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Samedi 15 décembre 2018

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Y a-t-il économie d’énergie en augmentant la température de séchage à la hotte?

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La hotte Yankee sert à sécher le papier tissu et à capturer la vapeur générée dans le processus de séchage de la machine à tissu provenant de l'évaporation du cylindre sécheur Yankee. Traditionnellement les hottes Yankee et les systèmes d'air de procédé ont été limités à une température d'alimentation d'air de 500°C (950°F). Une température plus élevée signifie un taux plus élevé de séchage et donc une augmentation de productivité de la machine. Historiquement une température plus élevée ne pouvait être atteinte de façon continue sans causer des dommages à l'équipement et à raccourcir leur durée de vie. Toutefois cela signifie aussi une augmentation de consommation en gaz naturel... donc est-ce que l'efficacité énergétique en souffre? Cet article veut démontrer qu'au contraire l'efficacité énergétique s'améliore à température plus élevée.

Nous savons du séchage par convection qu'un taux plus élevés de transfert de chaleur est possible en augmentant la température d'alimentation d'air et/ou la vitesse d'air impact. Tel que vu au graphique, en combinant les coûts d'électricité et de gaz naturel, la somme des deux coûts (courbe rose) démontre une nette économie énergétique lorsqu'on augmente la température d'alimentation à la hotte.

Le fonctionnement de la hotte à température plus élevée, soit aux alentours de 650°C (1200°F), permet d'atteindre le même taux d'évaporation d'eau avec une plus faible vitesse de jet d'air et donc résulte en une plus faible consommation électrique. Aussi, pour le même taux d'évaporation, des plus petits volumes d'air sont nécessaires et donc moins d'espace pour le système d'air de procédé. Une utilisation de kW beaucoup plus faible est requise pour les ventilateurs de recirculation (au même taux de production) et en conséquence des moteurs et des entraînements plus petits aussi.

Plusieurs innovations de conception sont nécessaires pour répondre aux exigences de la dilatation thermique inhérente au fonctionnement en température ultra-haute de 650°C (1200°F) ainsi qu'une métallurgie adaptée en conséquence.

L'avantage qui en résulte pour le papetier est la capacité de sécher à des taux très élevés d'évaporation tout en maintenant des besoins de puissance électrique relativement faible permettant ainsi des économies importantes en frais d'énergie électrique.

La hotte Yankee Haute Performance "The Ultra HoodTM" fonctionne à des températures d'alimentation ultra-hautes allant jusqu'à 650°C (1200°F).

Les avantages de fonctionner aux températures d'alimentation plus élevées :

  • Permet une vitesse plus faible de jet d'air = faible consommation d'énergie électrique.
  • Humidité d'échappement plus élevée = plus faible consommation de gaz.
  • Moins d'espace nécessaire pour le système d'air de procédé. Un cylindre de Yankee de diamètre plus petit peut également être utilisé.
  • Utilisation de kW beaucoup plus faible pour les ventilateurs de recirculation (au même taux de production) = moteurs et entraînements plus petits.
  • Permet plus de séchage côté-air, ce qui à son tour requiert moins de séchage côté- vapeur, ce qui améliore la douceur et le bouffant (l'évaporation rapide « ouvre » la feuille) ce qui permet une plus grande flexibilité de grade (bouffant faible versus bouffant élevé).
  • Séchage supplémentaire pour plus grande production ou pour minimiser le pressage lors de grades avec bouffants élevés.
  • Séchage supplémentaire pour résoudre un problème de bout humide ou de demande de vapeur.
  • Tonnage supplémentaire pour les grades avec poids de base élevés.
  • Assurance contre le dépassant des limites de la hotte ce qui réduit les risques de distorsion/dommages.
  • Longévité de la hotte, vu qu'elle fonctionne bien sous les conditions de design maximale.
  • Permet de fonctionner avec une pression de vapeur constante au cylindre Yankee et faisant varier la température de l'air d'alimentation à la place pour une meilleure stabilité d'opération (Couronne Yankee et presse).

En conclusion, ce type de hotte à température très élevée offre la « flexibilité énergétique » entre le gaz naturel, la consommation électrique et la consommation de vapeur vu que chacun peut être optimisée selon les coûts énergétiques locaux. De plus, ces économies peuvent également être obtenues simultanément si une capacité de production supplémentaire est une exigence de conception.


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