Comparaison d'études de cas : pompes à pulpe et pompes à eaux usées dans des applications réelles
Le débat sur le remplacement des pompes à pâte par des pompes à eaux usées dans les opérations industrielles nécessite une analyse empirique des indicateurs de performance, des coûts de maintenance et des schémas de défaillance. Cet article examine quatre études de cas représentatives d'usines mondiales de traitement du papier et des eaux usées afin d'évaluer la faisabilité de l'interchangeabilité.
Étude de cas 1 : Usine de papier intégrée en Amérique du Nord
Profil de l'établissement
Capacité:1 200 tonnes/jour de production de pâte kraft
Processus: Traitement de fibres recyclées avec une pâte à 4,5 % de consistance
Configuration d'origine: 24 pompes à pulpe Goulds Pumps série 3196 (300 ch chacune)
Stratégie de remplacement
La direction a remplacé 12 pompes par des pompes à eaux usées Flygt série 2700 (200 ch) pour réduire les dépenses d'investissement de 480 000 $.
Résultats de performance
Efficacité hydraulique
Les pompes à eaux usées ont fourni 68 % du débit requis à la vitesse nominale
Les VFD augmentés à 110 % de leur vitesse ont provoqué des dommages par cavitation (Figure 1 : réduction de la marge NPSH)
Coûts d'entretien
Les remplacements de turbines ont triplé, passant de 2/an à 6/an
Les coûts d'entretien annuels ont augmenté de 192 000 $
Impact des temps d'arrêt
23 arrêts imprévus en 18 mois
Perte de production : 12,6 M$ (sur la base d'un temps d'arrêt de 7 000 $/minute)
Analyse des causes profondes
Accumulation de matières fibreuses dans les volutes des pompes à eaux usées (Figure 2 : Inspection de la roue après défaillance)
Le blanchiment à base de chlore a provoqué la corrosion du boîtier en fonte (le test ASTM G109 a confirmé une perte de 0,2 mm/an)
Résultat
L'usine est revenue aux pompes à pulpe d'origine après 18 mois
Perte nette totale : 2,1 M$
Étude de cas 2 : Station d'épuration européenne
Profil de l'établissement
Capacité: 250 000 m³/jour d'eaux usées municipales
Processus: Boues activées avec 3 à 5 mm de solides
Expérience de remplacement
J'ai essayé de remplacer 4 pompes à eaux usées Flygt 2600 par des pompes à pulpe Goulds 3196.
Résultats de performance
Efficacité hydraulique
Les pompes à pulpe ont atteint une efficacité de 92 % contre 85 % pour les pompes à eaux usées à 150 m de hauteur de refoulement
Consommation d'énergie
Consommation d'électricité réduite de 18 % (0,62 kWh/m³ contre 0,76 kWh/m³)
Coûts d'entretien
Aucun remplacement de turbine en 24 mois contre 3/an pour les pompes à eaux usées
Analyse des causes profondes
Les turbines semi-ouvertes de la pompe à pulpe manipulent les chiffons sans se boucher
La construction en acier inoxydable a résisté à la corrosion par le sulfure d'hydrogène
Résultat
L'adoption permanente de pompes à pulpe a permis de réaliser des économies annuelles de 280 000 $
Étude de cas 3 : Usine de transformation alimentaire en Asie du Sud-Est
Profil de l'établissement
Processus: Transfert de bouillie d'amidon de tapioca (consistance 5-8 %)
Configuration d'origine: Pompes à eaux usées Grundfos série SP
Problèmes de performances
Pannes fréquentes dues à :
Adhérence de l'amidon provoquant un déséquilibre de la turbine
Usure abrasive due aux impuretés du sable
Stratégie de remplacement
Pompes à vis excentrée Netzsch installées (alternative à la pompe à pulpe)
Résultats de performance
Débit
Débit augmenté de 120 m³/h à 180 m³/h
Entretien
Intervalles d'entretien prolongés de 6 à 24 semaines
Économies d'énergie
Consommation électrique inférieure de 22 % (45 kW contre 58 kW)
Comparaison des coûts
Coût initial | 18 000 $ | 32 000 $ |
Entretien annuel | 9 200 $ | 3 800 $ |
Coût total sur 5 ans | 64 000 $ | 49 000 $ |
Étude de cas 4 : Gestion des résidus miniers australiens
Profil de l'établissement
Processus: Transfert de boue (30 % de solides, densité 1,5 SG)
Configuration d'origine: Pompes à boues Warman série WBH
Expérience de remplacement
Pompes à eaux usées KSB Movitec testées avec chemises en caoutchouc
Résultats de performance
Résistance à l'usure
Durée de vie de la pompe à lisier : 2 800 heures
Durée de vie de la pompe à eaux usées : 900 heures (Figure 3 : Comparaison du taux d'usure)
Coûts opérationnels
125 000 $ de dépenses annuelles supplémentaires pour les remplacements
Analyse des causes profondes
Les solides à haute densité ont provoqué une érosion excessive de la turbine
Absence de conception de chambre vortex dans les pompes à eaux usées
Résultat
Remplacement abandonné après 6 mois
Matrice de comparaison entre cas
Consistance du fluide | Jusqu'à 12 % de bouillie de fibres | < 5 % de solides dans les eaux usées |
Conception de la turbine | Semi-ouvert avec aubes hélicoïdales | Fermé/vortex pour solides non fibreux |
Matériel | Acier inoxydable/doublure en caoutchouc | Fonte/acier inoxydable |
Exigence NPSH | 3,2 à 4,5 m | 1,8 à 2,5 m |
Durée de vie typique | 8 000 à 12 000 heures | 3 000 à 6 000 heures |
Efficacité énergétique | 88-92% | 78-85% |
Principales conclusions et meilleures pratiques
Adéquation de l'application
Eaux usées à faible concentration
Solides < 3 mm de diamètre
Conditions non corrosives
Bouillies à haute consistance (>2,5 %)
Matériaux fibreux avec une granulométrie de 5 mm
Environnements chimiques agressifs
Les pompes à pulpe excellent dans:
Les pompes à eaux usées sont adéquates pour:
Stratégies d'optimisation des coûts
Pour les usines produisant 500 tpd : Investissez dans des pompes spécialement conçues
Opérations à petite échelle : envisager des conceptions hybrides (par exemple, Vogelsang EcoStar)
Besoins temporaires : louer des pompes à pulpe pendant les périodes de pointe
Protocoles de maintenance
Installer des crépines de 150 mesh en amont pour les pompes à eaux usées dans les applications de pâte à papier
Mettre en œuvre une surveillance des vibrations (ISO 10816) avec un seuil de 15 mm/s²
Conclusion
Les études de cas démontrent que si les pompes à eaux usées peuvent permettre des économies à court terme en cas de faible demande, leur inefficacité opérationnelle à long terme et leurs risques de défaillance dépassent souvent les investissements initiaux. Les pompes à pulpe offrent des performances supérieures dans les environnements à consistance élevée, corrosifs et fibreux, conformément aux directives de la norme ISO 19959:2016 pour la manutention des boues industrielles. Les organisations doivent réaliser une analyse détaillée du coût du cycle de vie et des tests de compatibilité des procédés avant d'envisager le remplacement de pompes.
