Retour des condensâts et quand il faut utiliser une pompe à condensât

Le transport et la récupération des condensâts ne peut être réalisé qu'avec une pression différentielle positive entre la source et le point de distribution (généralement une zone de collecte de condensât ou un collecteur de retour). Dans certains cas, la pression d'entrée vapeur peut être suffisante pour surmonter la contre-pression du système, mais dans de nombreuses installations la différence de pression est négative et réclame l'utilisation d'une pompe pour transférer les condensâts vers une zone de récupération.

L'utilisation de la pression d'entrée du purgeur

Quand la différence de pression est positive, le transport des condensâts au collecteur peut simplement être réalisé par l'utilisation de la pression d'entrée de vapeur dans le purgeur comme force motrice. Cette méthode de récupération est la moins coûteuse et la plus fiable. L'installation de cette méthode est relativement simple et devrait être, si possible, la première option, puisqu'aucun équipement spécial n'est requis.

Il y a deux différents types d'installation où une récupération peut être réalisée en utilisant la pression en sortie de purgeur:

• Retours par gravité
• Retours sur des conduites en hauteur avec une pression différentielle positive.

Retour par gravité

Les équipements basiques nécessaires au fonctionnement sont seulement un purgeur de vapeur et une tuyauterie car la pression différentielle est toujours positive entre le point bas de purge et un système ou réservoir à pression atmosphérique.

Retour en hauteur

Il est possible pour un purgeur de vapeur d'évacuer les condensâts vers un point plus élevé à condition que la pression différentielle reste positive et que les normes de sécurité du site soient respectées

Si les distances verticales et horizontales augmentent, la contre pression du système augmentera elle aussi. Lorsque la pression différentielle devient négative, la pression de sortie du purgeur ne sera pas suffisante, et alors, une pompe ou une pompe purgeur sera donc nécessaire, comme décrit dans la section ci dessous.

L'utilisation d'une pompe pour vaincre la contre-pression (de la ligne de retour)

Le système de pompage est nécessaire pour évacuer et récupérer des condensâts dès que la contre-pression devient supérieure à la pression la plus basse en sortie de purgeur.

• Remontée après un purgeur de vapeur, une pompe ou pompe purgeur
• Les pertes de charge dans la tuyauterie
• Toute pression statique liée à celle du collecteur de récupération

Cette addition des forces de contre-pression dans un système de condensâtion est généralement exprimée en Hauteur Manométrique Totale (HMT):

Voici quelques conditions nécessitant l'utilisation d'une pompe de manière à contrer les cas où la pression différentielle est négative, causée par une HMT/contre pression trop importante:

• L'augmentation de la contre pression due à l'élévation du niveau du collecteur.
• Les pertes de charge causées par l'écoulement des condensâts sur une longue distance de tuyauterie.
• Un réservoir sous pression ou vase de revaporisation.
• Retour direct des condensâts dans la chaudière

Pompe centrifuge électrique ou à turbine pour condensâts

Lorsque la pression différentielle est négative, une pompe centrifuge ou à turbine pour condensât peut être utilisée pour augmenter la pression et obtenir une pression différentielle positive. Le pompage peut réaliser le déplacement et la récupération des condensâts sur des distances bien plus longues et hautes. Le condensât est collecté en premier dans le réservoir et est ensuite pompé électriquement du réservoir vers le lieu de réutilisation.

Les deux éléments importants à considérer quand on utilise une pompe à condensât centrifuge ou à turbine sont le Net Positive Suction Head Available (NPSHA) à la pression d'entrée de la pompe, et la hauteur manométrique totale (HMT) à la sortie. Afin de réaliser un pompage efficace, une pompe à condensâts centrifuge ou à turbine doit avoir un Net Positive Suction Head Required (NPSHR) inférieur ou égale au NPSHA, et une pression de décharge totale apte à circuler sur la HMT présente. Lorsque ces critères sont respectés, la pompe électrique permet de récupérer et livrer une large quantité de condensâts à haute pression. Dans un certain cas de haute pression, les condensâts récupérés peuvent être renvoyés directement dans la chaudière.

Toutefois, en plus des problèmes potentiellement liés à la conception, tels que le manque d'électricité, des caractéristiques électriques strictes et un coût élevé ou un manque de capacité, les pompes à condensâts centrifuges ou à turbine peuvent aussi rencontrer un grave problème, appelé cavitation.

La cavitation

La cavitation est causée par la formation de bulles de vapeur à l'intérieur du condensât à cause de la rotation de la palle. On rencontre généralement cet effet avec des moteurs à régime élevé et ne peut se produire que lorsque la température du liquide qui est pompé s'élève au-dessus de 80 ° C [176 ° F] et que le NPSHA est inférieur au NPSR requis de la pompe. La cavitation peut conduire à des dommages significatifs de la palle et rendre une pompe inutilisable.

Pour pomper les condensâts chauds et limiter le risque de cavitation, le NPSHA doit être augmenté. Une méthode pour résoudre ce problème est d'installer un réservoir surélevé (ou un barillet) et augmenter la hauteur de charge de 3 à 5 mètres [10-16 pieds] au dessus de la valeur du NPSHR de la pompe pour une température régulée ( tant que la contre-pression de l'équipement supplémentaire est acceptable). Une autre méthode est d'utiliser la pression de vapeur pour augmenter la pression à l'intérieur du réservoir à condition que les composants puissent supporter des pressions et des températures plus élevées,

Pompes non électriques ou pompes mécaniques

Les pompes à condensât mécaniques ont été inventées pour surmonter les problèmes mentionnés ci-dessus pouvant se produire avec des pompes électriques. Avec les pompes mécaniques, les problèmes référencés, tels que la cavitation, sont éliminés ou sensiblement réduits.

Les pompes à condensâts mécaniques reposent sur un principe de pompage volumétrique qui ne demande pas la rotation de la palle. Il n'y a donc pas de danger de cavitation. De plus, elles sont relativement peu affectées par les grandes différences de pression, de manière à ce que les exigences de la HMT ne soient pas aussi critiques dans leurs dimensionnements. En outre, ils sont bien adaptés pour les zones explosives et les emplacements distants, car ils ne nécessitent pas d'électricité. Les technologies et les capacités des pompes mécaniques ont augmenté ces dernières années, faisant d'elles l'une des méthodes les plus utilisées dans la récupération des condensâts.

L'utilisation de pompes centrifuges spécialisées pour la récupération des condensâts

Des pompes centrifuges spéciales ne subissant pas de cavitation ont également été développées pour la récupération des condensâts. Celles-ci utilisent un éjecteur installé à l'aspiration de la pompe afin de résoudre le problème associé à la chute de pression statique de la palle.

L'éjecteur surmonte la chute de pression en alimentant des condensâts sous pression à haute température dans une pompe centrifuge, rendant possible le fonctionnement de la pompe sans risque de cavitation même si le NPSHA est inférieur à 1 m [3 pieds]. En raison des faibles hauteur de charge nécessaires, ces pompes de récupération de condensât aident à réduire les besoins en place ainsi que les frais d'installation et suppriment le besoin d'utiliser un réservoir en hauteur ou un collecteur sous pression qui pourrait créer une contre-pression sur l'installation à drainer. En résumé, leur utilisation est similaire à celle d'une pompe classique.

Les pompes centrifuges à haute pression équipées d'un éjecteur sont également couramment utilisées dans les systèmes sous pression pour renvoyer les condensâts à haute température directement dans la chaudière.