six échangeurs WideGap remplissent la même fonction qu'environ 15 des anciens échangeurs à calandre et tubes.

Les échangeurs WideGap ont été installés en 2 séries de 3. Dans chaque série, deux unités sont en service tandis que la troisième est en nettoyage.

Dans le 1er groupe de WideGap, le jus mélangé est chauffé de 25 °C à 45 °C à partir de la chaleur des vinasses au lieu de vapeur vive. Avant l'installation des WideGap, l'usine ne disposait d'aucun moyen de refroidissement des vinasses avant leur sortie de l'usine. Elles sont désormais refroidies rapidement de 95 °C à 40 °C, ce qui permet de gagner du temps dans le processus et d'utiliser la chaleur résiduelle.

Le 2nd ensemble de WideGaps porte le jus mélangé de 45 °C à 60 °C à l'aide de la chaleur du condensat provenant du pré-évaporateur. Ce condensat est ensuite utilisé pour la préparation du sucre à l'entrée de l'usine, où le sucre est extrait de la canne. La préparation du sucre nécessite de l'eau à 40 °C, et le condensat est refroidi à l'aide de l'eau d'un lac voisin afin d'atteindre la température souhaitée. La température désormais plus basse du condensat nécessite moins d'eau du lac, un avantage majeur pour SantelisaVale.

Une réduction de la consommation de vapeur vive de 40 à 50 %

Grâce à l'utilisation des échangeurs WideGap, la consommation de vapeur vive à 127 °C a été réduite de 40 à 50 % et la vapeur économisée permet d'augmenter la production d'électricité. La dernière étape de chauffage, de 60 °C à 105 °C, est toujours effectuée dans l'ancien réchauffeur à calandre et tubes, et des investissements supplémentaires visant à réduire davantage la consommation de vapeur vive sont à l'étude.

Après un an d'exploitation, nous n'avons plus aucune inquiétude quant à l'utilisation de la technologie à plaques, déclare João Carlos Francisco. Les WideGaps fonctionnent efficacement et les employés du département de fabrication du sucre sont comblés par la fiabilité des livraisons de jus mélangé à 60 °C.

Une NEP plus efficace

Un autre avantage des échangeurs à plaques est celui du gain sur la maintenance et la robustesse.

Le nettoyage des WideGap se fait avec de l'eau chaude qui circule pendant 4 heures chaque jour. La NEP est complétée par une solution caustique à 20 - 30 % circule pendant 1,5 heure et ce une fois par semaine.

Dans ce cas, aucun rinçage à contre-courant n'a été nécessaire.

Selon João Carlos Francisco, les unités n'ont été ouvertes que deux fois depuis 2002, et ce en raison de défaillances du filtre à interstice de 0,5 mm placé avant les échangeurs de chaleur.

Les joints n'ont jamais été remplacés. Moins nous ouvrons les unités, mieux c'est pour les joints, explique João Carlos Francisco.

*Vinasses : Résidus liquides provenant de la colonne de distillation du moût dans la production de bioéthanol