Échangeur de chaleur de centrale électrique

Types d'échangeurs de chaleur pour centrales électriques

Un échangeur de chaleur pour centrale électrique est un équipement industriel utilisé dans les centrales thermiques pour le transfert de chaleur entre deux fluides.

En fonction de l'agencement des flux, les échangeurs de chaleur pour centrales électriques peuvent être classés en quatre types principaux :

• Échangeurs de chaleur à contre-courant : Dans un échangeur de chaleur à contre-courant, les deux fluides circulent dans des directions opposées. Cette configuration permet un transfert de chaleur continu, ce qui permet aux fluides d'atteindre des températures optimales. Les échangeurs de chaleur à contre-courant offrent un rendement élevé et sont couramment utilisés dans les centrales électriques.
• Échangeurs de chaleur à co-courant ou à flux parallèle : Dans un échangeur de chaleur à co-courant, les deux fluides circulent dans la même direction. Bien que cet agencement soit simple, il limite la différence de température entre les fluides. Les échangeurs de chaleur à co-courant sont moins efficaces que les échangeurs à contre-courant. Les échangeurs de chaleur à co-courant ou à flux parallèle se trouvent couramment dans des applications moins exigeantes, comme les échangeurs de chaleur air-air.
• Échangeurs de chaleur tubulaires : Les échangeurs de chaleur tubulaires sont constitués d'un faisceau de tubes enfermés dans une enveloppe. Ils utilisent les principes du contre-courant ou du co-courant. Les deux fluides circulent à travers les tubes et l'espace de l'enveloppe. Les échangeurs de chaleur tubulaires sont polyvalents et adaptés à diverses applications de centrales électriques.
• Échangeurs de chaleur à plaques : Les échangeurs de chaleur à plaques comprennent plusieurs plaques minces. Deux fluides circulent entre les plaques. La conception favorise un transfert de chaleur efficace grâce à l'augmentation de la surface et de la turbulence. Les échangeurs de chaleur à plaques sont compacts et occupent moins d'espace que les échangeurs tubulaires.

Spécifications et entretien des échangeurs de chaleur pour centrales électriques

Spécifications

• Matériau

  L'échangeur de chaleur pour centrale électrique est généralement fabriqué à partir de matériaux résistants comme l'acier inoxydable et l'acier allié. Ces matériaux résistent à la chaleur et à la corrosion, ce qui leur permet de fonctionner correctement et de durer plus longtemps dans des conditions difficiles.

• Conception

  Les échangeurs de chaleur pour centrales électriques présentent diverses conceptions, comme celles à enveloppe et tubes, à plaques et à spirale. Chaque conception a sa propre façon de transférer la chaleur efficacement entre les fluides. Par exemple, les échangeurs de chaleur à enveloppe et tubes ont une enveloppe cylindrique extérieure et deux faisceaux tubulaires. Le transfert de chaleur s'effectue à travers l'enveloppe et les tubes.

• Taille

  Les échangeurs de chaleur sont disponibles en différentes tailles pour répondre aux besoins des différentes centrales électriques. Les tailles sont basées sur la capacité et la pression des centrales électriques. En général, les centrales électriques plus importantes auront besoin d'échangeurs de chaleur plus volumineux avec des capacités plus élevées.

Maintenance

• Inspection régulière

  Il est essentiel d'examiner l'échangeur de chaleur régulièrement pour rechercher des signes d'usure, de corrosion ou de fuite. Il faut résoudre les problèmes découverts lors de l'inspection rapidement pour éviter d'autres complications et garantir l'efficacité continue de l'équipement.

• Nettoyage

  Les échangeurs de chaleur pour centrales électriques sont sujets à l'encrassement, ce qui peut réduire leur efficacité. Par conséquent, les opérateurs doivent établir un programme de nettoyage des échangeurs de chaleur en fonction de la tendance à l'encrassement de l'équipement et des conditions de fonctionnement de la centrale électrique. De plus, ils doivent choisir les méthodes et les agents de nettoyage appropriés pour éviter d'endommager l'échangeur de chaleur.

• Remplacement des pièces

  Au cours de la maintenance de l'échangeur de chaleur, si des signes de dommages ou d'usure apparaissent sur les pièces, l'opérateur doit remplacer les composants afin de préserver la fiabilité et les performances de l'équipement. En outre, ils peuvent améliorer la longévité de l'équipement en utilisant des pièces de rechange de haute qualité.

Scénarios d'utilisation des échangeurs de chaleur pour centrales électriques

• Production d'énergie industrielle :

  Dans les centrales de production d'énergie industrielle, telles que les centrales thermiques et les centrales biomasse, il est nécessaire de transférer la chaleur des gaz de combustion ou de la vapeur vers l'eau. La chaleur est ensuite utilisée pour la refroidir et l'eau se transforme en vapeur pour entraîner une turbine génératrice de courant électrique.

• Traitement industriel :

  Le traitement industriel dans différentes industries, comme la chimie, le raffinage du pétrole et l'agroalimentaire, nécessite des échangeurs de chaleur pour centrales électriques afin de transférer la chaleur entre les réacteurs, les condenseurs, les refroidisseurs et d'autres équipements. Ce processus permet de contrôler les températures de traitement, de favoriser les réactions chimiques et de faciliter la condensation et la séparation des produits.

• Systèmes énergétiques de quartier :

  Les systèmes de chauffage urbain utilisent des échangeurs de chaleur pour transférer la chaleur des centrales électriques centralisées vers les bâtiments résidentiels et commerciaux via des réseaux de chauffage. La chaleur fournie par la centrale électrique est utilisée pour le chauffage des locaux, l'alimentation en eau chaude et d'autres besoins de chauffage.

Comment choisir les échangeurs de chaleur pour centrales électriques

Les pièces nécessaires aux systèmes de production d'énergie à grande échelle, comme les échangeurs de chaleur pour centrales électriques industrielles et utilitaires, peuvent être coûteuses. Par conséquent, il est important de tenir compte de ce qui répondra le mieux aux besoins du processus de production d'énergie tout en maîtrisant les coûts. Nous examinons ci-dessous quelques-uns des facteurs les plus importants dans le choix des échangeurs de chaleur pour grandes centrales électriques :

• Coût U : Il est important de maximiser la quantité de chaleur échangée par unité de coût. En calculant le coefficient d'échange de chaleur (U), qui prend en compte l'effet de la surface et des coûts de construction, les acheteurs peuvent s'assurer qu'ils utilisent un échangeur qui a un transfert de chaleur suffisant par unité de coût de construction.
• Surface : Le transfert de chaleur maximal qu'un échangeur de chaleur peut atteindre est directement lié à la surface. Pour maintenir la quantité nécessaire d'échange de chaleur tout en évitant l'ajout de surface, le nombre d'appareils peut être augmenté. Il s'agit d'une solution plus rentable.
• Coefficient de transfert de chaleur : Étant donné que plus il y a de chaleur échangée par unité de surface et de coût de construction, cela détermine le nombre d'appareils qui doivent être ajoutés à une centrale électrique au lieu d'inclure des surfaces supplémentaires.
• Perte de charge : Lorsque la chaleur est échangée, il y a généralement une certaine perte d'énergie nécessaire pour pousser les fluides à travers l'échangeur de chaleur. Cette perte est appelée perte de charge. La perte de charge doit être minimisée dans tous les cas pratiques, car elle peut réduire l'efficacité globale d'un système de production d'énergie.
• Durabilité et entretien : Les grands échangeurs de chaleur pour centrales électriques sont soumis à une énorme pression et à une énorme chaleur et doivent donc être très durables. Leurs besoins en matière d'entretien doivent également être relativement faciles et peu fréquents afin que la production d'énergie complexe et coûteuse puisse se poursuivre avec un minimum d'interruptions.

FAQ sur les échangeurs de chaleur pour centrales électriques

Q1 : Pourquoi les centrales électriques utilisent-elles des échangeurs de chaleur ?

A1 : Les échangeurs de chaleur sont essentiels aux centrales électriques car ils jouent de nombreux rôles clés. Ils aident à transférer la chaleur générée par la combustion de combustibles, ou provenant de sources renouvelables comme la géothermie, vers l'eau pour la production de vapeur. La vapeur entraîne ensuite les turbines génératrices pour produire de l'électricité. Ils contribuent à optimiser l'utilisation des combustibles en permettant aux centrales de recycler la chaleur des procédés au lieu de la laisser se dissiper. Cela peut réduire considérablement les coûts opérationnels.

Q2 : Quels sont les défis liés à la conception d'échangeurs de chaleur pour centrales électriques ?

A2 : Les concepteurs doivent choisir des matériaux capables de résister à des températures élevées sans se dégrader ni réagir avec les fluides échangés. L'échangeur doit être compact tout en étant capable de traiter de grands volumes de fluide, les concepteurs doivent donc optimiser la conception pour maximiser l'efficacité tout en minimisant les coûts.

Un autre défi consiste à s'assurer que l'échangeur de chaleur peut s'adapter aux variations du débit des fluides qui peuvent survenir en raison des changements dans les conditions de fonctionnement de la centrale. Étant donné que les fluides doivent être à certaines pressions pour transférer efficacement la chaleur, les échangeurs de chaleur sont conçus pour créer des chemins qui peuvent résister à ces pressions. Cela signifie utiliser des matériaux résistants et des technologies d'étanchéité, ce qui peut augmenter les coûts.

Q3 : Quelle est la différence entre un condenseur et un échangeur de chaleur ?

A3 : Un échangeur de chaleur pour centrale électrique déployé pour récupérer et recycler la chaleur peut être un condenseur ou un refroidisseur. Cependant, les condenseurs et les échangeurs de chaleur ne sont pas les mêmes. Les échangeurs de chaleur transfèrent la chaleur entre deux fluides. Les condenseurs sont des types spécifiques d'échangeurs de chaleur qui éliminent la chaleur excédentaire de la vapeur pour la convertir en eau, la condensant ainsi.

Q4 : Quelle est l'espérance de vie d'un échangeur de chaleur ?

A4 : Généralement, de 10 à 15 ans.