Comment les Économiseurs de chaudière réduisent la consommation d’énergie
Les chaudières à vapeur utilisent des économiseurs pour améliorer considérablement l’efficacité du système lors du chauffage de l’eau pour la production de vapeur.
Le premier économiseur, breveté en 1845, a été utilisé pour améliorer l’efficacité des chaudières utilisées dans les moteurs à vapeur des usines et des fabriques. Au 20e siècle, presque toutes les chaudières de moteurs à vapeur incluaient des économiseurs en tant que caractéristique standard.
Ici, nous expliquerons comment les économiseurs modernes réduisent la consommation d’énergie et améliorent l’efficacité énergétique des chaudières. Nous examinerons également les principaux types d’économiseurs et expliquerons pourquoi ils sont essentiels dans la conception moderne des chaudières.
COMMENT FONCTIONNENT LES ÉCONOMISEURS DE CHAUDIÈRE
Le concept derrière un économiseur est simple.
Les chaudières produisent de la chaleur qui est transférée à l’eau, créant de la vapeur. Au cours de ce processus, une partie de l’énergie thermique est inévitablement perdue.
Les économiseurs capturent la chaleur des gaz d’échappement et la renvoient à la chaudière en chauffant l’eau d’alimentation entrante. En chauffant l’eau d’alimentation, la chaudière n’a pas besoin de consommer autant de combustible pour transformer l’eau en vapeur.
À long terme, les coûts du combustible représentent la principale dépense liée au fonctionnement d’une chaudière. En améliorant considérablement l’efficacité, les économiseurs réduisent considérablement le coût de fonctionnement d’une chaudière sur sa durée de vie.
Économiseurs sans condensation
Dans une chaudière, les gaz de combustion sont les gaz chauffés qui sortent de la chaudière via un conduit de sortie appelé cheminée. Les gaz chauds qui s’échappent sont un lieu de perte de chaleur dans le système de chaudière.
Les économiseurs sans condensation fonctionnent grâce à un processus élémentaire d’échange de chaleur. Ils sont constitués d’un mécanisme d’échange de chaleur situé dans la cheminée et sont généralement des serpentins ou des tubes à ailettes. Lorsque les gaz d’échappement chauds passent à travers le mécanisme d’échange de chaleur, la chaleur se transfère au mécanisme/tubes à ailettes. La chaleur capturée augmente la température de l’eau d’alimentation entrant dans la chaudière.
À mesure que l’énergie capturée chauffe l’eau d’alimentation, moins de combustible est nécessaire pour chauffer l’eau à la température d’ébullition requise.
Les économiseurs sans condensation ne réduisent pas la température des gaz d’échappement en dessous de leur point de rosée acide (la température, à une pression donnée, à laquelle des acides gazeux tels que le SO2 dans les gaz de fumée/gaz d’échappement commencent à se condenser en acide liquide). Selon le combustible de la chaudière, la condensation résultante peut contenir des particules capables de corroder la cheminée et l’économiseur lui-même. Maintenir la température au-dessus du point de rosé (chaleur sensible) évite les problèmes de corrosions potentiel des composantes de l’échangeur, et de la chaudière par ricochet!
Économiseurs à condensation
Les économiseurs à condensation exploitent un processus d’échange de chaleur simple pour recapturer la chaleur s’échappant des fumées d’échappement de la chaudière.
Les économiseurs à condensation abaissent la température des gaz d’échappement en dessous de leur point de rosée, le point auquel les gaz doivent être refroidis pour passer de l’état gazeux à l’état liquide.
Le processus exploite une propriété appelée enthalpie. Les gaz d’échappement transfèrent de l’énergie à l’échangeur de chaleur, et la baisse de température résultante provoque la condensation de la vapeur dans les gaz d’échappement, qui se collecte sur n’importe quelle surface dans l’économiseur. Cela entraîne l’accumulation de condensation dans l’économiseur qui doit être évacuée.
Cela peut sembler compliqué, mais l’effet pratique est assez simple : les gaz d’échappement récupèrent une plus grande proportion d’énergie (chaleur latente).
Le Générateur de Vapeur à Récupération de Chaleur
Les économiseurs sont l’un des principaux composants d’un générateur de vapeur à récupération de chaleur (HRSG – Heat Recovery Stesm Generator).
Un HRSG est un système d’échange de chaleur très efficace qui récupère la chaleur des gaz d’échappement chauds et produit de la vapeur. Souvent, les HRSG récupèrent la chaleur des turbines à gaz, ce qui crée de la vapeur pour entraîner les turbines à vapeur.
La vapeur produite par le HRSG peut également être directement utilisée dans des applications industrielles.
Le rôle de l’économiseur dans le HRSG est de préchauffer l’eau d’alimentation. Cette eau est ensuite transformée en vapeur par l’évaporateur, puis surchauffée pour une utilisation dans des applications industrielles.
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Traduction libre de Martin Zanbaka, directeur est du Canada chez Miura Canada. Texte original : https://miuraboiler.com/how-boiler-economizers-reduce-energy-consumption/
