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L'importance de la récupération de chaleur perdue dans les usines de traitement

récupération de chaleur perdue

L’augmentation de l’efficacité énergétique est un défi constant pour l’industrie. Les prix de l’énergie augmentant à l’échelle mondiale, il est donc nécessaire de réduire à court terme la facture énergétique pour rester compétitif. Il existe également un problème environnemental prématuré qui ne peut être ignoré. Ce sont deux arguments solides pour lesquels les opérateurs de production d'électricité et les consommateurs d'énergie utilisant des chaudières à eau chaude ou à vapeur «sans» système de récupération de chaleur perdue doivent maintenant agir.

Les opinions varient quant à l'impact environnemental des émissions de dioxyde de carbone. Cependant, le consensus général sur le réchauffement climatique est que ne rien faire n'est plus une option - et si des mesures ne sont pas prises maintenant, la situation pourrait être irréversible dès 2020. Un rapport 2016 produit par la revue scientifique réputée Climate Dynamics * analysant les émissions mondiales actuelles de CO2 suggère que les pays développés doivent inverser leurs émissions de carbone au plus tard pour 2030 et d’autres pays pour 2050.

Le processus de réduction des émissions de carbone implique également fréquemment la réduction simultanée d’autres formes de pollution. Tout simplement parce que les rejets de combustibles non brûlés dans l'environnement et les émissions de gaz d'échappement générés par des cycles de combustion à faible efficacité impliquant des dérivés de combustibles fossiles dans l'atmosphère peuvent être très dommageables pour les cycles de vie naturels, y compris les nôtres.

Pourquoi la récupération de chaleur?

La récupération de la chaleur perdue est l’un des principaux domaines d’économie d’énergie potentielle dans les systèmes existants. Cela est important car, en réduisant la quantité de combustible utilisée pour produire de la chaleur dans une installation de chaudière, l'efficacité de chauffage augmente, ce qui réduit l'utilisation de combustible. Cela répond à la nécessité d’accroître l’efficacité et de réduire les émissions de carbone.

Les meilleures pratiques pour les entreprises exigent que des moyens d’améliorer l’efficacité opérationnelle soient constamment recherchés. Bien que la modeste chaudière soit devenue populaire il y a plusieurs années, elle reste un consommateur majeur d'énergie dans de nombreuses usines et autres types d'entreprises, générant de la chaleur perdue à partir des gaz épuisés utilisés pour chauffer l'eau.

Luke Hall, chef de projet chez ThermTech, un spécialiste reconnu de la récupération de chaleur, soutient l’application universelle des économiseurs de chaudière: «L’utilisation d’un économiseur offre une méthode garantie pour réduire la consommation de carburant tout en fournissant la même puissance de chaudière, en réalisant généralement des économies de combustible de 4 à 6 retour sur investissement entre 6 et 18 mois. Même si vous ne vous préoccupez que de la situation économique immédiate, cela a encore beaucoup de sens. Nous voyons aussi fréquemment des statistiques de surveillance avant et après l'installation, nous savons donc que cela fonctionne. ”

Application des économiseurs de chaudières

Dans une chaudière industrielle, la chaleur est généralement considérée comme un «déchet» lorsqu'elle est inférieure à 100 ° C, car elle ne peut pas être utilisée dans les processus principaux d'ébullition, de création de vapeur ou de stérilisation. Cette chaleur usée pourrait être utilisée pour le chauffage ambiant de l'usine ou du bâtiment, mais son utilisation est limitée aux climats plus froids ou pendant les périodes plus froides de l'année dans les climats tempérés. De plus, les installations pour fournir ce type de chauffage sont souvent grandes et coûteuses.

Une technologie alternative plus utile consiste à appliquer un économiseur de chaudière. Les gaz chauds usés provenant de la sortie ou de la cheminée du brûleur de la chaudière sont renvoyés à l'entrée de la chaudière pour préchauffer l'eau d'alimentation, fournissant ainsi une température d'entrée supérieure à la chaudière. Il en résulte une demande de carburant moindre pour atteindre une chaleur d’eau utilisable. Cette technique est souvent utilisée dans les chaudières domestiques modernes mais n'est pas courante dans l'industrie. Beaucoup de systèmes de chaudières industrielles sont souvent des installations plus anciennes et la connaissance de cette technique économe en énergie en tant qu'option de modernisation n'est pas toujours connue. Par conséquent, les économies d'énergie sont recherchées ailleurs.

Comment les économisateurs fonctionnent-ils?

Installés entre la sortie de la chaudière et le conduit de cheminée ou la cheminée, les économiseurs fonctionnent sur le principe de l'échange de chaleur, récupérant les gaz de la chaudière pour préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière. Cela réduit l'énergie nécessaire pour chauffer l'eau d'alimentation de la chaudière à la température de fonctionnement. Généralement construit en acier au carbone, le concept de l’économiseur comprend des tubes à ailettes contenant l’eau d’alimentation de la chaudière s’écoulant perpendiculairement au flux de gaz de sortie chauds. Par transfert de chaleur, la température des gaz de combustion diminue à mesure que la température de l'eau d'alimentation augmente.

La mesure dans laquelle l'économiseur préchauffe l'eau d'alimentation dépend de la conception de l'économiseur et des paramètres existants de la chaudière. La clé de l'efficacité du transfert de chaleur réside toutefois dans la conception de la surface du tube à ailettes, qui doit maximiser le contact thermique total avec le gaz chaud.

Économiseurs standards ou sur mesure

Étant donné que chaque application est différente, chaque économiseur doit être spécialement conçu pour obtenir la meilleure efficacité de transfert pour la conception de la chaudière et son fonctionnement. Cela peut inclure des modifications mineures à une conception existante, ce qui est commun à certaines conceptions plus traditionnelles basées sur des chaudières qui fonctionnent en permanence à des débits maximaux. Cependant, les conceptions plus modernes à débits variables nécessiteront généralement quelque chose de plus spécifiquement adapté à l'application.

ThermTech fournit des conseils à l’industrie sur la récupération de chaleur depuis plus de 25 et est accréditée par la certification CHAS, ISO 9001, Achilles et ASME. Les ingénieurs de la société ont pour objectif d'aider à évaluer la quantité et la qualité de la chaleur disponible et à l'adapter au cycle de réutilisation le plus efficace, en utilisant les équipements de récupération de chaleur les plus économiques et les mieux adaptés à la pratique.

* Climate Dynamics est une revue scientifique à comité de lecture publiée par Springer Science & Business Media.

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