Recuperation Energie

8/8/2019 Recuperation Energie

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L'audit nergtique industriel 1

Systmes de rcupration etdintgration de lnergie

Jean-Marie SEYNHAEVE

IntroductionRcupration d nergie - Mthodes

Illustration de systmes de rcupration d nergie

Intgration de l nergie - Pinch technology

Exemples


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IntroductionObjectif des systmes de rcupration dnergie (Heat recovery)

Utiliser la chaleur jusqu une temprature la plus bassepossible avant de la rejeter la source froide.

Conservation dnergie : rduire les flux de chaleur lambiance.Exemples

Gaz Liquide :Conditionnement dair : rchauffement de lair dshumidifi par leau derefroidissement.

Liquide Liquide :Prchauffage de leau dun systme de chauffage urbain par lhuile deprocess dune raffinerie de ptrole.

Solide Gaz :Prchauffage de lair de combustion par les matires solides sortant dun four.

Gaz Solide :

Prchauffage des matires premires par les fumes.


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Mthodes de rcuprations de chaleur

3. Valorisation de processus : exemples

Agencement optimal des changeurs de chaleur dans un processus industriel.

2. changeurs de chaleur : nouveaux designs - cas dtude

1. Pompe chaleur : cas dtude

4. Intgration des process (Process integration) : technique du pincement


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1. Pompe chaleur : cas dtude

Vapeur sature1.49 bar - 111 C

Vapeur surchauffe2.76 bar - 188 C

0.97 bar - 63 C

R - 113 liquide4.9 bar - 104 C

46 C

Eau 35 C

29 C

Chaleur du process 116 C60 C

116 CEvaporateur vaporateur

Condenseur

T CP Chargeprocess

Eau 111 C

Cycle de Rankine Cycle Pompe chaleur


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2. Cas dtude : Rgnrateur rotatif dans une papeterie

Avantages : Faible encombrement, Bon march, Faible perte de charge,efficacit = 80 %

Inconvnient :Non tanche, Mlange des deux gaz


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Conditions de fonctionnement :

Besoin pour schoir bois : 57 m3/s dair 65 C

Chaudire gaz naturel : 5.6 /GJ

Rendement chaudire : 0.83

Utilisation : 8064 h/an

Caractristiques dun rgnrateur rotatif : (3 dispositifs en //)

Rendement : 80 % pour 19 m3/s

Prix : 30000

Ventilateur : 37 kW

conomie de chaleur par heure :

= 0.80 x 57 m3/s x 1 kg/m3x 1 kJ/kgC x (65-15) C x 3600 s/h x 10-6GJ/kJ = 8.21 GJ/h

conomie annuelle :

= 8.21 GJ/h x 8064 h/an x 5.6 /GJ / 0.83 =446143 /an


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Chaudire dercupration

Systme de

prchauffage de fuel

3. Valorisation de processus : exemples


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4. Intgration des process (Process integration) : technique du pincement

Exemple simple : industrie alimentaire

Emballage

Ingrdients

Vapeur

Produits

Emballage

Cuisson

Lavage

ConditionnementProduits finis

1

4 6

5

2

3

15 C 120 C

80 C20 C

50 C100 C

50 C80 C

80 C

45 C 25 C

Caractristiques des flux de process

No flux Type de flux Tin

(C)

Tout

(C)

Capacit

(kW/C)1 Froid 15 120 6

2 Chaud 100 50 -5

3 Chaud 80 79 -200

4 Froid 20 80 2

5 Chaud 80 50 -2

6 Chaud 45 20 -6


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Courbe compose des flux froids

Chaleur compose Temprature Somme des C Flux 1 Flux 4

kW C kW/C kW/C

0 15 6 6 -

30 20 8 6 2

510 80 6 6750 120

Courbe compose FROID

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Puissance thermique (kW)

Temprature(C)

Flux 1Flux 4

Courbe compose


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Courbe compose des flux chauds

Chaleur compose Temprature Somme des C Flux 2 Flux 3 Flux 5 Flux 6

kW C kW/C kW/C kW/C kW/C kW/C

660 100 - - - - -

560 80 -5 -5 - - -

353 79 -207 -5 -200 -2 -

150 50 -7 -5 - -2 -

150 45 0 - - - -0 20 -6 - - - -6

Courbe compose CHAUD

0

20

40

60

80

100

120

0 100 200 300 400 500 600 700


Temprature(C)

Flux 2

Flux 3

Flux 5

Flux 6

Courbe compose


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Point de pincement de temprature : Pinch point

Pinch Point : Diffrence de temprature = 0 C

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900


Tempra

ture(C)



Chauffage

Refroidissement

Rcupration de chaleurPinch point


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Point de pincement de temprature : Pinch point

Pinch Point : Diffrence de temprature = 20 C

0

20

40

60

80

100

120

140

0 200 400 600 800 1000 1200


Tempr

ature(C)



Rcupration de chaleur

Chauffage

Refroidissement

Pinch pointT = 20


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Rgles dor de la technologie du pincement

1. Pas de transfert de chaleur travers le point de pincement.

2. Ne pas refroidir au-dessus du point de pincement.

3. Ne pas rchauffer au-dessous du point de pincement.

5. Comment sloigner du point de pincement ?

4. Transfrer la chaleur contre-courant.

T

T

Pth

Chaud

Froid

Au-dessus du pincement Au-dessous du pincement

T

T

Pth

Chaud

Froid

chaud froid C C chaud froid C C


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Table des tempratures adapte en fonction du pincement

Soit un T de 20 C + 10 C pour les flux froids et -10 C pour les flux chauds

Intervalle detemprature

Flux 1kW/C

Flux 4kW/C

Flux 6kW/C

Flux 5kW/C

Flux 3kW/C

Flux 2kW/C

6 2 6 5 200 2

1

2

3

4

5

6

78

130

90

40

35

30

25

10

69

70

15

20

120

80

45

20

15

79

80

100

50

80

50


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Intervalle TempratureC

TC Flux C froid - CchaudkW/C PthermkW Status

1 130 - 90 40 1 6-0=6 +240 Dficit

2 90 - 70 20 1 45 8-5=3 +60 Dficit

3 70 - 69 1 1 45 3 2 8-207=-199 -199 Surplus

4 69 - 40 29 1 45 2 8-7=1 +29 Dficit

5 40 - 35 5 1 4 8-0=8 +40 Dficit6 35 - 30 5 1 46 8-6=2 +10 Dficit

7 30 - 25 5 16 6-6=0 0 -

8 25 - 10 15 6 0-6=-6 -90 Surplus

100

80

120

80 80 50

80 79

45

80 50

201560

60 20

IVIIIIII

1

6

4

2

5

3

FluxPinch

5 5 5

200

6 6 6

2

60

60

100 kW 80 kW

64

77 27

200 kW 70 kW

chaud froid C Cchaud froid C C

R

R

C

C

60 kW

150 kW260 kW

40 kW

Pinch

300 kW

210 kW

Identification des besoins en chaleur et en froid


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Flow Sheet de linstallation

Ingrdients

Vapeur

Produits

Emballage

Cuisson

Lavage ConditionnementProduits finis

15 C

120 C

80 C

20 C

50 C

100 C

80 C

60 C

77 C

64 C

20 C

60 C27 C

45 C80 C 50 C

C

C

RR

I

II

III

IV

80 C

79 C

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