Les échangeurs de chaleur sont utilisés pour optimiser le transfert de chaleur d'un gaz ou d'un liquide à un autre pendant le traitement et le nettoyage en place (NEP). L'encrassement ou le vieillissement peut entraîner une dégradation des performances de l'échangeur de chaleur et des coûts d'exploitation et d'énergie supplémentaires pour compenser la différence de température cible. C'est pourquoi le nettoyage et l'entretien de l'échangeur de chaleur sont très importants pour assurer le bon fonctionnement de l'équipement de brassage. Un entretien régulier permet de maintenir l'équipement en état de marche et d'éviter les interventions d'urgence. En outre, le coût du nettoyage et de l'entretien d'un échangeur de chaleur est faible par rapport au coût d'un temps d'arrêt imprévu nécessaire pour l'échangeur de chaleur.
Les dépôts de produits ou de produits chimiques sur les surfaces de transfert de chaleur peuvent nuire à la capacité de transfert de chaleur de l'échangeur de chaleur et doivent être nettoyés régulièrement pour maintenir un fonctionnement performant et éviter les interruptions de processus. L'encrassement des échangeurs de chaleur et l'accumulation de dépôts indésirables sur les surfaces de transfert de chaleur peuvent entraîner divers coûts :
- Perte de production due à des arrêts de production
- Coûts d'entretien pour l'élimination des salissures ou des dépôts importants
- Remplacer les équipements obstrués
C'est pourquoi le nettoyage et l'entretien réguliers des échangeurs de chaleur à plaques deviennent essentiels.
Comment savoir quand je dois nettoyer mon échangeur de chaleur à plaques ?
La fréquence de nettoyage de l'échangeur de chaleur à plaques ne doit pas nécessairement être programmée. Lorsque l'échangeur de chaleur n'atteint pas la température correcte du produit pour le chauffage ou le refroidissement, vous pouvez savoir qu'il est temps de le nettoyer, car la température incorrecte est due à l'encrassement de la surface des plaques qui réduit le transfert de température.
En outre, il se peut que la perte de charge soit supérieure à celle spécifiée parce que la saleté restreint le canal et augmente la vitesse du fluide. Une bonne règle empirique consiste à nettoyer lorsque la perte de charge de chaque côté est supérieure de 50% à la perte de charge nominale. Si vous ne connaissez pas la perte de charge nominale, vous devez la mesurer immédiatement après le nettoyage et utiliser ces valeurs pour déterminer le prochain nettoyage.
Nettoyage d'un échangeur de chaleur à plaques
Par rapport aux échangeurs de chaleur à tubes et à calandre, les échangeurs de chaleur à plaques ont gagné en popularité au cours des dernières décennies. D'une manière générale, les échangeurs de chaleur à plaques ont une plus grande efficacité d'échange de chaleur et occupent moins d'espace. Ces facteurs ont contribué à susciter l'intérêt des brasseries pour les échangeurs de chaleur à plaques en tant qu'alternative aux échangeurs de chaleur à faisceau tubulaire. Il existe deux façons de nettoyer un échangeur de chaleur à plaques : le nettoyage en place (en faisant circuler des produits chimiques dans les canaux de l'échangeur de chaleur à plaques) ou le nettoyage manuel (en retirant les plaques du cadre et en les nettoyant individuellement à l'aide d'un pistolet à eau sous pression).
Méthode de nettoyage CIP
Cette méthode permet de faire circuler une solution chimique dans l'échangeur de chaleur afin de dissoudre et d'éliminer l'encrassement de la surface de la plaque. Cette méthode élimine la nécessité de séparer l'échangeur de chaleur, simplifie le processus de nettoyage et réduit le travail de nettoyage. Le nettoyage chimique est idéal car les plaques ondulées nettoient les liquides turbulents et aident à dissoudre le tartre.
La méthode de nettoyage CIP est une combinaison de temps, de température et de concentration. Les systèmes CIP assurent le nettoyage chimique et mécanique des échangeurs de chaleur. Si l'équipement de la brasserie interdit le NEP, l'opérateur doit procéder à un nettoyage manuel.
Le nettoyage CIP des échangeurs de chaleur comprend généralement les objectifs suivants :
- Nettoyer les dépôts de calcaire.
- Passivation de la surface pour réduire la sensibilité à la corrosion.
- Neutraliser les produits chimiques de nettoyage avant de vidanger.
Avantages du nettoyage chimique avec CIP :
- Processus de nettoyage plus rapide.
- Faible intensité de travail.
- Les composants qui ne peuvent pas être nettoyés mécaniquement peuvent être nettoyés.
Les opérateurs suivent généralement les quatre étapes suivantes dans le processus de nettoyage chimique au CIP :
- Nettoyage alcalin : Élimine l'accumulation de matières organiques.
- Rinçage : Généralement effectué à l'aide d'une rinceuse à haut débit pour éliminer les débris et les résidus de l'étape alcaline.
- Décapage : Aide à dissoudre et à adoucir les matériaux souillés à un niveau plus profond.
- Rinçage final : Rincer enfin l'échangeur de chaleur à plaques à l'eau claire.
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Nettoyage manuel
Le nettoyage manuel est nécessaire pour nettoyer l'échangeur de chaleur à plaques si l'échangeur de chaleur ne prend pas en charge le nettoyage CIP.
1. Démontage
La première étape de l'entretien de l'échangeur de chaleur consiste à démonter l'échangeur de chaleur à plaques, ce qui nécessite que des mécaniciens professionnels arrêtent tous les fluides entrant et sortant de l'échangeur de chaleur (il faut s'assurer que les procédures de verrouillage sont respectées).
Pour pouvoir évacuer le fluide de l'échangeur de chaleur, vous devez relâcher toute la pression en ouvrant la vanne. Vous voudrez terminer le refroidissement avant que l'échangeur de chaleur ne s'ouvre :
- Desserrer l'acide sur l'échangeur de chaleur, d'environ 1/4 de pied à la fois, avant de passer au boulon suivant. Pour assurer un desserrage efficace du boulon, ne pas trop le desserrer car cela pourrait endommager la tête du boulon.
- Après avoir retiré les boulons, faites glisser chaque tête amovible vers l'arrière pour exposer la plaque chauffante.
- Pour faciliter la réinstallation, toutes les cartes doivent être numérotées dans l'ordre inverse et le numéro doit être affiché sur la partie supérieure de chaque carte.
2. Nettoyer la plaque de l'échangeur de chaleur
Le nettoyage fait partie du plan d'entretien de tout bon échangeur de chaleur à plaques. Suivez les étapes ci-dessous pour être sûr de n'en oublier aucune :
- Il faut d'abord retirer le joint. Le joint peut être réutilisé ou non en fonction de son état actuel. Pour vérifier si votre joint est toujours en parfait état, il suffit de le pincer pour connaître son état. Si vous devez réutiliser le joint, lavez-le avec de l'eau et du savon, puis suspendez-le dans un endroit propre et sec.
- S'il y a des débris sur la carte, il faut la nettoyer avec du savon, de l'eau et une brosse douce ou un nettoyeur à haute pression, et non avec une meuleuse ou une brosse dure.
- Nettoyer la plaque jusqu'à ce que tous les débris soient éliminés.
- La rainure du joint doit être très soignée et, dans les cas les plus graves, il faut utiliser de l'acide chaud et de la soude caustique pour éliminer les adhésifs tenaces et les accumulations.
3. Tester la plaque de l'échangeur de chaleur
Au cours de cette inspection, il est essentiel de tester et d'inspecter les panneaux pour détecter les fissures et les trous d'épingle dans l'ensemble de l'installation.
- Inspectez visuellement l'échangeur de chaleur pour détecter les défauts, en accordant une attention particulière à l'endroit où les plaques se touchent. Vous pouvez utiliser des lampes pour faciliter l'inspection visuelle.
- Il est également conseillé d'effectuer un test de teinture pour détecter les trous d'épingle qui n'ont pas été détectés lors de l'inspection visuelle. Si plus de 10% du jeu de plaques présente des défauts, les plaques doivent être remplacées. Si vos plaques passent le test de la teinture, elles peuvent être nettoyées et remises en service.
4. Inspection et remontage
Avant d'inspecter et de préparer les plaques de l'échangeur de chaleur, le cadre des plaques doit être nettoyé et préparé avant le remontage :
- Commencez par inspecter la zone de la buse, en accordant une attention particulière aux zones de soudure où la corrosion et les défauts peuvent apparaître.
- Vérifier la rectitude de la tête fixe et de la tête mobile à l'aide d'une règle. Pour les cadres en acier au carbone peints ou revêtus de poudre, il convient d'inspecter le revêtement pour déterminer s'il est dans un état satisfaisant.
- Vérifier les points de connexion des rails supérieurs et inférieurs.
- Le polissage peut interférer avec des défauts graves de la feuille.
Une fois les étapes ci-dessus terminées, commencez à réinstaller les plaques, installez-les directement dans le cadre et vérifiez que les joints sont bien en place. Enfin, installez l'anneau de port dans le cadre.
5. Vérifier
Une fois l'échangeur de chaleur assemblé, il est important de le soumettre à un test hydrostatique et de vérifier qu'il ne présente pas de fuites.
- Remplir d'eau le système ou une autre source d'eau comme un échangeur de chaleur.
- Laissez couler l'eau pendant un certain temps afin d'éliminer l'excès d'air.
- Réduire lentement la sortie pour augmenter la pression, mais ne pas dépasser la pression de conception.
- Sécher à l'air l'extérieur de l'échangeur de chaleur pour éliminer toute trace d'eau résiduelle.
- Lorsque l'échangeur thermique est sous pression, vérifiez que le paquet de plaques ne présente pas de fuite d'eau.
Les fuites sont souvent dues aux facteurs suivants
- Il y a des débris dans la gorge du joint.
- Ancien joint
- Joint défectueux
- Il y a des trous dans la plaque
Quelle maintenance supplémentaire est nécessaire pour les échangeurs de chaleur à plaques ?
- Utiliser la vanne d'isolement une ou deux fois par an.
- Vérifier le filtre et le nettoyer si nécessaire.
- Vérifiez que les drains et les évents ne sont pas obstrués.
- Vérifier le manomètre et le remplacer si nécessaire.
10 conseils pour maintenir votre échangeur de chaleur à plaques en parfait état
- S'assurer que les conditions de fonctionnement (température et débit) sont conformes aux spécifications de conception.
- Purger l'échangeur de chaleur au démarrage, mais ouvrir et fermer la vanne lentement pour éviter les fluctuations de pression et les coups de bélier.
- Utiliser des filtres et des crépines en amont pour éliminer l'encrassement dû aux particules et protéger l'échangeur de chaleur.
- Vérifier quotidiennement tout changement de température, de pression et tout signe de fuite externe.
- Les boulons de fixation doivent être régulièrement nettoyés et bien lubrifiés.
- Utiliser la technologie de détection des conditions pour éviter d'ouvrir l'échangeur de chaleur à plaques pour l'inspecter.
- Utiliser le nettoyage en place (CIP) pour éviter d'avoir à ouvrir l'échangeur de chaleur pour le nettoyer.
- Le matériel de rechange doit toujours être propre et sec. Si l'échangeur de chaleur est hors service, rincez-le à l'eau douce et vidangez-le complètement.
- Protégez l'échangeur thermique des projections d'eau et évitez de l'exposer aux rayons UV et à l'ozone normalement générés par l'alimentation électrique.
- N'utilisez que des pièces de rechange d'origine pour les échangeurs de chaleur à plaques afin de garantir les performances, la fiabilité et la durée de vie de l'équipement. Conservez également les pièces de rechange importantes en stock et suivez les instructions de stockage.
L'échangeur de chaleur à plaques doit faire l'objet d'un entretien continu entre les prochains nettoyages, en veillant à vérifier régulièrement si l'échangeur de chaleur à plaques a besoin d'être nettoyé. Micet Craft recommande de le faire une fois par mois. Au bout d'un certain temps, vous saurez combien de temps il faut pour le nettoyer. Si vous ne voulez pas le faire vous-même, certaines entreprises sont spécialisées dans le nettoyage des échangeurs de chaleur. Vous pouvez effectuer une recherche rapide sur Internet concernant le nettoyage des échangeurs de chaleur à plaques et obtenir une liste d'entreprises dans votre région.