Une usine de pâte à papier réduit de 22 % la consommation de vapeur de son atelier de blanchiment grâce aux échangeurs de chaleur WideGap
L’une des plus anciennes usines de pâte et papier du Minnesota, aux États-Unis, s’est trouvée confrontée à un manque de capacité vapeur lors de l’installation d’une nouvelle machine à papier. Pour réduire la charge sur les chaudières, le site a fait de l’atelier de blanchiment sa priorité en matière d’économies d’énergie. Grâce à l’installation de trois échangeurs de chaleur à plaques Alfa Laval WideGap, l’usine a pu récupérer la chaleur résiduelle pour préchauffer les filtrats de lavage réutilisés. Résultat : une baisse de 22 % de la consommation de vapeur lors du blanchiment et 27 000 $ d’économies par mois. L’investissement a été amorti en moins d’un an.
DATE 2026-10-08Une nouvelle machine à papier pousse la chaudière à ses limites
Lorsque l’usine a installé une nouvelle machine à papier, la consommation globale de vapeur s’est rapprochée de la capacité maximale de la chaudière. Le site comprend une usine de pâte kraft, deux unités de blanchiment et deux machines à papier.
Plutôt que d’augmenter la capacité de la chaudière, l’équipe technique de l’usine a réalisé une étude sur site afin d’identifier les possibilités de réduction de la consommation de vapeur offrant le meilleur rapport coût-efficacité.
Les conclusions ont clairement mis en évidence les unités de blanchiment. Le chauffage de la pâte aux températures requises pour le blanchiment représentait 5 à 6 % de la production totale de vapeur, soit une consommation considérable. Le directeur technique a estimé que le préchauffage des filtrats de lavage réutilisés, à partir de la chaleur résiduelle issue du soufflage du lessiveur, permettrait de réduire sensiblement les besoins en vapeur.
La principale difficulté technique résidait dans la nature même des filtrats. Les filtrats de lavage contiennent des fibres en suspension, ce qui exclut la plupart des technologies conventionnelles d’échange thermique. Les échangeurs à calandre et tubes présentaient un risque élevé de colmatage, compromettant la continuité de fonctionnement et nécessitant une maintenance importante.
De plus, les échangeurs à calandre et tubes nécessitent un écart de température important entre les fluides, ce qui limite leur capacité à valoriser efficacement la chaleur résiduelle récupérée.
* En raison d’une circulation des fluides moins efficace et de performances thermiques plus faibles, les échangeurs à calandre et tubes nécessitent un écart de température plus important entre les fluides. Il est donc difficile d’obtenir un faible pincement thermique.
À l’inverse, les échangeurs de chaleur à plaques permettent de réduire au minimum l’écart de température, d’optimiser la récupération de chaleur et de limiter la surface d’échange nécessaire, tout en offrant une solution plus compacte.
Un essai pilote d’un mois débouche sur une installation à grande échelle
Alfa Laval a proposé l’échangeur de chaleur à plaques WideGap, une technologie spécialement conçue pour assurer un transfert thermique efficace avec des fluides fibreux. Grâce à des canaux libres optimisés entre les plaques, le WideGap permet aux fibres de circuler efficacement tout en maintenant d’excellentes performances thermiques. Plutôt que d’opter immédiatement pour une installation complète, l’usine a choisi de tester une première unité sur un flux secondaire de filtrats.
L’essai a duré un mois. Aucune augmentation de la perte de charge ni aucun colmatage n’ont été constatés. Convaincue par la technologie, l’usine a décidé de passer à une installation à l’échelle industrielle. Deux unités supplémentaires ont été installées, portant à trois le nombre total d’échangeurs de chaleur WideGap en service dans les unités de blanchiment.
Chaque unité récupère la chaleur résiduelle des condensats issus du soufflage du lessiveur afin de réchauffer les filtrats de lavage des unités de blanchiment. La température des filtrats augmente ainsi de 15 à 20 °F avant leur réutilisation pour le lavage de la pâte. Lors du lavage, cette chaleur est transférée à la pâte. En pratique, la quantité de vapeur nécessaire pour atteindre la température souhaitée dans les tours de blanchiment est donc nettement réduite.
Les trois échangeurs de chaleur ont permis de réduire considérablement la consommation d’énergie. Au cours de la meilleure période de trois mois, la consommation de vapeur des unités de blanchiment a diminué de 22 %. L’usine réalise désormais 27 000 $ d’économies par mois et l’investissement a été amorti en moins d’un an.
Par rapport aux échangeurs à calandre et tubes, la technologie WideGap :
- est nettement plus légère ;
- nécessite moins de surface au sol et de hauteur libre ;
- laisse circuler les fibres sans risque inutile de colmatage ;
- permet un plus faible écart de température entre les fluides et donc une meilleure valorisation de la chaleur récupérée.
Une solution de transfert thermique efficace pour l’industrie papetière
Ce projet montre qu’il est possible de réduire considérablement la consommation de vapeur dans les unités de blanchiment en deux étapes : identifier les sources de chaleur déjà disponibles, puis trouver une solution fiable et efficace pour transférer cette énergie vers le flux de procédé qui en a besoin.
Dans ce type d’application, le principal obstacle n’est pas la source de chaleur, mais la gestion du fluide. Les filtrats de lavage contenant des fibres sont parfois considérés comme difficiles à traiter dans des échangeurs de chaleur. Une conception adaptée permet toutefois de lever cette contrainte technique. Avec un retour sur investissement qui se compte en mois plutôt qu’en années, les projets de ce type offrent une solide rentabilité financière.