Récupérer et valoriser la chaleur fatale pour chauffer des bâtiments en substituant du FOD
Coretec a étudié la faisabilité d’un projet de récupération de chaleur fatale
sur les fumées de fours en sortie d’oxydation.
Cette chaleur pourra être valorisée pour le chauffage de bâtiments
et ainsi substituer le FOD utilisé actuellement.
CONTEXTE
Le site industriel est spécialisé dans la production de matériaux.
Le process est complexe et long et comprend 4 phases de fabrication : fabrication, cuisson, imprégnation et graphitation.
Les interlocuteurs techniques du site souhaitaient réduire fortement leur empreinte carbone.
Pour cela, il fallait commencer par étudier les potentiels de récupération de chaleur fatale sur les fumées en sortie des incinérateurs de COV de 2 fours et de l’oxydateur d’un 3ème four.
C’est dans ce cadre que Coretec a réalisé une prestation d’étude de faisabilité de récupération et valorisation de chaleur fatale.
CADRE DE L’ETUDE
PERIMETRE TECHNIQUE
La source d’énergie fatale identifiée est les fumées issues de l’oxydateur d’un four.
Les puits de chaleur potentiels étudiés pour une valorisation sont :
- Préchauffage de l’air de combustion des brûleurs du four,
- Réchauffage d’une boucle de fluide thermique,
- Alimentation du Réseau de Chauffage de plusieurs ateliers et bâtiments.
ENJEUX IDENTIFIES
- Définir les solutions techniques et économiques permettant de récupérer de la chaleur fatale et de la valoriser en interne,
- Réduire les consommations de gaz naturel et de fioul, ainsi que l’impact carbone de l’usine.
FOCUS SUR LA PRESTATION EFFECTUEE PAR CORETEC
L’étude a permis de mettre en évidence une solution de récupération de chaleur fatale sur un four afin d’alimenter le chauffage de bâtiments
1 SOURCE DE CHALEUR IDENTIFIEE POUR RECUPERER DE L’ENERGIE
Four RTO
Il se compose de 12 cellules dans lesquelles est inséré le produit à chauffer.
Son fonctionnement repose sur un principe d’alternance entre des phases de refroidissement et de chauffe optimisées d’un point d vue énergétique.
L’alternance des phases dans les alvéoles permet un fonctionnement continu du four.
Voici les variations de débit et températures des fumées mesurées après l’oxydateur.
Synthèse de la source de chaleur potentielle.
2 PUITS DE CHALEUR IDENTIFIES POUR VALORISER L’ENERGIE RECUPEREE
- Bâtiments 1 / 2 : Chaudière eau chaude
- Bâtiments 3 / 4 : 3 Générateur d’air chaud FOD
Synthèse des puits potentiels de chaleur
SOLUTION : BOUCLE D’EAU CHAUDE DE RECUPERATION ET VALORISATION
A l’issue de cette première phase d’étude, une solution a été retenue pour être étudiée :
Réaliser une boucle de récupération d’eau chaude avec un échangeur de fumées
Le principe général de la solution est de créer une boucle d’eau chaude grâce à la chaleur disponible dans les fumées du four en sortie oxydateur.
Le récupérateur de 250kW sera positionné en dérivation du carneau existant en amont du ventilateur. Le flux de fumées sera dévié sur le récupérateur et régulé grâce à des registres de régulation.
Le débit de fumées sera régulé sur la sonde de température d’eau en sortie récupérateur.
La boucle de valorisation eau chaude alimentera les aérothermes de 2 bâtiments ainsi qu’un nouvel échangeur permettant le préchauffage des retours d’une chaudière eau chaude.
La boucle d’eau chaude fonctionnera sur un régime 105°C / 87°C.
Le chauffage des bâtiments concernés sera assuré par des aérothermes Eau chaude qui remplaceront les générateurs d’air chaud actuellement en place.
La valorisation de la chaleur récupérée sera prioritairement dédiée aux nouveaux aérothermes des 2 bâtiments.
La puissance restante servira à préchauffer les retours de la chaudière via un échangeur à plaques de 250kW.
Ce projet permettra de substituer le FOD (fioul domestique) par la récupération de chaleur fatale.
Schéma simplifié de la solution
Cette opération nécessite un CAPEX d’environ 550k€, avec un TRI d’environ 7 ans. Une solution permettant de valoriser 760MWh/an PCI, équivalent à une économie de 80k€ annuel.
Les économies de CO2 sont évaluées à environ 200 tonnes chaque année.
Le projet n’est pas éligible aux financements CEE et Fonds Chaleur du fait du volume énergétique économisé trop faible.
Une solution pour être éligible au Fonds Chaleur serait de coupler la récupération de chaleur fatale sur le four, avec une récupération de chaleur fatale sur des autres fours pour la valoriser sur la boucle fluide thermique par exemple.
*hypothèse du prix du gaz naturel à 115€/MWh PCI
BILAN : synthèse chiffrée
Ce projet s’inscrit pleinement dans les objectifs de décarbonation du site, c’est pourquoi une demande d’investissement du groupe à été déposée pour 2024.
En effet, malgré un TRI de 7 ans, ce projet promet des retombées positives, notamment le retrait des derniers consommateurs de FOD du site, ce qui lui permettra de décarboner entièrement cette production.
A horizon plus lointain, cela lui permettra également de réaliser des économies financières.
