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Solution client échangeurs de chaleur SECESPOL pour la technologie ORC

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Solution client échangeurs de chaleur SECESPOL pour la technologie ORC

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SECESPOL dispose d'une large expérience dans le calcul des échangeurs de chaleur Shell and Tube pour toutes les constructions TEMA recommandées. Ces échangeurs de chaleur, en plus des échangeurs tubulaires produits en série (JAD, DNA, P-Line) et des échangeurs de chaleur à plaques (L-Line, R-Line, LUNA, SafePLATE), couvrent la demande de produits spéciaux dans les domaines de la technologie chimique et de l'énergie.

L'un des cas d'utilisation des échangeurs de chaleur tubulaires classiques est la récupération de la chaleur du circuit d'huile caloporteur de la technologie ORC - Organic Rankine cycle.

Projet : Reconstruction du système de chauffage urbain

Fournisseur des échangeurs de chaleur : SECESPOL-CZ, s.r.o.

Charge thermique des échangeurs de chaleur : 9000 kW, 900 kW

La technologie ORC utilise la combustion de la biomasse pour produire de l'électricité et de la chaleur en utilisant des substances organiques au lieu de la vapeur d'eau.

Lors de la construction de cette technologie, une chaudière moderne de combustion de la biomasse avec convoyeur de distribution automatique du combustible, manipulateur pour un stockage optimal dans les silos et contrôle de la température de la flamme a été installée. La température de la flamme est contrôlée par la recirculation des gaz de combustion afin de minimiser la formation de NOx. Le rendement de la chaudière est augmenté par un échangeur de chaleur des gaz de combustion avec préchauffage de l'air de combustion et par une combustion optimisée du combustible avec un dosage précis de l'oxygène par sonde lambda.

Les huiles caloporteuses de la chaudière sont utilisées pour absorber une grande quantité d'énergie sans changer leur état physique. Dans ce cas, l'huile synthétique Therminol a été utilisée. Cette huile éprouvée est composée de molécules à base de terpényle, des substances à haut poids moléculaire, qui font qu'elles restent à l'état liquide à des pressions relativement basses. Il en résulte des températures de fonctionnement élevées, de meilleures propriétés de transport de l'huile et de meilleurs coefficients de transfert de chaleur.

L'huile caloporteuse distribuée du circuit primaire est ensuite utilisée pour réchauffer l'huile de silicone du module ORC (circuit secondaire). Cette huile est portée à la température de saturation, évaporée dans l'évaporateur et utilisée ensuite dans la turbine pour la production d'électricité. L'huile du circuit secondaire (diméthyl-bis (triméthylsiloxy)silane) est un dérivé polymère spécial du silane (SiH4) avec des liaisons oxygène, et est donc un fluide à base de silicone avec d'excellentes propriétés thermiques. Un autre avantage est qu'il ne véhicule pas de processus d'érosion nuisibles comme la vapeur d'eau.

La condensation ultérieure des vapeurs d'huile de silicone et son refroidissement constituent la source de chaleur du circuit tertiaire, qui assure le chauffage de l'eau dans le réseau de distribution du chauffage urbain. Les échangeurs de chaleur SECESPOL ont été conçus à cet effet. Leurs paramètres de conception côté huile sont TS = 345 ° C et PS = 16 bar. La surface d'échange thermique de ces échangeurs est constituée de tubes en U en acier au carbone. Les échangeurs de chaleur sont conçus avec un passage multiple côté tube afin de maximiser les valeurs de transfert de chaleur en tenant compte des pertes de pression et des dimensions extérieures autorisées.

Conception d'échangeurs de chaleur pour huiles techniques

Les huiles techniques utilisées comme fluide de service dans les échangeurs de chaleur changent complètement le concept de la conception des échangeurs du point de vue des applications vapeur-eau conventionnelles. L'huile de transport à une température de fonctionnement de 300 ° C peut avoir des paramètres diamétralement différents par rapport à l'eau à 80 ° C, selon la base de données B-JAC, par exemple :

- une conductivité thermique environ 7 fois plus faible

- une capacité thermique inférieure d'environ 40 %

- environ 15% de viscosité dyn. plus élevée

- Un poids moléculaire plus de 10 fois supérieur

En outre, ces substances présentent des changements comportementaux non linéaires généralement plus marqués des paramètres physiques avec la température. Ce fait souvent sous-estimé doit être soigneusement pris en compte lors de la conception des échangeurs de chaleur et inclure des corrections des calculs thermiques. Des méthodes avancées de calcul de la surface d'échange thermique avec intégration progressive de la charge thermique le long de la surface de l'échangeur avec les propriétés locales du milieu et les coefficients de transfert thermique sont nécessaires. La dégradation des propriétés de transport de la substance active peut entraîner un besoin multiple de la surface d'échange de chaleur à une puissance donnée, des pertes de pression plus élevées, un risque accru d'encrassement des échangeurs de chaleur en raison des vitesses plus faibles, etc. Le choix des matériaux peut être affecté par une quantité considérable d'ions chlorure, les échangeurs sont soumis à une évaluation de conformité pour les substances dangereuses, ce qui n'est pas nécessaire en cas d'utilisation de l'eau comme fluide de travail.

Tous ces aspects justifient, voire exigent directement, une approche individuelle de la conception des échangeurs de chaleur pour les applications avec des huiles thermiques et autres produits chimiques aux propriétés uniques. Des chapitres distincts sont consacrés aux mélanges à plusieurs composants et aux mélanges dont la composition exacte est inconnue. Les échangeurs de chaleur tubulaires de SECESPOL ont fait leurs preuves dans la pratique.