Qu'est-ce qu'un économiseur dans une centrale thermique

Définition de l'économiseur

Un économiseur est un dispositif mécanique utilisé comme échangeur de chaleur pour préchauffer un fluide afin de réduire la consommation d'énergie. Dans une chaudière à vapeur, c'est un dispositif d'échange de chaleur qui chauffe les fluides ou récupère la chaleur résiduelle des produits de combustion, c'est-à-dire les fumées, dans une centrale thermique avant qu'elles ne soient libérées par la cheminée. Les fumées sont les gaz d'échappement de combustion produits dans les centrales électriques, composés principalement d'azote, de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau, de suie, de monoxyde de carbone, etc.

Ainsi, l'économiseur dans les centrales thermiques, est utilisé pour optimiser le processus de production d'électricité, comme son nom l'indique. La chaleur récupérée est ensuite utilisée pour préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière, qui sera finalement convertie en vapeur surchauffée. Ainsi, on économise sur la consommation de combustible et on optimise considérablement le processus, car on recueille essentiellement la chaleur perdue et on l'applique là où elle est nécessaire. Cependant, de nos jours, en plus de cela, la chaleur disponible dans les fumées d'échappement peut être économiquement récupérée à l'aide d'un préchauffeur d'air, qui est essentiel dans toutes les chaudières à charbon pulvérisé.

Principe de fonctionnement

Comme indiqué dans la figure ci-dessus, les fumées sortant du four de la chaudière à vapeur contiennent beaucoup de chaleur. Le rôle de l'économiseur dans une centrale thermique est de récupérer une partie de la chaleur transportée par les fumées vers la cheminée et de l'utiliser pour chauffer l'eau d'alimentation de la chaudière. Il s'agit simplement d'un échangeur de chaleur avec des fumées chaudes du côté de la coque et de l'eau du côté des tubes, avec une surface de chauffe étendue comme des ailettes ou des nageoires.

Les économiseurs dans les centrales thermiques doivent être dimensionnés en fonction du volume et de la température des fumées, de la pression maximale tombant dans la cheminée, du type de combustible utilisé dans la chaudière et de la quantité d'énergie à récupérer.

Lorsque l'eau est bouillie dans la chaudière à vapeur, la vapeur produite est ensuite surchauffée avant d'être dirigée vers les turbines. La vapeur épuisée provenant des pales de turbine est ensuite passée à travers le condenseur de vapeur de la turbine, où la vapeur est condensée, et cette eau condensée est ensuite préchauffée d'abord dans le chauffe-eau d'alimentation, puis dans l'économiseur avant d'être re-alimentée dans la chaudière.

Il est placé dans le passage des fumées entre la sortie de la chaudière et l'entrée de la cheminée. Dans ce cas, un grand nombre de tubes fins de petit diamètre sont placés entre deux collecteurs. Les fumées circulent généralement en contre-courant à l'extérieur des tubes.

Types d'économiseurs

Économiseur tubulaire à ailettes en fonte

Les économiseurs tubulaires à ailettes sont fabriqués en fonte, utilisant des ailettes en fonte de qualité, et possèdent les caractéristiques suivantes :

• Une efficacité optimale élevée grâce à un contact approprié des ailettes avec les tubes.

• Communément utilisé dans les installations où les fumées toxiques sont générées en raison de la qualité du combustible brûlé.

Économiseur tubulaire à ailettes rondes

Celui-ci est fabriqué en acier doux avec des ailettes carrées et rondes, soudées sur des tubes en acier au carbone sans soudure, et possède la caractéristique suivante :

Le contact approprié entre les tubes et les ailettes est assuré pour une efficacité optimale.

Économiseur tubulaire enroulé

Ces économiseurs sont principalement utilisés dans les centrales thermiques et les grandes unités de traitement. Ces économiseurs tubulaires enroulés sont fabriqués en acier au carbone sans soudure, et possèdent les caractéristiques suivantes :

• Ils sont très efficaces pour récupérer la chaleur des gaz.

• Ils occupent très peu d'espace.

Économiseur tubulaire à ailettes horizontales

Dans ce cas, un tube en acier au carbone sans soudure est soudé avec des ailettes horizontales pour former un ensemble complet d'économiseur pour le transfert de chaleur, et possède les caractéristiques suivantes :

• Un soin particulier est apporté pour assurer le contact des ailettes avec les tubes pour un transfert de chaleur parfait.

• Ces économiseurs sont principalement utilisés par les centrales thermiques.

Non-condensant vs. Condensant

Les économiseurs non-condensants sont utilisés dans les centrales à charbon pour prévenir la corrosion acide, tandis que les économiseurs condensants, utilisés dans les centrales à gaz naturel, améliorent l'efficacité en refroidissant les fumées en dessous de leur point de condensation.

Applications et avantages

Il est utilisé dans toutes les centrales modernes. L'utilisation de l'économiseur permet d'économiser la consommation de combustible, d'augmenter le taux de production de vapeur et l'efficacité de la chaudière.

Voici quelques-unes des applications courantes de l'économiseur :

• Dans les centrales thermiques, il capture la chaleur perdue des gaz d'échappement de la chaudière (fumées) et la transfère à l'eau d'alimentation de la chaudière.

• Les économiseurs air-side HVAC (Chauffage, Ventilation et Climatisation) peuvent économiser de l'énergie dans les bâtiments en utilisant l'air extérieur frais pour rafraîchir l'espace intérieur.

• Réfrigération : Cela est couramment utilisé dans la réfrigération industrielle où la réfrigération par compression de vapeur est essentielle. Les systèmes avec des économiseurs visent à produire une partie du travail de réfrigération sous des pressions élevées, conditions dans lesquelles les compresseurs de gaz sont généralement plus efficaces.

Avantages et bénéfices de l'économiseur

Les avantages d'un économiseur incluent :

• Il récupère plus de chaleur des fumées que ne peut le faire un préchauffeur d'air normal.

• En raison de l'augmentation des prix du combustible, toutes les centrales électriques subissent une pression pour augmenter l'efficacité de la chaudière. En utilisant un économiseur, cette pression peut être minimisée.

• Dans les centrales où il n'est pas utilisé, une grande quantité d'eau est nécessaire pour refroidir les fumées avant la désulfuration, ce qui est minimisé par l'utilisation des économiseurs.

• L'efficacité de la centrale est réduite lorsque le préchauffeur d'air nécessite de la vapeur.