Condenseur sur les effluents gazeux d'une chaudière de production de vapeur

La chaleur fatale, couramment appelée "chaleur perdue" est l'énergie inutilisée lors du fonctionnement d'un procédé de production ou de transformation. Par exemple, lors d'un fonctionnement d'un four, seulement 20 à 40% de l'énergie du combustible utilisé constitue de la chaleur utile, soit 60 à 80% de chaleur fatale potentiellement récupérable. En effet, cette chaleur conduit à deux axes de valorisation thermique complémentaires; une valorisation en interne, pour répondre à des besoins de chaleur propres à l'entreprise; une valorisation en externe, pour répondre à des besoins d'autres entreprises, ou plus largement, d'un territoire, via un réseau de chaleur.

La mise en place d'un condenseur sur les effluents gazeux d'une chaudière de production de chaleur est une des solutions privilégiées et subventionnées par les Certificats d'Economies d'Energie (CEE).

Explications.

   

1. Principe de fonctionnement

Sur une chaudière vapeur traditionnelle, pour des pressions de service comprises entre 8 et 12 bars, on mesure des températures de fumées généralement comprise entre 220 et 250°C. Donc, environ 10% de la chaleur fournie au brûleur est perdue. Récupérer une partie de cette énergie contenue dans les fumées est une source d’économie importante.

La première solution pour récupérer une partie de cette énergie est de placer un économiseur à la sortie de la chaudière. On peut ainsi réduire la température des fumées à 120-150°C et les pertes de 5 points, permettant d’atteindre un rendement de combustion de 95 %/PCI. Un économiseur peut permettre jusqu'à 6 % d'économies sur la consommation de combustible.

La mise en place d’un condenseur permet de réduire encore ces pertes. Grâce à cet équipement, la température des produits de combustion est tellement abaissée qu’une partie de l’eau contenue dans les fumées condense. Dans ces conditions, le rendement de combustion peut atteindre plus de 100%/PCI. Cette opération peut générer un gain de 10 à 15% sur la consommation de combustible. 

Bien évidemment, cela nécessite la disponibilité d’une source froide (à moins de 40-50°C) à réchauffer.

2. Applications

L'installation de ces équipements peuvent être utilisés dans tous les secteurs ayant besoins de vapeur et disposant d'un "point froid" à réchauffer. Celui-ci peut être:

Quand les besoins en eau d'appoint sont importants (taux de retour de condensats < 40%), le condenseur est une solution intéressante pour préchauffer cette eau d'appoint avant son injection dans la bâche alimentaire.

Quand le taux de retour de condensats est important (> 40%) et si les procédés de fabrication du site utilisent de l'eau chaude, le condenseur peut être utilisé pour le préchauffage de celle-ci, par exemple, le NEP - Nettoyage En Place, dans les industries Agro-alimentaires.

Quelle que soit la solution choisie, il est fortement conseillé de mener une étude de faisabilité afin de valider la pertinence de l'installation d'un condenseur.

3. Vue globale de la solution

 

Coût Diffusion de la technologie Contraintes d'opération et de maintenance Contraintes d'intégration sur site Disponibilité et accessibilité de la ressource Performance environnementale
Economiseur Economiseur et Condenseur Economiseur Economiseur et Condenseur Economiseur  Economiseur et Condenseur Economiseur Economiseur et Condenseur Economiseur / Economiseur et condenseur sur chaudière vapeur Economiseur / Economiseur et condenseur sur chaudière vapeur
CAPEX:170 €/kW en moyenne, sur la base de cas typiques issus de retours d'expérience.
Coût de production: 4 - 13 €/MWh






L'ajout d'un condenseur derrière l'économiseur demande un investissement plus important car le système doit pouvoir résister aux condensats de nature corrosive, ce qui nécessite l'installation d'un échangeur en inox et le gainage de la cheminée. Mature Beaucoup moins fréquents mais observées dans de nombreux secteurs industriels Simple d'utilisation mais peu induire, en opération, des pertes de charge sur le réseau L'ajout d'un condenseur et donc la présence d'eau à l'état liquide peuvent conduire à des problèmes de corrosion  donc nécessitent une maintenance plus importante que sur les économiseurs seuls Pas de difficultés particulières sauf si une cuve tampon est installée, dans certains cas, un aménagement du site sera nécessaire le coupe économiseur/condenseur est souvent installé au sol, juste à côté de la sortie des gazs de la chaudière. des modifications peuvent avoir lieu pour libérer la place nécessaire. Tout dépend de l'usage:
  • Utilisation en entrée de la chaudière: aucun problème d'accessibilité et de disponibilité de la ressource ne se pose;
  • Utilisation pour un autre procédé: une stratégie de distribuion et/ou de stockage de chaleur peut être nécessaire;
Le gain environnemental en tonnes de CO2 est porportionnel à la quantité d'énergie fossile économisée et à son empreinte carbone. Par exemple, des économies de consommation de gaz naturel permettront d'éviter 243 kgCO2/kWh PCI.

4. Mécanismes de soutien

 

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