Vos équipements chauffés à la vapeur ont-ils déjà subi une baisse de température inexplicable, alors que le système semble fonctionner correctement ? La raison pourrait être un phénomène appelé "bouchon vapeur" (quand il est causé par la vapeur) ou "blocage d'air" (quand il est causé par l'air ou un autre gaz non condensable, comme le dioxyde de carbone).

Bien que les contre-mesures pour ces deux problèmes sont différentes, le mécanisme est identique : de la vapeur ou un gaz incondensable, tel que l'air, pénètre dans le purgeur en face du condensât et ferme la soupape du purgeur, empêchant l'évacuation du condensât.

Cet article porte sur le bouchon vapeur. Pour plus d'informations concernant le blocage d'air, veuillez lire :

• Blocage d'air

Généralement, le bouchon vapeur n'est pas causé par les purgeurs de vapeur eux-mêmes, car ils sont conçus pour se fermer lorsque de la vapeur pénètre à l'intérieur. Dans la majorité des cas, c'est plutôt la configuration de l'équipement ou des canalisations autour du purgeur qui sont la cause du problème.

Un bouchon vapeur ne doit pas être ignoré, car des problèmes plus graves peuvent apparaître avec le temps. Comme il s'agit d'un problème difficile à identifier, il est important de bien comprendre les causes de celui-ci.

Un bouchon vapeur est susceptible de se produire dans l'une des deux situations suivantes :

• La configuration de l'équipement provoque le mélange de la vapeur et du condensât au moment de l'évacuation.
• La configuration de la tuyauterie provoque le déplacement de la vapeur dans le purgeur avant le condensât.

Si le bouchon vapeur résulte d'un mélange de vapeur et de condensât entrant dans le purgeur ; un purgeur de vapeur avec une soupape de "déblocage" doit être utilisé. Ou une vanne à pointeau sur une ligne de bypass, qui permettra à une petite quantité de vapeur de s'écouler en aval du purgeur.

Si le bouchon vapeur vient de la configuration de la tuyauterie, celle-ci doit alors être corrigée afin de permettre au condensât de s'écouler naturellement dans le purgeur avant la vapeur.

Quand la configuration d'un équipement est la cause d'un bouchon vapeur, une des solutions consiste tout d'abord à évacuer le mélange vapeur-condensât dans un réservoir, tel qu'un vase de revaporisation, puis à évacuer le condensât par un purgeur de vapeur. La vapeur de revaporisation séparée des condensats devra ensuite être renvoyée dans l'échangeur de chaleur pour être réutilisée.

Cependant, cette solution peut s'avérer compliquée avec certains équipements, tels que les séchoirs rotatifs qui utilisent un siphon ou des écopes internes pour évacuer le condensât. Si la réutilisation de la vapeur n'est pas envisageable, une autre solution est alors nécessaire.

Une autre solution consiste à utiliser une soupape de déblocage ou une vanne à pointeau en bypass pour permettre à la vapeur d'être libérée en aval du purgeur, réglant ainsi le problème de bouchon vapeur. Comme les soupapes de déblocage et les vannes à pointeau pouvent contrôler le passage de la vapeur, la perte de vapeur est minimisée.

Les purgeurs de vapeur ne doivent pas être installés au sommet d'une tuyauterie, car cela peut provoquer un blocage de vapeur.

Comment la configuration de la tuyauterie provoque-t-elle le bouchon vapeur?

On ne s'attend généralement pas à ce qu'un bouchon vapeur se produise lorsque la hauteur de charge est suffisamment importante pour surmonter le blocage de vapeur. Cependant, la hauteur de charge ne peut pas résoudre ce type de problème du fait des deux points suivants :

• La pression à l'intérieur du purgeur et celle dans la tuyauterie d'entrée du purgeur sont virtuellement identiques.
• Le condensât est évacué uniquement lorsque la soupape est ouverte.

Le condensât et la vapeur à l'entrée du purgeur sont à la même pression, car les purgeurs sont conçus pour évacuer le condensât avec un minimum de perte de vapeur. La vapeur, qui a une densité inférieure à celle du condensât, va donc logiquement s'élever au-dessus du condensât dès lors qu'il y a une élévation verticale, puis pénétrer dans le purgeur avant le condensât, provoquant la fermeture de la soupape. Augmenter la pression pour forcer l'évacuation du condensât ne résoudra pas le problème, car la soupape restera fermée par la vapeur.

Un purgeur qui subit un "bouchon de vapeur" pourra de nouveau évacuer le condensât quand la vapeur "bloquée" se sera condensée. Toutefois, d'ici là, cela peut provoquer un refoulement du condensât dans la tuyauterie et dans l'équipement. Si le problème n'est pas résolu, il peut se produire de nouveau à chaque prochain cycle d'évacuation.

Qu'en est-il du débit en sortie du purgeur ?

Il peut sembler étrange qu'un bouchon vapeur se produise uniquement dans les sections verticales à l'entrée d'un purgeur et non à la sortie.

La vapeur de revaporisation du côté de la sortie d'un purgeur augmentera au sommet des sections verticales de la tuyauterie. Cependant, comme il n'y a aucun purgeur au-delà, rien ne pourra empêcher la fuite de vapeur hors de la tuyauterie.

Ceci s'applique également aux conduites reliées à un récipient ouvert ou fermé utilisé pour recueillir le condensât, car celles-ci nécessitent une différence de pression négative pour fonctionner et permettre le bon écoulement du condensât et de la vapeur de revaporisation.

Autres problèmes de tuyauterie

Les problèmes de bouchon vapeur dus à la configuration de la tuyauterie ne se limitent pas aux sections verticales de cette dernière, mais peuvent également se produire dans d'autres configurations de tuyauterie. Par exemple, une tuyauterie avec une pente, ou bien courbée en raison d'un manque de support, peut également provoquer un bouchon vapeur.

Même si la tuyauterie est installée parallèlement au sol, de longs tronçons de tuyauterie étroite avant un purgeur peuvent causer des bouchons vapeur, notamment si le diamètre de la tuyauterie n'est pas suffisant pour permettre au condensât de passer avant la vapeur.

Autre remarque 

"Le blocage d'air" est un problème similaire au "bouchon vapeur", mais il est dans ce cas causé par l'air. Il peut se produire à la fois dans les purgeurs de vapeur et dans les systèmes d'air ou autre gaz comprimé et nécessite généralement une ligne d'équilibrage pour être résolu. De plus amples informations concernant ce problème sont disponibles dans l'article suivant.

En outre, les "groupes de purgeurs" peuvent également provoquer des problèmes similaires à ceux causés par le "bouchon vapeur". Pour plus informations sur les "groupes de purgeurs", veuillez lire :

• La purge de groupe