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Vapeur Chaufferie

Sommaire du dossier :

Système vapeur : optimiser la production, améliorer la distribution

Mis à jour le 03/06/2014

Système de distribution, de retour de la chaleur résiduelle, ou encore équipements de consommation, il est possible d'agir sur tous ces composants pour améliorer les performances d’un système « vapeur ».

Cliquez ci-dessous pour télécharger le schéma :

Production de vapeur : optimisez vos consommations d'énergie - PDF - 1,2 Mo
 

Le système « vapeur » est composé :

  • d’un système de distribution : conduites de vapeur, vannes de distribution, détendeurs de pression, débitmètres, ballons de stockage, etc. ;
  • d’équipements de consommation où la vapeur transmet sa chaleur : échangeurs thermiques, réchauffeurs, procédés spécifiques ;
  • d’un système de retour de la chaleur résiduelle après consommation et avant réintroduction dans la chaufferie : conduites de retour des condensats et pompes associées, purgeurs de vapeur, cuve de collecte du condensat (bâche alimentaire) ;
  • d’un système de production : la chaudière. Elle permet de produire de l’eau chaude ou de la vapeur à partir d’un combustible, généralement du gaz. Elle est constituée d’une enceinte calorifugée, au sein de laquelle des brûleurs répartis sur la paroi brûlent le combustible. De l’air est nécessaire pour que la combustion ait lieu, il est apporté par un ventilateur, éventuellement couplé au système de brûleurs. L’eau à réchauffer circule dans des tubes qui serpentent dans l’enceinte selon un schéma visant à maximiser les échanges thermiques. La combustion produit des gaz d’échappement chauds qui devront être évacués. Dans le secteur du raffinage, on utilise principalement des chaudières de récupération, qui sont des échangeurs de chaleur, pour produire de la vapeur.

Retrouvez ici des conseils pour agir sur le système vapeur de votre atelier, ainsi que des exemples de bonnes pratiques.

Légende

Facilité Temps de retour sur investissement (TRI) Coût

*

Facile

+

Temps de retour à court terme

Coût faible

**

Moyennement facile

+/-

Temps de retour à moyen terme

€€

Coût modéré

***

Difficile

-

Temps de retour à long terme

€€€

Coût élevé

 

Agir sur la performance des équipements

  Facilité TRI Coût

Remplacer les vieilles chaudières par des chaudières performantes. Selon le niveau de température, plusieurs technologies peuvent être considérées : chaudière à condensation, à eau pressurisée, à tubes immergés compacts, pompe à chaleur à absorption, chaudière à huile thermique, chaudière vapeur basse pression, à vaporisation instantanée, à tubes de fumées… Les chaudières à condensation sont éligibles aux CEE avec les fiches BAT-TH-02 ou BAT-TH-02-GT.

**

-

€€€

Installer un brûleur micro-modulant à haut rendement (uniquement pour les chaudières de grande puissance) ou un brûleur à 2 ou 4 vitesses (moins performant mais moins cher). Un brûleur micro-modulant permet d'améliorer le rendement d'une chaudière d'environ 2 %. Cette solution est éligible aux CEE avec la fiche IND-UT-05.

***

+/-

€€€

Installer un économiseur (module de récupération de chaleur des gaz d'échappement) pour préchauffer l'eau d'alimentation d'une chaudière à vapeur. Des économies d'énergie de 2 à 5 % sont envisageables.
Sur les chaudières à eau chaude, les récupérateurs de chaleur à condensation permettent une économie de l'ordre de 15 %. Cette solution est éligible aux CEE avec la fiche IND-UT-04.

**

+/-

€€

Installer un système de récupération de la chaleur perdue lors des purges, pouvant faire économiser entre 1 et 4 % d'énergie.

***

+/-

€€

Installer un registre au niveau du conduit d'évacuation des gaz d'échappement, afin d'obturer ce dernier lorsque la chaudière n'est pas en fonctionnement et atténuer ainsi le refroidissement de la chaudière entre deux utilisations.

**

+/-

Installer un système de traitement de l'eau d'alimentation afin de réduire la fréquence des purges. Attention à ce que cela n'engendre pas une consommation d'énergie supérieure au gain d'efficacité. Le traitement par osmose inverse est le plus performant.

**

+/-

€€

Installer l'entrée d'air en hauteur dans la chaufferie, là où l'air est plus chaud.

***

+/-

€€

Considérer la décentralisation de la production à la place d'un système centralisé : plusieurs installations de faible puissance, produisant de l'eau chaude ou de la vapeur à proximité de leur lieu de consommation. Cela permet de réduire les pertes de réseau. En contrepartie le rendement des équipements peut être moins bon.

***

-

€€€

Mettre en place une ligne de retour condensats. La chaleur contenue dans ces derniers est importante et facilement récupérable. Installer une bâche alimentaire (réservoir spécialisé) pour les collecter et les réintroduire dans la chaudière vapeur.

***

+/-

€€€

Contrôler et vérifier régulièrement la récupération des condensats en cherchant à la maximiser. Une récupération sous pression permet d'éviter leur revaporisation.

***

+/-

€€

Récupérer le surplus de chaleur sur la bâche alimentaire pour le chauffage des locaux. Un panache s'échappant de la bâche alimentaire témoigne d'un surplus de chaleur.

**

+/-

€€€

Etudier la récupération de chaleur sur les purges des chaudières. Cette dernière est possible sur des purges continues ou ponctuelles.

***

+/-

€€€

Récupérer la vapeur de détente, ou vapeur flash. La récupération peut par exemple avoir lieu dans un desaérateur.

***

+/-

€€€

 

Agir sur le pilotage de l'installation

  Facilité TRI Coût

Optimiser la combustion en ajustant la quantité d'air en excès, en fonction de la composition gazeuse des fumées (CO2, O2, CO) et du combustible utilisé. Pour ce faire, installer des sondes O2 (dites "lambda") dans le conduit d'évacuation des fumées, un variateur de vitesse sur le ventilateur, ainsi qu'un automate pilotant l'ensemble.
Une combustion optimale permet de générer jusqu'à 5 % d'économies d'énergie.

**

+/-

€€€

A défaut, vérifier ponctuellement les paramètres de fonctionnement des chaudières en analysant la composition des gaz d'échappement et modifier les paramètres de fonctionnement, si nécessaire.

**

+

Dans la mesure du possible, faire fonctionner l'ensemble chaudière/brûleurs au point de fonctionnement nominal, de préférence au moyen d'un système de régulation automatique.

**

+/-

€€

Equiper les chaudières de capteurs (pression, température, débit...) pour permettre le suivi et l'optimisation de leur performance.

**

-

€€

Optimiser la gestion des chaudières lorsque plusieurs sont installées en parallèle : fonctionnement séquentiel en fonction de la demande, arrêt automatique des chaudières non utilisées...

**

+

Réduire la température de sortie au minimum requis par le procédé.

**

+

 

Agir sur la maintenance

  Facilité TRI Coût

Optimiser la gestion des purges (chaudières à vapeur) ; trouver un équilibre entre la chaleur perdue à chaque purge et les gains d'efficacité des transferts thermiques après purge. Avec une bonne gestion des purges, jusqu'à 2 % de la consommation énergétique peut être économisée.

***

+

Vérifier périodiquement l'enceinte de la chaudière afin de détecter toute fissure ou tout défaut pouvant conduire à des infiltrations d'air.

*

+

Traiter régulièrement les systèmes de tuyauterie dans lesquels ont lieu les transferts de chaleur, afin de prévenir la formation de dépôts et la corrosion. Une augmentation de la température des gaz d'échappement peut indiquer qu'un traitement est nécessaire.

*

+

Lors des arrêts programmés de la chaudière, prévoir la vérification des calorifuges.

*

+

Colmater les fuites de vapeur dès qu'elles sont identifiées. Une seule fuite de 3,18 mm de diamètre sur un réseau à 7 bar engendre une perte de 3 900 €/an.

**

+

Remplacer les calorifuges humides ou vétustes. Lorsqu'ils sont mouillés, ils cèdent 30 fois plus d'énergie que lorsqu'ils sont secs.

**

+/-

€€

Renforcer le programme d'inspection des purgeurs. Dans les installations où les purgeurs fréquemment contrôlés, 30 % d'entre eux peuvent être défectueux et fuir. Un suivi régulier peut abaisser ce taux à 5 %.

**

+

€€

Identifier et remplacer les purgeurs bloqués qui favorisent la présence d'eau dans les tuyauteries et réduisent les échanges thermiques dans les échangeurs. Les purgeurs peuvent aussi être fuyards.

**

+

€€

Vérifier l'étanchéité des vannes de distribution. Réparer le cas échéant.

**

+

 

Agir sur le réseau de distribution

  Facilité TRI Coût

Diminuer si possible la pression du réseau. S'il y a des détenteurs à l'entrée de tous les consommateurs, un réseau haute pression n'est pas nécessaire.

*

+

Détecter et supprimer les bras morts, sources de perte inutile de chaleur.

**

+

Vérifier le dimensionnement des échangeurs vapeur-eau chaude. Etudier la possibilité d'ajuster le dimensionnement.

***

+/-

Vérifier l'implantation des purgeurs et en ajouter de nouveaux si nécessaire. Les purgeurs permettent d'éviter les coups de bélier et de limiter l'apparition de fuites.

***

-

€€

Installer des vannes de sectionnement sur les machines consommatrices à utiliser par le personnel en dehors des régimes de fonctionnement.

**

+/-

€€

Installer un accumulateur de vapeur si la demande est variable, afin de faciliter la gestion des pointes de consommation, réduire le nombre de démarrage des chaudières et utiliser les chaudières à leur puissance nominale le plus souvent possible.

**

+/-

€€

 

Agir sur les pertes

  Facilité TRI Coût

Vérifier la bonne isolation des parois des chaudières, par exemple en procédant à un test thermographique. L'amélioration de l'isolation des parois peut permettre d'économiser jusqu'à 5 % de l'énergie consommée.

**

+/-

€€

Installer les procédés en cascade en fonction de leur besoin en chaleur, afin d'utiliser la chaleur résiduelle des plus chauds pour chauffer les plus froids.

***

-

€€

Calorifuger les canalisations vapeur, celles du retour des condensats, les vannes, raccords et brides (souvent oubliés), ainsi que la bâche alimentaire. Calorifugée, la chaleur perdue peut être réduite de 70 %.

**

+

€€

Mener une analyse thermographique pour identifier les zones à traiter en priorité.

***

+/-

€€€

 

Agir auprès du personnel

  Facilité TRI Coût

Sensibiliser le personnel sur le coût élevé de la tonne de vapeur compris entre 15 et 30 €.

*

+

Intégrer le personnel dans la recherche et la signalisation de fuites.

**

+

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