L outil SPEC : calculez l efficacité de votre chaufferie vapeur

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1 L outil SPEC : calculez l efficacité de votre chaufferie vapeur Colloque multiénergie AGPI Marie-Joëlle Lainé, ing. Conseillère Groupe DATECH Plan de présentation 1. Mise en contexte 2. Définition d une chaufferie 3. Bilan énergétique 4. Cas type 5. Mesures d efficacité énergétique 6. Conclusion et questions 1

2 Mise en contexte Programme de subventions pour l implantation de mesures efficaces Calcul des économies Vapeur : trop souvent évaluée à 65 % d efficacité Objectifs 1. Simplifier la présentation des calculs 2. Faciliter l identification de mesures d économie d énergie Projet avec le Centre des technologies du gaz naturel Développement d un simulateur pratique et précis confié au Centre des technologies du gaz naturel (CTGN) Points analysés : Définition d une chaufferie Types de chaudières et caractéristiques Traitement d eau Purge Postes de consommation d énergie Méthodes d évaluation de l efficacité énergétique Normes, surveillance et certification Bilan énergétique Chiffrier de calculs Mesures d économie d énergie Validation du calculateur avec des données réelles 2

3 Composition d une chaufferie Définition d une chaufferie Les chaudières Caractéristiques Chaudières à tubes de fumée Chaudières à tubes d eau Chaudières à serpentin Chaudières sans tube Encombrement Moyen Moyen Compacte Compacte Démarrage Lent Rapide Rapide Rapide Absorption des changements de charge Besoin en traitement de l eau Capacité maximale Lbs/hr de vapeur Pression maximale de vapeur - psi Production de vapeur surchauffée Mauvaise Bonne Bonne Mauvaise Moyen Élevé Élevé Moyen Non Oui Non Non 3

4 Traitement d eau Objectifs du traitement d eau d alimentation 1. Entartrage boues entraînement de contaminants 2. Eau d appoint provient de l eau municipale et est mélangée au retour de condensat 3. Préserver les composants de la chaudière et du réseau de vapeur 4. Effet sur l efficacité des échanges thermiques, blocage de tubes, corrosion à haute température Trois étapes 1. Adoucissement 2. Désaération 3. Produits chimiques Système de purges Définitions 1. Accumulation de solides, de solides dissouts et de boues 2. Dans la calandre et les ballons de vapeur 3. Dans les parties inférieures des composants de la chaudière ou près de la surface de l eau 4 Évaporation de l eau = augmentation de la 4. Évaporation de l eau = augmentation de la concentration de boues et de contaminants 4

5 Système de purges Types de purge Purge de décontamination Purge de fond Niveaux de purges Selon le USDOE, les niveaux de purge des chaudières sont généralement maintenus entre 4 % et 8 %, mais peuvent atteindre 10 % de la quantité d eau alimentée Postes de consommation d énergie 5

6 Évaluation de l efficacité : 3 méthodes 1. Méthode directe Données de production de vapeur Données de consommation de combustible 2. Méthode indirecte Mesures sur les fumées de combustion Mesure sur l air de combustion 3. Bilan d énergie Mesure sur l air de combustion Calcul des pertes d énergie Méthode privilégiée par le CTGN pour l outil SPEC Bilan d énergie Hypothèses Chaufferie typique telle qu illustrée plus haut Postes énergétiques Chaudières brûleur combustion Dégazeur Système de purge Norme ASTM PTC-4 pour le calcul des pertes par les fumées 6

7 Bilan d énergie - Données et calculs Caractéristiques de la chaudière Puissance Températures pression de vapeur % de purge Quantité de gaz naturel au brûleur 96 % Méthane CH4 2 % Éthane C2H6 1 % Dioxyde de carbone CO2 1 % Azote N2 Pouvoir calorifique supérieur : 37,4 MJ/m³ Équation de combustion du gaz naturel pour établir la quantité de fumée produite Bilan d énergie Données et calculs Évaluation des pertes sèches : norme ASTM-PTC-4 Pertes humides : énergie contenue dans la vapeur d eau provenant de la combustion du gaz naturel Pertes par radiation et convection : à partir des données de l American Boiler Manufacturers Association (ABMA) 7

8 Bilan d énergie - Résultats Efficacité de chauffe : énergie disponible pour générer de la vapeur Débit d alimentation d eau : vapeur saturée et vapeur surchauffée Quantité d eau évacuée à la purge Quantité totale de vapeur produite Quantité de vapeur pour la désaération Production de vapeur utilisable Efficacité de génération de vapeur utile Ratio gaz naturel - vapeur Outil SPEC Entrée des données Informations sur la chaufferie Nombre de chaudières dans la chaufferie 1 Chaudière 1 Chaudière 2 Chaudière 3 Chaudière 4 Propriétés des chaudières Type de chaudière Puissance maximale du brûleur de la chaudière (kw) Puissance du brûleur de la chaudière en opération (kw) Cette chaudière ne peut pas produire de vapeur surchauffée Cette chaudière ne peut pas produire de vapeur surchauffée. Cette chaudière ne peut pas produire de vapeur surchauffée. Cette chaudière ne peut pas produire de vapeur surchauffée Puissance maximale de production de vapeur de la chaudière (kw)

9 Outil SPEC Entrée des données Propriétés de la vapeur pour chaque chaudière Type de vapeur produite Pression manométrique (kpa) Degré de surchauffe ( C) Non nécessaire Non nécessaire Non nécessaire Non nécessaire Outil SPEC Entrée des données Autres données Température d'alimentation de l'eau d'appoint ( C) Retour de condensat disponible? % de condensat dans l'eau d'alimentation 0% 80% Température du retour de condensat ( C) % de purge de la chaudière 1100% Température desfumées ( C) Température de l'air de combustion ( C) % Excès d'air de combustion 4000% Température du gaz naturel ( C)

10 Outil SPEC Résultats Données en unités internationales Données en unités impériales Nombre de chaudières dans la chaufferie 1 1 Quantité totale oaedé d'énergie egefournie aux brûleurs bûeusdes chaudières audè 2 198,00 kw 7,50 Millions osde Btu/h Alimentation totale en gaz naturel 211,57 m3/h 7 471,26 pi3/h Quantité totale de vapeur fournie aux utilisateurs 2 107,27 kg/h 4 645,73 lb/h Efficacité globale de production de vapeur utile de la chaufferie 72,33% 72,33% Ratio gaz naturel/vapeur 0,1004 m3/kg 1,608 pi3/lb Alimentation totale d'eau à la chaufferie 2 380,40 kg/h 5 247,88 lb/h Efficacité globale de chauffe 76,01% 76,01% Totale des pertes par les fumées 468,61 kw 1,60 Millions de Btu/h Totale des pertes par les fumées 21,32% 21,32% Totale des pertes par radiation et par convection 58,69 kw 0,20 Millions de Btu/h Totale des pertes par radiation et par convection (% de l'énergie alimenté) 2,67% 2,67% Totale des pertes par la purge 60,01 kw 0,20 Millions de Btu/h Totale des pertes par la purge 238,04 kg/h 524,79 lb/h Totale des pertes par la purge (% de l'énergie alimenté au brûleur) 2,73% 2,73% Total des pertes par l'évent du dégazeur 27,26 kw 0,09 Millions de Btu/h Total des pertes par l'évent du dégazeur 35,09 kg/h 77,36 lb/h Total des pertes par l'évent du dégazeur (% de l'énergie alimentée) 1,24% 1,24% Outil SPEC Résultats 2 107,27 kg/h Vapeur pour utilisation Fumées de combustion 21,32% Cheminée 1,24% 35,09 kg/h Pertes de vapeur par l'évent du dégazeur Total des pertes par radiation et par convection 2,67% Chaufferie Gaz naturel 211,57 m3/h Total des purges 238,04 kg/h 2,73% Alimentation d'eau 2 380,40 kg/h 10

11 Outil SPEC Prochaines étapes Validation de la performance de l outil à partir de données de clients : Université Laval CCUM Production de chiffrier de calcul pour les principales mesures d économies d énergie Outil SPEC Pour vous Surveillez vos courriels, l outil SPEC sera sous peu disponible au partenaires.gazmetro.com! 11

12 Merci! Questions? 12

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