Il n’est pas possible de comprendre si une chaudière à vapeur est économique ou non en se contentant de regarder sa consommation horaire de combustible. La pression de la vapeur produite, la température de l’eau d’alimentation, le rendement de la chaudière, le taux de retour des condensats, le degré de purge et le fonctionnement du brûleur en charge doivent être évalués ensemble. Par conséquent, « Combien de mètres cubes de gaz naturel faut-il pour 1 tonne de vapeur ? » Il n’existe pas de réponse unique à la question valable pour chaque établissement.
L’approche correcte consiste à trouver la chaleur nette requise pour convertir une tonne d’eau d’alimentation en vapeur à la pression souhaitée et à diviser cette valeur par l’efficacité réelle de la chaudière. Lorsque le résultat est divisé par le pouvoir calorifique inférieur du carburant, la consommation approximative de carburant est obtenue.
Variables clés qui déterminent le coût de la production de vapeur
Pression de vapeur
À mesure que la pression de vapeur augmente, la température de la vapeur saturée et le contenu énergétique changent. Dans le calcul, il faut utiliser non seulement « faire bouillir une tonne d’eau », mais également la différence d’enthalpie nécessaire pour transformer l’eau d’alimentation de sa température actuelle en vapeur à la pression souhaitée.
Température de l’eau d’alimentation
Donner de l’eau à 20 °C à la chaudière n’est pas la même chose que donner de l’eau dans une plage de 90 à 105 °C avec un condensat chaud et un dégazeur. La chaudière consomme moins d’énergie pour une eau d’alimentation plus chaude. Pour cette raison, le réservoir de condensats et le réservoir de dégazage ne sont pas seulement des équipements auxiliaires, mais aussi des pièces du système qui affectent les coûts d’exploitation.
Efficacité réelle de la chaudière
Le rendement du catalogue peut indiquer des conditions de test idéales ou définies. L’efficacité opérationnelle réelle dépend du rapport de charge, de l’excès d’air, de la température des gaz de combustion, de la propreté des surfaces de transfert de chaleur, de la qualité du combustible et du nombre d’arrêts et de démarrages. Le débit de carburant mesuré et la production de vapeur doivent être pris comme base pour un calcul précis des coûts.
Taux de retour des condensats
Les condensats chauds revenant du processus restituent à la fois l’eau et la chaleur qu’elle contient. À mesure que le retour de condensat augmente, les besoins en eau d’appoint, en produits chimiques de préparation de l’eau et en carburant peuvent diminuer. Cependant, les condensats présentant un risque de contamination par l’huile ou les produits chimiques du procédé ne doivent pas être envoyés directement à la chaudière ; Il doit être soumis à un contrôle de qualité.
Bluff et pertes de lignes
Un taux de purge élevé entraîne une perte d’eau chaude et d’énergie. Les fuites de vapeur, une isolation inadéquate, des purgeurs défectueux et de la vapeur de revaporisation libérée dans l’atmosphère entraînent également la perte de l’énergie produite dans la chaudière avant qu’elle n’atteigne le processus.
Formule de calcul de la consommation de carburant
Un calcul approximatif peut être effectué avec le bilan énergétique suivant :
Quantité de combustible requise = [Débit de vapeur × (Enthalpie de la vapeur − Enthalpie de l’eau d’alimentation)] / [Efficacité de la chaudière × Pouvoir calorifique inférieur du combustible]
Ici :
- Débit de vapeur kg/h,
- Valeurs d’enthalpie kJ/kg
- Efficacité de la chaudière en valeur décimale
- Le pouvoir calorifique inférieur du carburant est exprimé en kJ/Nm³ ou en kJ/kg.
Le pouvoir calorifique inférieur réel du carburant doit être obtenu à partir de l’analyse du fournisseur. L’utilisation d’une valeur Internet fixe pour le gaz naturel ne donne qu’une estimation préliminaire, car la composition du gaz et les conditions de facturation peuvent changer.
Exemple : Calcul du gaz naturel pour 1 tonne/heure de vapeur
Par exemple, supposons que de la vapeur saturée soit produite à environ 10 bars, que l’eau d’alimentation soit à 80 °C et que le rendement de la chaudière soit accepté à 90 %. Les valeurs exactes d’enthalpie à utiliser doivent être tirées du tableau de vapeur actuel. Environ :
- L’enthalpie de la vapeur souhaitée est déterminée.
- L’enthalpie de l’eau d’alimentation à 80 °C est extraite.
- La différence est multipliée par le débit de vapeur de 1 000 kg/h.
- Le résultat est divisé par 90 % d’efficacité.
- L’énergie combustible obtenue est divisée par le pouvoir calorifique inférieur du gaz naturel, qui constitue la base de facturation.
Cette méthode montre clairement les hypothèses et pas seulement la consommation théorique du corps de chaudière. Dans l’installation elle-même, les coûts des ventilateurs, des pompes, de la préparation de l’eau, de la consommation de produits chimiques, de l’électricité, du personnel, de la maintenance et des temps d’arrêt imprévus doivent également être ajoutés au coût de la tonne de vapeur.
Comment connaître le coût réel d’une tonne de vapeur ?
La méthode la plus fiable consiste à utiliser des données mesurées sur une période spécifique :
| Valeur à mesurer | Pourquoi est-ce nécessaire ? |
|---|---|
| Production totale de vapeur | Dénominateur du coût unitaire du produit |
| Consommation de carburant et prix unitaire | Affiche le coût variable le plus élevé |
| Retour d’eau d’appoint et de condensat | Indique la perte d’eau, de produits chimiques et de chaleur |
| Quantité de purge | Indique la perte d’eau chaude et d’énergie |
| Consommation d’électricité | Comprend les ventilateurs, les pompes et les systèmes auxiliaires |
| Frais de maintenance et de produits chimiques | Complète le coût total de possession |
| Heures de fonctionnement et taux de charge | Révèle les pertes de charge partielles |
Coût de la tonne de vapeur = Dépense totale du système de vapeur pour la période / Tonne de vapeur nette produite au cours de la période
Il est important que les compteurs soient relevés au même intervalle de temps. Si le carburant est mesuré mensuellement et la vapeur quotidiennement, la comparaison peut être trompeuse.
Par où devrions-nous commencer pour réduire la consommation de carburant ?
La première étape n’est pas d’acheter une nouvelle chaudière, mais de mesurer la localisation de la perte. Une température élevée des gaz de combustion indique des surfaces de transfert de chaleur sales ou une opportunité de récupération de chaleur ; Une valeur élevée en oxygène signifie plus d’air ; Un faible retour de condensat peut indiquer des pertes du côté du processus.
Les principaux domaines d’amélioration sont les suivants :
- Réglage air-combustible du brûleur et modulation de charge,
- Nettoyage régulier des surfaces d’échange thermique,
- Évaluation de la chaleur des fumées avec économiseur,
- Récupération des condensats et de la vapeur flash,
- Isolation correcte des conduites de vapeur et de condensats,
- Suppression des purgeurs de vapeur défectueux et des fuites
- Empêcher la production à des pressions élevées inutiles
- Gestion contrôlée de la qualité de l’eau et du taux de purge.
Quelles informations de consommation faut-il demander lors de la comparaison des offres ?
Deux chaudières ne doivent pas être comparées uniquement sur le pourcentage d’efficacité nominale. Dans les offres, il convient de demander clairement dans quelles conditions la capacité de vapeur, la pression de service, la température de l’eau d’alimentation, le pouvoir calorifique inférieur du combustible, la norme d’essai, la charge minimale, la plage de modulation du brûleur et la consommation électrique auxiliaire sont indiqués.
Les modèles de chaudières à vapeur d’Hisarmak sont évalués en fonction de la capacité, de la pression et de la structure du combustible de l’installation. Les données de processus peuvent être partagées dans le formulaire de demande de chaudière à vapeur pour la présélection.
Questions fréquemment posées
Y a-t-il une quantité exacte de gaz naturel pour 1 tonne de vapeur ?
Non. La pression, la température de l’eau d’alimentation, l’efficacité de la chaudière, le pouvoir calorifique inférieur du gaz, la purge et les pertes du système modifient le résultat.
L’efficacité du catalogue est-elle suffisante pour le calcul des coûts ?
Peut être utilisé pour le calcul préliminaire ; Les valeurs de combustible, de vapeur et de gaz de combustion mesurées sur le terrain sont plus fiables pour les décisions budgétaires et d’économies.
Pourquoi le retour des condensats est-il si important ?
Le condensat est de l’eau chaude et purifiée. Le recycler dans une qualité appropriée peut réduire les coûts de carburant, ainsi que d’eau, de produits chimiques et d’eaux usées.
L’économiseur permet-il les mêmes économies dans chaque installation ?
Non. Le rapport exact ne doit pas être donné sans examiner la température des gaz de combustion, les heures de fonctionnement, le profil de charge, la température de l’eau d’alimentation et les limites de condensation-corrosion.
Ressources techniques
- T.R. Ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles, Optimisation des systèmes industriels — Systèmes à vapeur.
- T.R. Ministère de l’énergie et des ressources naturelles, Technologies économes en énergie dans l’industrie.