- Étude de cas
- Trois pompes Bredel 65 prennent en charge les processus de digestion dans une grande usine de biogaz
- Les pompes sont spécialement dimensionnées pour minimiser les temps d’arrêt et accélérer le retour sur investissement
- Une maintenance réduite est primordiale dans les usines de biogaz
L’une des plus grandes usines de biogaz en France a récemment été mise en service, avec au cœur de l’installation, trois pompes Bredel de Watson-Marlow Fluid Technology Solutions (WMFTS). Les pompes sont utilisées pour transférer des boues abrasives homogènes selon trois étapes du procédé essentiel pour l’approvisionnement durable en énergie dans la région.
La nouvelle usine de biogaz, conçue, construite et mise en service en 2017, devrait produire 2,2 millions de mètres cubes de biométhane par an, alimentant le réseau GRDF (Gaz Réseau Distribution France) et fournissant de l’énergie à 10 % de la population locale. Près de 50 % du mélange de déchets organiques digérés traités dans la nouvelle usine est constitué de fumier provenant de l’élevage de bovins et de volailles. Le reste est fourni par les conserveries et les abattoirs locaux de poissons.
Dans une étape de traitement en amont dans cette usine, les différents flux de déchets sont mélangés en une suspension organique homogène, exempte de matières inertes, avant la digestion. Le processus précis (la digestion mésophile) déployé dans cette usine signifie que les déchets doivent rester dans le digesteur pendant 50 jours (au lieu de 17 à 21 jours habituellement), non seulement en raison des températures du procédé plus basses impliquées, mais aussi parce que les matières végétales, qui prennent plus de temps à digérer, représentent 20 % du contenu. Cette matière végétale signifie également que la réduction de volume après digestion est de 20 % seulement, au lieu de la valeur plus habituelle dans les usines de biogaz de 50 %.
Conception et planification
Les pompes Bredel 65 remplissent trois fonctions essentielles de transfert dans le procédé de l’usine française : de l’entrée tampon au réservoir tampon via des échangeurs de chaleur, de l’entrée tampon au réservoir tampon via des dispositifs de pasteurisation, et du réservoir tampon au digesteur via des échangeurs de chaleur.
L’installation des pompes a dû tenir compte du système de tuyauterie, depuis l’entrée tampon jusqu’au réservoir tampon de cinq mètres de haut (via les échangeurs de chaleur), en passant par des tubes de refoulement de longueurs considérables et des coudes. L’impact sur la contrepression due à la longueur des conduites pourrait avoir des conséquences négatives sur de nombreux autres types de pompes. Cependant, les pompes Bredel maintiennent un débit constant contre la pression, pendant toute la durée de vie du flexible.
Sur ce site de production de biométhane, les pompes Bredel 65 fonctionnent à des vitesses relativement faibles de 14 tr/min pour générer un débit de 4 m3/h. Dans la première partie du processus, la boue présente une température d’environ 30 °C et une viscosité de 500 cPs, avec une teneur en matière sèche de 9 à 12 %, pouvant aller potentiellement jusqu’à 60 %, créant ainsi une très forte abrasion. Cette température s’élève à 40-55 °C dans la deuxième étape de la digestion, mais avec une viscosité réduite en conséquence. Après la pasteurisation, la température augmente à nouveau pour atteindre 70 °C.
Les pompes Bredel transfèrent des boues visqueuses et abrasives pouvant contenir jusqu’à 80 % de solides en suspension. La capacité de la pompe est entièrement indépendante des conditions d’aspiration et de refoulement, et pour cette application, le choix d’un flexible en caoutchouc naturel permet de pomper des fluides dont la température peut atteindre 80 °C. Les flexibles présentent une surface intérieure souple qui amortit les particules abrasives, tandis que les multiples couches de nylon de renforcement et le caoutchouc extérieur résistant du flexible, offrent d’excellentes performances et une longue durée de vie.
Cout d’exploitation total
La vitesse de rotation relativement faible de la pompe Bredel (14 tr/min) dans cette application est liée aux exigences de temps opérationnel et de cout d’exploitation total. Une maintenance réduite est primordiale dans les usines de biogaz, hautement automatisées et ne comptant que peu d’employés. Cette usine ne compte par exemple que trois personnes.
Le risque de maintenance régulière des pompes à vis excentrée est élevé. Par exemple, le stator est détruit en quelques secondes si la pompe tourne accidentellement à sec. Des facteurs tels que la pression, les matériaux abrasifs et la température peuvent tous avoir un effet négatif sur les performances de la pompe à vis excentrée.
En revanche, la pompe Bredel est un avantage irréfutable puisque le fonctionnement à sec n’est plus une erreur dramatique. De plus, il n’existe qu’une seule pièce d’usure (le flexible) qui ne prend qu’une trentaine de minutes à remplacer (in situ) et ne nécessite pas les services d’un personnel qualifié. Également, il est important de noter que la durée de vie du flexible est reproductible, ce qui permet aux usines de biogaz de planifier la maintenance préventive en conséquence.
Au final, le digestat de l’usine française de biogaz est réutilisé comme engrais organique naturel pour 20 000 hectares de terres agricoles environnantes, ce qui réduit la nécessité de se procurer 60 tonnes d’engrais chimiques et représente une économie annuelle pouvant atteindre 15 000 euros pour chacun des 17 agriculteurs voisins. De plus, le processus de digestion réduit les émissions de CO2 de 4222 tonnes.
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