Mesure des COV pour optimiser les coûts d'exploitation dans la production d'abrasifs

Hermes Schleifmittel à Bad St. Leonhard dans la région de Carinthie en Autriche produit des abrasifs de précision pour l'industrie. En tant qu'entreprise de traitement des solvants, la purification des gaz d'échappement est très importante pour elle du point de vue de la protection de l'environnement. La (post)combustion optimale des hydrocarbures utilisés dans la production est donc une question très importante pour eux, qui est étroitement liée aux coûts énergétiques qu'ils supportent. Une solution d'analyseur basée sur une technologie de mesure sur mesure pour la mesure des COV (COV = composants organiques volatils) était la clé pour exploiter le potentiel d'économie d'énergie significatif.

Les abrasifs sont indispensables pour l'usinage de toutes sortes de surfaces. Beaucoup d'entre nous les utilisent presque quotidiennement, par exemple sous la forme de papier de verre traditionnel. Mais qui se préoccupe de la manière dont ils sont fabriqués ? Les spécialistes de Hermes Schleifmittel GmbH, oui. En effet, la fabrication d'abrasifs n'est pas si simple, surtout lorsqu'il s'agit d'applications industrielles. Le groupe Hermes produit plus de 1 500 variantes d'outils, notamment des bandes, des disques, des rouleaux et des feuilles abrasifs qui sont utilisés, par exemple, pour l'usinage de précision dans la technologie médicale ou dans l'industrie des moteurs et des engrenages.

Le processus de fabrication des abrasifs

Les bandes abrasives de 1,62 mètre de large sont produites sous forme de "rouleaux continus". Le matériau de départ est constitué de rouleaux de papier qui passent d'abord par une machine à estamper pour imprimer toutes les spécifications nécessaires du produit au verso. La bande passe ensuite dans une machine d'apprêt qui applique la colle. L'étape suivante du processus est réalisée dans une machine d'application de grains. Les grains abrasifs sont chargés électrostatiquement et appliqués sur la bande apprêtée à la colle dans la quantité et la répartition prescrites. "Un processus de travail qui exige un haut niveau de précision", explique Michael Hartl, responsable de l'ingénierie électrique chez Hermes Schleifmittel. "La répartition et la granularité sont décisives pour le résultat du ponçage.

Au fourneau

"Une fois la grenaille appliquée, la bande se dirige vers le premier four de séchage. Là, elle traverse le four tout en étant suspendue à des boucles", explique M. Hartl. Au cours de l'étape suivante du processus, une couche supérieure de colle est appliquée sur la bande pour former une couche d'usure et augmenter la durée de vie de l'abrasif. La bande est ensuite séchée dans un autre four et finalement enroulée en "rouleau jumbo". Au cours des étapes de séchage, le solvant est expulsé des matières premières utilisées. En Autriche, ces gaz sont soumis à des exigences strictes en matière de contrôle des émissions. L'air vicié doit donc être soumis à un processus de purification. Hermes Schleifmittel à Bad St. Leonhard a investi dans une installation moderne d'oxydation thermique régénérative à cette fin. L'oxydation thermique régénérative (RTO) est un procédé d'épuration thermique des gaz d'échappement utilisé de préférence pour réduire les émissions d'hydrocarbures. Chez Hermes, la chaleur résiduelle produite est utilisée, entre autres, pour chauffer le bâtiment de l'entreprise et compléter le système de chauffage à copeaux de bois existant.

Combustion optimisée

Michael Hartl : "Les émissions d'hydrocarbures produites dépendent du produit et du moment du processus. Les gaz d'échappement ont tendance à contenir moins de polluants dans le cas des grains fins, et beaucoup plus dans le cas des grains grossiers. De même, les émissions de solvants sont plus importantes au début du processus de séchage que peu avant la fin de l'étape du processus. La quantité d'émissions dans les gaz d'échappement - c'est-à-dire la concentration - est toutefois déterminante. Sans analyse métrologique de la concentration en COV, il faudrait toujours alimenter le système d'épuration des gaz d'échappement avec la quantité maximale d'air vicié, éventuellement aussi à partir de zones de production où il n'y a pas de production/séchage. De l'air vicié "propre" ne nécessitant pas de postcombustion serait donc également introduit dans l'installation RTO." Il en résulte une consommation d'énergie inutilement élevée pour le fonctionnement des ventilateurs. Un autre facteur crucial doit également être pris en considération : S'il y a moins d'hydrocarbures inflammables dans les gaz d'échappement, l'unité de postcombustion a besoin de plus de combustible supplémentaire sous forme de gaz naturel. Il est également important de connaître la concentration en polluants de l'air vicié provenant des fours de séchage afin d'optimiser le système d'épuration des gaz d'échappement en termes de coûts d'exploitation.

Objectif : fonctionnement autothermique

"Auparavant, tout l'air vicié provenant de la production était soumis à un traitement de postcombustion afin de respecter en permanence les réglementations en matière de contrôle de la pollution de l'air. Cela nous a permis de nous mettre à l'abri", explique Michael Hartl. Mais l'utilisation des ressources d'exploitation qui en résulte est inutilement élevée. Lorsque la concentration de solvant dans les gaz d'échappement est élevée, l'unité de postcombustion régénérative n'a pas besoin de combustible supplémentaire. On parle alors de fonctionnement autothermique. Dans ce cas, les gaz d'échappement contiennent suffisamment de vapeurs de solvants inflammables pour que les polluants puissent être oxydés sans ajout d'énergie primaire (par exemple du gaz naturel). L'usine se chauffe elle-même en utilisant l'énergie libérée par l'oxydation des polluants. Au maximum de la capacité d'extraction, cet état n'est pas atteint. "Si l'on connaît la concentration des hydrocarbures volatils dans l'air vicié, il est possible de contrôler le système d'extraction afin que l'unité de postcombustion fonctionne de manière quasi optimale, c'est-à-dire de manière autothermique. Si l'air vicié est extrait de manière ciblée des zones où la production est en cours, la concentration d'hydrocarbures augmente et la quantité de gaz naturel nécessaire diminue.

Méthode de mesure complexe

Compte tenu des préoccupations environnementales actuelles et de l'augmentation rapide des coûts de l'énergie, de plus en plus d'opérateurs envisagent de mesurer les hydrogènes volatils (COV). Cela nécessite toutefois une procédure de mesure complexe. Pour cela, vous avez besoin de la bonne solution métrologique et de beaucoup de connaissances en matière de mise en œuvre - ce que Hermes Schleifmittel a trouvé auprès des experts de SICK. C'est ce que Hermes Schleifmittel a trouvé auprès des experts de SICK. " Il s'agissait d'un véritable partenariat d'égal à égal ", souligne Michael Hartl. "Ce type de mesure était nouveau pour nous. Il est très dépendant des processus de production spécifiques - une solution unique ne conviendrait tout simplement pas."

Commutation entre différents flux de gaz d'échappement

"Nous voulions une solution complète de la part d'un partenaire unique. L'objectif était donc de combiner notre connaissance de la fabrication des abrasifs et de l'utilisation des solvants avec l'expertise d'une entreprise spécialisée dans l'analyse des processus. Les experts de SICK nous ont aidés à développer la solution d'analyse la plus efficace possible et nous ont fait remarquer qu'au lieu d'utiliser trois systèmes de mesure individuels, il nous suffisait en fait de passer d'un point d'échantillonnage à l'autre ", explique le responsable de l'ingénierie électrique chez Hermes Schleifmittel. Le séchage est rarement effectué dans toutes les zones de production en même temps. C'est ce qui nous a donné l'idée de basculer automatiquement la collecte des gaz d'échantillonnage entre les trois flux d'air résiduel possibles.

Les conduites de gaz d'échantillonnage chauffées évitent la condensation

Un autre élément important de la solution : Les hydrocarbures volatils sont acheminés par des conduites de gaz d'échantillonnage chauffées afin d'éviter la formation de condensats dus au refroidissement, qui pourraient alors s'accumuler dans les conduites et les bloquer. Michael Hartl : " Grâce aux conduites de gaz d'échantillonnage chauffées depuis le point de collecte des gaz d'échantillonnage jusqu'à l'analyse des gaz, les effets de condensation sont évités et il est possible d'effectuer des analyses fiables et stables à long terme. Les conseils de SICK ont porté leurs fruits : L'ensemble du système de mesure fonctionne depuis trois ans sans aucun problème et la réduction de la consommation d'énergie est appréciable."

Une épargne qui rapporte

Michael Hartl est satisfait des résultats obtenus grâce à la mesure des COV : "En fait, nous avons pu réduire considérablement notre consommation de gaz naturel. La quantité de gaz naturel que nous devons ajouter lors de la fabrication de certains produits est passée de 50 m3/h à 30, 20 ou même 10 m3/h. C'est considérable, et cela a même dépassé nos attentes ! C'est considérable, et cela a même dépassé nos attentes !

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