Production de chaleur

Pourquoi récupérer ?

La chaudière peut avoir plusieurs fonctions sur un site notamment le chauffage des locaux ou la production de vapeur (ou chauffage d'autres fluides caloporteurs) à destination des procédés. La part d'énergie consommée en France pour le poste « réseau vapeur » représente 5 TWh (source CEREN 2010) sur laquelle on estime qu'un gain de 35 % est réalisable. Parmi les pistes d'économies, plusieurs concernent des opérations de récupération de chaleur.

Crédit : FOTOLIA - YURY MARYUNIN

Où récupérer ?

• Sur les fumées
  La chaleur contenue dans les gaz évacués d'une chaudière à vapeur peut représenter jusqu'à 20 % de l'énergie fournie par le combustible. Les fumées représentent ainsi le principal poste de perte d’énergie, tout comme pour les chaudières à eau chaude ou à eau surchauffée.
• Sur les purges
  Sur un réseau vapeur les condensats se trouvent à une pression élevée, identique à celle de la chaudière. Une chute de pression permet de revaporiser instantanément une partie de l'eau et de générer ainsi de la vapeur sans apport d'énergie supplémentaire. Ce phénomène est notamment visible à la sortie d'un purgeur quand celui-ci évacue le condensat à l'air libre. En récupérer une partie peut permettre un gain supplémentaire selon les installations.
  Par exemple pour une installation fonctionnant à une pression de service de 8 bar, 15 % du volume d'eau purgée peuvent être revaporisés. Cette fraction contiendra en revanche plus de la moitié de l'énergie totale purgée.

Comment récupérer ?

• Sur les fumées
  Un économiseur se place entre la chaudière vapeur et la cheminée. Cet échangeur gaz/liquide, permet de récupérer un partie de la chaleur sensible contenue dans les fumées. La température des fumées en sortie d'économiseur sera fonction du dimensionnement de ce dernier. Elle doit rester supérieure au point de rosée afin d'éviter toute condensation dans la cheminée. Ainsi pour un dimensionnement maximal de la surface d'échange sur une chaudière gaz, elle variera entre 90 °C (à charge partielle) et 115 °C. Un économiseur peut permettre jusqu'à 6 % d'économies sur la consommation de combustible.

  Il est également possible d'installer un condenseur derrière l'économiseur. Celui-ci servira à condenser l'eau à l'état vapeur contenue dans les fumées et à récupérer cette fois la chaleur latente. Cette opération peut générer un gain de 10 à 15 %. L'investissement est plus important, l'installation devant être prévue pour résister aux condensats de nature corrosive (utilisation d'échangeur en inox, gainage de la cheminée).

• Sur les condensats
  L'installation d'un ballon de revaporisation permet de séparer les phases liquides et gazeuses issues des condensats. La vapeur basse pression produite peut être utilisée directement en étant injectée dans un réseau basse pression s'il en existe un sur le site ou dans la bâche alimentaire. Le débit de vapeur revaporisée est fonction des pressions en amont et aval du ballon (pour un rapport 10 bar / 2 bar il est par exemple de 10 %). L'eau liquide peut servir à préchauffer l'eau d'appoint de la chaudière par l'intermédiaire d'un échangeur.

Que faire de la chaleur récupérée ?

La chaleur récupérée au niveau de l'économiseur sert généralement à préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière. S'il est suivi d'un condenseur, l'énergie récupérée par ce dernier peut être utilisée pour le préchauffage de l'eau d'appoint de la bâche. Cette application n'est intéressante que si le taux de retour condensats est faible (de nombreux procédés utilisent de la vapeur directe sur le site) et par conséquent le débit d'eau froide d'appoint de la bâche est important. Dans le cas contraire cette chaleur peut être transférée à l'eau, elle-même destinée à un usage process.

La vapeur générée par la revaporisation d'une partie des condensats est utilisée directement, soit en étant réinjectée dans un circuit basse pression s'il en existe un sur le site, soit au niveau de la bâche.

Quelles aides à l'investissement ?

L'installation d'un économiseur sur les effluents gazeux d'une chaudière vapeur fait l'objet d'une opération standardisée du dispositif de certificats d'économie d'énergie (CEE) : fiche IND-UT-04.

Exemples de réalisation

Récupération de chaleur des fumées d'une chaudière chez un équipementier.

N'oubliez pas ! Avant de récupérer, pensez à optimiser votre installation :

• Surveillez les performances de votre chaudière et optimiser la combustion
• Adaptez le niveau de pression au minimum
• Limitez les purges
• Ramenez au maximum les condensats à la bâche
• Entretenez votre réseau
• Faites la chasse aux fuites
• …