APPLICATION DES THERMOPLONGEURS DANS LE TRAITEMENT DE L’EAU

Les thermoplongeurs sont un mode de transfert de chaleur rapide et efficace. Ils occupent beaucoup moins d’espace et nécessitent moins d’entretien que les autres méthodes de chauffage. Ils sont soit insérés directement dans le réservoir où le liquide est chauffé, soit intégrés dans un circuit secondaire où le liquide chauffé passe d’abord par un échangeur de chaleur pour chauffer le liquide d’un autre réservoir. 

Grâce à leurs avantages, les thermoplongeurs sont un pilier des applications industrielles et domestiques. L’une de ces applications est le traitement des eaux usées. Dans ce type d’application, l’eau doit maintenir une température spécifique pour atteindre les objectifs du procédé. 

Comme de nombreux autres procédés industriels, le traitement des eaux usées repose sur un contrôle précis de la température pour atteindre les objectifs de production. Ce contrôle précis de la température est assuré par les thermoplongeurs. 

Les thermoplongeurs : Un outil clé dans le traitement de l’eau pour la fracturation hydraulique.

Le maintien du débit, c’est-à-dire le maintien de la qualité et de la constance de l’eau, est un défi majeur dans le traitement des eaux usées pour l’industrie de la fracturation hydraulique. En général, l’eau non potable destinée à la fracturation hydraulique doit être filtrée pour éliminer les particules de sable, subir un traitement chimique pour tuer les bactéries et être chauffée pour la protection contre le gel dans les conduites d’écoulement. 

Le chauffage permet également de tuer les bactéries, ce qui est essentiel pour maintenir la consistance de l’eau de fracturation hydraulique. À défaut de traitement, la migration des bactéries depuis d’autres réservoirs peut créer de graves problèmes, notamment la corrosion et l’encrassement des conduites et des tubes d’écoulement. 

Le boom du gaz de schiste

Lorsque la révolution du gaz de schiste s’est produite en Amérique du Nord, le traitement de l’eau est apparu comme une question essentielle. Produire un seul baril de pétrole impliquait la consommation de plusieurs barils d’eau pendant la phase de production. Ainsi que de grandes quantités d’eau de reflux qui était le sous-produit de l’opération de fracturation hydraulique. 

La production économique d’huile de schiste exige des stratégies de traitement qui optimisent les coûts d’élimination, les investissements en capitaux et la gestion des risques. 

Au début, les évaporateurs à ciel ouvert étaient une méthode simple et économique pour réduire les volumes d’eau produite. Un système à ciel ouvert réduit la quantité d’eau produite pour un coût bien inférieur à celui d’un évaporateur fermé. Toutefois, il est essentiel de savoir si les permis appliqués autorisent l’utilisation d’évaporateurs à ciel ouvert, dont les émissions atmosphériques sont imputables à la présence de composés volatils de nature organique. 

De l’énergie est ajoutée dans ces évaporateurs à ciel ouvert pour accélérer le processus d’évaporation. Les thermoplongeurs ajoutent de la chaleur aux évaporateurs à ciel ouvert pour chauffer l’eau à 80 ˚C-85 ˚C. Cela est suffisant pour humidifier l’air sans faire bouillir l’eau. Cela permet de maintenir l’efficacité du processus, de réduire les frais d’exploitation et d’utiliser la source de chaleur à basse température. Il faut tenir compte du fait que si cette application utilise un thermoplongeur plus petit, nécessitant moins de puissance, la surface du réservoir doit être plus grande pour augmenter le taux d’évaporation. 

Choix du thermoplongeur adapté

Electric Immersion Water HeaterLes évaporateurs à ciel ouvert sont généralement équipés de trois types de thermoplongeurs. Les thermoplongeurs amovibles sont utilisés dans les réservoirs qui sont modernisés pour être utilisés comme évaporateurs à ciel ouvert.  Ils sont compatibles avec la quasi-totalité des réservoirs standard, ce qui explique qu’ils trouvent leur application dans les rénovations. Leur avantage réside dans une installation plus simple et un processus de maintenance moins intensif. 

Les thermoplongeurs à brides sont moins courants dans les évaporateurs à ciel ouvert. Ils sont plus courants dans les évaporateurs fermés qui sont techniquement des récipients sous pression. Les thermoplongeurs à raccord fileté sont plus couramment utilisés dans les évaporateurs à ciel ouvert construits sur mesure. 

Température ambiante = 25 ˚C

Température d’évaporation = 85 ˚C

Hausse de température = 85 ˚C-25 ˚C

                                  = 60 ˚C

Volume du réservoir = 200 Gallons 

                                  = 757 litres

Puissance nécessaire = Volume du réservoir x 4 x Hausse de la température/3412

                              = 53kW

Ainsi, nous aurons besoin d’un thermoplongeur de 53kW pour chauffer le réservoir de 200 Gallons afin d’atteindre une température de 85 ˚C.

 

Les thermoplongeurs dans le maintien du débit

Les installations de traitement de l’eau des municipalités produisant de l’eau potable dans les régions froides constituent une autre application importante des thermoplongeurs. Le maintien du débit est très important dans ces conduites, car l’absence de traçage thermique ou de réchauffeurs en ligne entraîne le gel et la dilatation de l’eau. Ce qui peut faire éclater les lignes. 

Pour ces installations, le type de thermoplongeur le plus courant est le réchauffeur à circulation ou en ligne. L’eau est pompée dans le circuit de tuyauterie qui entoure le thermoplongeur encastré en ligne. Le réchauffeur en ligne, ou à circulation, est un ensemble compact. Il comprend la chambre de chauffe, une entrée au bas de la chambre de chauffe et un orifice de sortie en haut de la chambre. Le thermostat est situé sur le côté de la chambre de chauffe, ce qui permet de contrôler la température de manière simple et facilement accessible. Celui-ci peut contrôler des températures de 60 ˚F à 250 ˚F pour l’eau et de 150 ˚F à -550 ˚F pour l’huile et l’air. 

La partie supérieure du réchauffeur à circulation est dotée d’un boîtier de raccordement NEMA 1. Le boîtier de raccordement comporte une bride dans sa partie inférieure qui est reliée à une autre bride située dans la partie inférieure de la chambre de chauffe. L’assemblage par brides facilite l’entretien en permettant de retirer rapidement les éléments chauffants en déconnectant les brides. Le thermostat à bulbe est placé dans un puits thermométrique scellé près de la sortie. L’isolation en fibre de verre est standard entre la chambre de chauffe et l’enveloppe extérieure. 

Les éléments de gaine standard utilisés pour les applications de chauffage de l’eau sont en SS 316, ce qui permet d’éviter la corrosion, surtout si l’eau a un niveau élevé de chlorures. L’Incoloy 800 est également un matériau de gaine viable. Cependant, il assure la longévité au détriment d’un coût d’investissement plus élevé. Le plus souvent, l’eau circule naturellement dans le réchauffeur en ligne ou à circulation.