Récupération de chaleur des gaz de combustion au moyen d'échangeurs de chaleur à base de polymère

HeatMatrix Group a mis au point un nouveau système résistant à l’acide et aux encrassements basé sur la technologie des polymères afin de récupérer efficacement la chaleur des gaz de combustion dans l’industrie de la céramique.

Le défi
La production de briques en terre cuite et de tuiles de toiture est un processus énergivore, en particulier les étapes de cuisson et de séchage. Même si l'intégration partielle de la chaleur a déjà été mise en œuvre, une quantité importante d'énergie est toujours perdue à travers la cheminée, où les gaz de combustion sont émis à des températures élevées. La récupération de cette chaleur à l'aide d'échangeurs de chaleur traditionnels a toujours été problématique, en raison de la condensation acide, qui entraîne une corrosion intense, et de l'encrassement dû à la suie, à la poussière et aux sels.

L'idée
En coopération étroite avec le Centre technique néerlandais de l'industrie de la céramique (TCKI), une nouvelle technologie de récupération de chaleur à base de polymères a été testée dans deux usines de fabrication de briques, les fabricants de briques Rodruza et Engels Baksteen aux Pays-Bas (»1).

Lors des essais en usine qui ont duré douze mois, il a été étudié dans quelles conditions et de quelle manière la chaleur pouvait être récupérée à partir de gaz de combustion corrosifs. Dans les deux essais, l’impact des conditions de traitement sur les matériaux utilisés pour la construction de l’échangeur a été évalué. À l’usine de Rodruza, les gaz de combustion ne sont pas traités et sont donc très problématiques. Engels Baksteen dispose d'un système d'épuration des gaz de combustion.

»2 montre l'intégration de l'échangeur de chaleur dans la configuration existante. L'échangeur a été placé dans une dérivation, parallèlement au conduit de gaz de combustion existant, ce qui signifie que seuls deux raccordements dans le conduit existant sont nécessaires. Des ventilateurs séparés sont installés pour éviter de perturber l'équilibre de la pression du four lui-même.

Résultats

Les essais en usine ont donné les résultats suivants:

• La récupération de chaleur réalisée correspond à la récupération calculée théoriquement
• Les dépôts de suie, de poussière et de sel du côté des gaz de combustion sont facilement éliminés à l'aide du système de nettoyage par pulvérisation installé, qui est activé brièvement toutes les deux à trois semaines. Cela évite l'accumulation de dépôts et gère la perte de charge
• Le côté air de l'échangeur de chaleur ne montre aucun signe d'encrassement
• Les faisceaux d'échange de chaleur à base de polymères n'ont montré aucun signe de corrosion

Conclusion

TCKI a conclu que cette technologie innovante à base de polymère de HeatMatrix permet de récupérer la chaleur des gaz de combustion, réduisant ainsi la consommation d'énergie globale et les émissions de CO2 de l'industrie de la céramique. Cela réduit les coûts de production et améliore la durabilité du processus et du produit final.

En fonction de la configuration de l'installation et des flux de gaz disponibles, un retour sur investissement typique de l'ordre de trois à cinq ans est possible.

HeatMatrix Group BV    www.heatmatrixgroup.com
HeatMatrix Group a mis au point une technologie innovante d'échange de chaleur à base de polymère qui permet de récupérer la chaleur des gaz de combustion corrosifs et / ou encrassants. Contrairement aux échangeurs à tubes et à tubes en métal lourd classiques, la solution HeatMatrix consiste en faisceaux modulaires constitués de polymère léger et résistant à la corrosion. Le polymère résiste à la chaleur jusqu'à 200 ° C. Les gaz de combustion supérieurs à 200 ° C peuvent tout d'abord être refroidis avec un échangeur de chaleur classique, puis refroidis avec un préchauffeur d'air polymère.
La conception d'un système d'écoulement à contre-courant se traduit par une efficacité de récupération 20% supérieure à celle des échangeurs classiques.

Source Ziegelindustrie International

HEAT MATRIX:

HeatMatrix a été fondée en 2008 en tant que spin-off de Hexion, l'héritage de Shell Chemical, situé à Rotterdam, aux Pays-Bas. Après quelques premières années de développement de produits et de prototypage, la technologie brevetée du robuste faisceau de tubes en polymère structuré en nid d’abeilles était prête à être commercialisée. D'excellentes performances ont été prouvées dans des conditions difficiles de gaz de combustion corrosifs et encrassants avec des économies d'énergie réalisées de plus de 5%.

HeatMatrix, soutenu par un groupe d'investisseurs renommés, étend ses ventes à tous les pays européens et à la région de l'Asie du Sud-Est. Toutes les activités sont coordonnées depuis le siège situé à Geldermalsen, aux Pays-Bas.

Une quantité importante de chaleur perdue reste inexploitée en raison de l'applicabilité limitée des échangeurs de chaleur en métal en raison de problèmes de corrosion du point de rosée (acide). L'échangeur de chaleur en polymère HeatMatrix surmonte cette limitation et permet des économies d'énergie pouvant atteindre 10% par application. Les échangeurs HeatMatrix permettent aux entreprises d’économiser de l’énergie et d’atteindre leurs objectifs en matière de développement durable pour un retour sur investissement très attractif (rendement typique: 2 ans).

Dans la recherche de l'efficacité énergétique dans l'industrie, la récupération de chaleur des gaz de combustion (ou des gaz d'échappement) est l'une des sources d'énergie cachée les plus intéressantes à examiner. Il y a trois raisons pour lesquelles une pile devrait être le premier emplacement à regarder. Parce que;

À un «emplacement de pile», des quantités importantes d’énergie primaire sont converties en chaleur en un seul endroit.
Les gaz de combustion sont rejetés dans l'atmosphère à des températures relativement élevées, comprises entre 150 et 250 ° C.
La sortie de chaleur récupérée est à proximité. L'air de combustion a une température suffisamment basse pour absorber la chaleur perdue actuellement évacuée.

CORROSION DU POINT DE ROSÉE ACIDE

Le combustible contenant du soufre est converti au cours de la combustion en gaz de combustion acides, en raison de la formation de dioxyde de soufre et de trioxyde. Le trioxyde de soufre se condense en présence de vapeur d’eau sous forme d’acide sulfurique à une certaine température de point de rosée («point de rosée acide»). À ce point de rosée, une première petite quantité d'acide sulfurique hautement concentré précipite à la surface de l'échangeur de chaleur, suivie d'une corrosion rapide, d'un encrassement et d'une dégradation des échangeurs de chaleur en métal.

Lorsque la température des gaz de combustion est encore réduite au-delà du point de rosée acide, la concentration en acide sulfurique est réduite ainsi que son pouvoir corrosif. Il est important de noter que la température locale des gaz de combustion à la paroi de l'échangeur thermique est inférieure à la température globale. Cette température locale du côté des gaz de combustion est source de problèmes de corrosion par le point de rosée acide.

Parmi une variété de métaux exotiques, seul le tantale peut résister à la corrosion par le point de rosée acide aux points de rosée acides supérieurs à 150 ° C (voir la figure 3). Le polymère utilisé pour les tubes en polymère HeatMatrix résiste aux concentrations de point de rosée acides à n’importe quelle température et a une température de calcul de 200 ° C.


LA TECHNOLOGIE
Le cœur de tout échangeur HeatMatrix est une matrice rigide de tubes en polymère connectés. Les tubes à parois minces sont supportés sur toute la longueur par des nervures de support afin de fournir résistance et rigidité au faisceau de tubes. Les tubes connectés fournissent également un modèle de flux à contre-courant, qui présente le rendement le plus élevé pour le transfert de chaleur. L'échangeur HeatMatrix peut être adapté à n'importe quelle taille en raison de la structure modulaire de la matrice.

Les avantages uniques de l'échangeur HeatMatrix sont les suivants:

• Résistant à la corrosion
• Robuste
• Poids léger
• Compact
• Contre courant

Source HeatMatrix