Échangeurs de chaleur centrale électrique

Types de échangeurs de chaleur dans les centrales électriques

Un échangeur de chaleur est un dispositif d'ingénierie qui transforme l'énergie thermique entre deux fluides ou plus. Il existe plusieurs types d'échangeurs de chaleur industriels utilisés dans les centrales électriques :

• Échangeurs de chaleur tubulaires : échangeurs de chaleur à faisceau tubulaire couramment utilisés. L'échangeur de chaleur comprend un faisceau tubulaire, une enveloppe extérieure, des boîtes de collecteurs d'entrée/sortie et d'autres accessoires. Le principe de fonctionnement de l'échangeur de chaleur tubulaire est de créer un chemin de transmission thermique entre le fluide dans le tube et le fluide à l'extérieur du tube à travers la paroi du tube. Cela permet le transfert de chaleur (chauffage ou refroidissement) entre deux fluides différents. Les échangeurs de chaleur tubulaires présentent les avantages suivants. Ils sont adaptés au traitement d'un grand nombre de produits. Les échangeurs de chaleur tubulaires ont généralement une surface de transfert de chaleur élevée, ce qui permet de gérer un grand volume de fluides. Les échangeurs de chaleur tubulaires ont également une forte adaptabilité. En modifiant la quantité et la disposition des tubes, les échangeurs de chaleur tubulaires peuvent être utilisés pour des écoulements à contre-courant, à courant parallèle ou mixtes.
• Échangeurs de chaleur tubulaires : est un dispositif d'échange thermique compact. Il comprend de nombreux tubes de petit diamètre. Les faisceaux tubulaires sont assemblés en un bloc, qui est ensuite enfermé à l'intérieur d'une enveloppe. Le transfert de chaleur se produit du fluide circulant à l'intérieur des tubes vers celui du côté de l'enveloppe (ou vice versa). La quantité de chaleur transférée dépend de la différence de température entre les fluides et de la surface des tubes.
• Échangeurs de chaleur à plaques : se composent de nombreuses plaques avec une surface ondulée. Les plaques sont montées entre un cadre supérieur et un cadre inférieur. Le joint dans les rainures ondulées, qui est ensuite appliqué avec deux plaques d'étanchéité qui étanchéifient l'extérieur de l'ondulation, crée des canaux à travers lesquels les fluides passent. Les fluides transfèrent ensuite la chaleur via les plaques. Les échangeurs de chaleur à plaques se distinguent des autres échangeurs de chaleur par leurs plaques ondulées.
• L'échangeur de chaleur refroidisseur d'air : également connu sous le nom d'échangeur de chaleur à ailettes, se compose de nombreux tubes assemblés en un faisceau, avec des ailettes fixées à chaque tube. En couplant l'air ambiant frais au fluide chaud circulant à l'intérieur des tubes, la chaleur est échangée entre eux. Les échangeurs de chaleur refroidisseurs d'air sont efficaces et respectueux de l'environnement.
• L'échangeur de chaleur évaporateur : est le premier composant du cycle de fonctionnement du réfrigérateur ; il se produit entre l'atmosphère environnante et le réfrigérant. La chaleur est absorbée de l'environnement environnant par le réfrigérant dans l'évaporateur, changeant l'état du réfrigérant de liquide à gaz. Le processus refroidit l'environnement autour de l'évaporateur.

Spécifications et maintenance des échangeurs de chaleur des centrales électriques

Spécifications :

• Taille et surface : Les échangeurs de chaleur industriels sont plus grands que ceux utilisés à des fins normales. Ainsi, leurs tailles et leurs surfaces sont plus importantes que celles des minuscules.
• Matériaux : Les matériaux des échangeurs de chaleur industriels pour centrales électriques sont généralement des alliages métalliques résistants comme l'acier au carbone, l'acier inoxydable, le titane, etc. Ces matériaux sont durables et peuvent résister à des pressions et des températures élevées. De plus, ils résistent bien à la corrosion et permettent des opérations stables et sûres tout au long de leur durée de vie.
• Schéma d'écoulement : Les schémas d'écoulement courants des échangeurs de chaleur industriels des centrales électriques sont le contre-courant, le courant parallèle, le courant croisé, etc. Le choix du schéma d'écoulement dépend des fonctions et des besoins en matière d'efficacité de l'échangeur de chaleur.
• Efficacité : L'efficacité thermique des échangeurs de chaleur industriels des centrales électriques est généralement élevée. Leurs coefficients de transfert de chaleur sont également très élevés. Par exemple, les échangeurs de chaleur à enveloppe et à tubes ont un coefficient de transfert de chaleur global d'environ 1000 à 5000 W/(m2·K) ou même supérieur. Cela montre qu'ils peuvent utiliser efficacement les ressources énergétiques, réduisant ainsi efficacement les coûts de production pour les entreprises.

Maintenance :

• Nettoyage : Nettoyez régulièrement les surfaces extérieures et les éléments conducteurs de chaleur de l'échangeur de chaleur pour éviter les incrustations, les dépôts et la saleté. Utilisez des agents de nettoyage et des équipements appropriés.
• Inspection des fuites : Inspectez périodiquement l'échangeur de chaleur pour détecter les fuites. Vérifiez les joints, les joints et les connexions pour vous assurer qu'il n'y a pas de fuites et effectuez des réparations en temps opportun si vous en trouvez.
• Fonctionnement : Observez toujours attentivement les instructions d'utilisation fournies par les fabricants lors de l'utilisation d'échangeurs de chaleur. Ne surchargez pas et ne recherchez pas une efficacité accrue au détriment de la sécurité de l'équipement.
• Lubrification : Si certains composants doivent être lubrifiés pour fonctionner de manière optimale et plus longtemps, appliquez des agents lubrifiants adaptés pour eux conformément aux exigences formulées par les fabricants.
• En bref, il est important de bien entretenir les échangeurs de chaleur industriels dans les centrales électriques s'ils doivent bien fonctionner sur des décennies et dans des conditions difficiles. Ce n'est qu'en faisant cela que ces éléments essentiels de l'équipement peuvent continuer à permettre aux centrales de produire de l'énergie de manière efficace, économique et sûre.

Scénarios d'échangeurs de chaleur dans les centrales électriques

La principale utilisation des échangeurs de chaleur dans une centrale électrique est de faciliter le transfert de chaleur entre deux fluides. Les conceptions et les utilisations des échangeurs varient en fonction du type de centrale électrique dans laquelle ils se trouvent.

• Systèmes d'eau de refroidissement

  L'eau douce est généralement chauffée lorsqu'elle traverse le condenseur d'une centrale thermique. Un échangeur de chaleur est utilisé pour transférer la chaleur du condenseur vers l'eau de refroidissement. L'eau de refroidissement retourne ensuite à la rivière ou au lac. Dans ce cas, l'échangeur de chaleur empêche l'eau de refroidissement de devenir trop chaude.

• Surchauffeurs et économiseurs

  Dans une centrale à vapeur, des échangeurs de chaleur sont utilisés pour chauffer la vapeur qui s'écoule vers la turbine. Ils sont situés dans la chaudière et sont appelés surchauffeurs. Les surchauffeurs peuvent augmenter la température et la pression de la vapeur de quelques centaines de degrés. Un économiseur est un type différent d'échangeur de chaleur que l'on trouve dans une centrale électrique. Il se trouve généralement dans la chaudière comme un surchauffeur. Son travail est d'utiliser la chaleur des gaz de combustion pour chauffer l'eau qui arrive dans la chaudière.

• Échangeurs de chaleur air-air

  À certains endroits dans une centrale électrique, il peut être nécessaire de séparer les deux gaz. Cela pourrait être pour éviter la contamination ou pour des raisons de sécurité. Un exemple est les échangeurs de chaleur entre les gaz de combustion et l'air de combustion. Dans ce cas, la chaleur est transférée des gaz de combustion à l'air de combustion. Les échangeurs de chaleur peuvent être utilisés pour récupérer la chaleur des gaz de combustion et l'utiliser pour chauffer l'air entrant utilisé pour la combustion.

• Centrales électriques à turbine à gaz

  Dans une centrale électrique à turbine à gaz, les échangeurs de chaleur peuvent être utilisés dans un cycle combiné. Dans un cycle combiné, l'énergie est d'abord générée à l'aide d'une turbine à gaz. Une partie de la chaleur générée dans la turbine à gaz est transférée à un échangeur de chaleur. L'échangeur de chaleur est ensuite utilisé pour générer de la vapeur pour la production d'électricité à l'aide d'une turbine à vapeur.

Comment choisir des échangeurs de chaleur pour les centrales électriques

Les échangeurs de chaleur jouent un rôle crucial dans la production d'électricité. Les conseils suivants peuvent aider les acheteurs à identifier les échangeurs de chaleur adaptés à leurs centrales électriques :

• Évaluer les propriétés des milieux

  Tenez compte des propriétés des fluides chaud et froid. Recherchez les plages de pression et de température, les débits et les propriétés chimiques (corrosif, toxique ou dangereux) des fluides. Tenez également compte du fait que les fluides sont des gaz, des liquides ou des boues. Ensuite, choisissez une conception d'échangeur de chaleur capable de répondre à leurs exigences spécifiques.

• Tenez compte des contraintes d'espace

  Déterminez les dimensions physiques (longueur, largeur et hauteur) de l'échangeur de chaleur qui s'intégrera dans la centrale électrique. Tenez également compte de la disposition de la centrale. Ensuite, choisissez une conception d'échangeur de chaleur compact, comme des modèles à plaques ou à enveloppe et à tubes, s'il existe des contraintes d'espace.

• Évaluer les exigences de maintenance

  Choisissez un échangeur de chaleur qui a de faibles besoins de maintenance si l'emplacement de la centrale électrique rend difficile la réalisation d'une maintenance régulière. Envisagez des conceptions fiables comme les unités à enveloppe et à tubes. Assurez-vous que l'échangeur de chaleur sélectionné dispose également de composants accessibles pour faciliter l'entretien et les vérifications.

• Tenez compte des contraintes budgétaires

  Lors du choix d'un échangeur de chaleur pour une centrale électrique, le budget est une considération importante. Fixez un budget pour l'acquisition et l'installation de l'échangeur de chaleur. Ensuite, priorisez les dépenses sur les unités qui amélioreront les performances de la centrale électrique. Tenez compte des coûts à long terme (énergie et dépenses de maintenance) de l'échangeur de chaleur et non pas seulement du prix d'achat initial.

Q & A

Q1. Quelles sont les tendances du marché des échangeurs de chaleur ?

A1. Selon les rapports de marché, la taille du marché mondial des échangeurs de chaleur était évaluée à 25,92 milliards de dollars en 2021 et devrait atteindre 39,34 milliards de dollars d'ici 2031, enregistrant un TCAC de 4,5 % de 2022 à 2031. Parmi les principales tendances, citons les centrales électriques à échangeurs de chaleur compacts, les échangeurs de chaleur intelligents et les échangeurs de chaleur durables.

Q2. Quelles sont les différences entre les condenseurs et les chauffe-eau dans les échangeurs de chaleur des centrales électriques ?

A2. La fonction d'un condenseur est d'éliminer la chaleur d'une vapeur et de la transformer en liquide. Il libère également de la chaleur vers le milieu de refroidissement, généralement l'eau ou l'air. Le chauffe-eau, quant à lui, reçoit de la chaleur d'un fluide chaud qui provient généralement d'une chaudière. Il transmet la chaleur à un autre fluide qui est généralement de l'eau utilisée pour le chauffage.

Q3. Quelle est la différence entre les échangeurs de chaleur à plaques et à tubes ?

A3. Les échangeurs de chaleur à plaques sont principalement utilisés dans les applications de plomberie tandis que les échangeurs de chaleur à tubes sont principalement utilisés dans les applications industrielles. Les échangeurs de chaleur tubulaires occupent également plus d'espace que les échangeurs de chaleur à plaques compacts. Les échangeurs de chaleur peuvent être classés en contre-courant, courant croisé et enveloppe et tube qui sont principalement utilisés dans les industries des centrales électriques.