Récupération de chaleur

Les procédés industriels consomment souvent une quantité considérable d’énergie, générant à la fois un coût financier important et un impact environnemental significatif. Pour répondre à ces enjeux, Operational Group conçoit des systèmes de récupération de chaleur capables de réutiliser et de réduire la chaleur fatale perdue au sein de vos processus de fabrication. Grâce à une approche fondée sur la performance énergétique, nos nouvelles installations s’appuient sur les technologies les plus innovantes du secteur afin de maximiser les économies d’énergie.

Au-delà des projets neufs, nous optimisons également vos installations existantes en captant les énergies perdues pour les réinjecter utilement dans votre process industriel. Les gaz d’extraction représentent d’ailleurs l’une des principales sources de pertes thermiques, avec entre 15 % et 50 % de l’énergie consommée rejetée en continu dans l’atmosphère. Une gestion intelligente de ces flux permet d’exploiter un gisement énergétique souvent sous-estimé.

Chaque procédé industriel possède ses contraintes, ses spécificités et ses environnements de travail propres. C’est pourquoi nos équipes pluridisciplinaires (ingénieurs en mécanique, experts des procédés, automatisme, instrumentation) mobilisent leur expérience et leur expertise pour concevoir des solutions sur mesure. Forts de plus de 40 ans d’expérience dans le développement, la conception et l’installation de récupérateurs de chaleur, nous intervenons dans une grande variété d’industries confrontées à des problématiques parfois complexes.

L’évaluation de la faisabilité d’un projet de récupération de chaleur repose d’abord sur la caractérisation de la source thermique, puis sur le choix du fluide caloporteur adapté au transfert d’énergie. Il est essentiel d’identifier précisément les caractéristiques du flux : quantité d’énergie disponible, température, composition, fréquence de production de chaleur et synchronisation avec les besoins thermiques du site.

Grâce à ces informations, Operational peut analyser la qualité et le potentiel du flux récupérable afin de définir les matériaux adaptés et les contraintes de conception. Les exigences liées à la corrosion et aux conditions de transfert diffèrent selon qu’il s’agit d’un échange air/air, air/eau ou air/huile thermique. Le choix des plaques, des tubes, des calandres, ainsi que des matériaux (acier inoxydable, Hastelloy, métaux non ferreux, revêtements époxy) est ainsi rigoureusement ajusté aux spécificités de chaque système.

Les solutions d’ingénierie développées par Operational tiennent compte de toutes ces variables afin de valoriser efficacement votre énergie perdue et de la redistribuer dans votre procédé ou vers un autre usage. Cette approche garantit longévité, fiabilité et rendement optimal de l’installation, tout en vous permettant de réduire vos coûts énergétiques et votre empreinte carbone.

Récupération de la chaleur des fours industriels

Four industriel de cuisson des tuiles céramiques

Les fours de cuisson de tuiles céramiques peuvent atteindre des températures intérieures supérieures à 1 200°C et émettre des fumées jusqu’à environ 350°C, contenant des composés et gaz potentiellement corrosifs. OPERATIONAL récupère la chaleur utilisée dans les systèmes de cuisson pour les transférer par le biais d’un circuit à fluide thermique fonctionnant à 170/200°C vers les systèmes de séchage. Les fours de cuisson des tuiles en céramique perdent environ 20% de leur chaleur vers l’atmosphère par les gaz de combustion. Nos solutions permettent une récupération de 400 à 600 kWh par four, avec un retour sur investissement de 2 à 3 ans.

Four industriel de cuisson des briques

Les airs provenant des fours de cuisson des briques lors des phases de séchages atteignent 200°C avant d’être brûlés jusqu’à 1000°C. Ils comportent des composés toxiques dans les fumées, différentes variétés d’halogènes, dont des chlorures et sulfures pouvant générer des corrosions en phases gazeuses et liquides. OPERATIONAL propose des solutions d’incinération de ces gaz et des échangeurs de chaleur construits en acier inoxydable spécial pour résister à la corrosion. Ces derniers vont récupérer la chaleur des fumées chaudes pour préchauffer les airs de combustion ou air nécessaire aux procédés. Les retours sur investissement peuvent être de 2 à 3 ans.

Four industriel de calcination du gypse

Avec des températures de calcination d’environ 180°C et une concentration élevée en poussière dans l’air d’extraction, la calcination du gypse nécessite un filtre à manche en amont de l’échangeur de chaleur. L’échangeur de chaleur utilisé pour récupérer la chaleur peut permettre le préchauffage des airs de combustion des brûleurs avec un retour sur investissement de 2 à 3 ans.

Four industriel de fusion d’aluminium

Le procédé de fusion de l’aluminium émet des gaz de combustions chauds. Grâce à notre système de récupération de chaleur, elle est récupérée des gaz de combustion chauds, pouvant aller jusqu’à 600°C. La chaleur est ensuite transférée via un échangeur de chaleur air/huile thermique en acier inoxydable à un circuit principal d’huile thermique. Ce circuit d’huile thermique de 270°C sert à préchauffer l’air de combustion destiné au brûleur à gaz du four industriel. Le retour d’investissement est généralement obtenu au bout de deux ans.

Four industriel de recuit de fil

Operational Group a été consulté et prié de concevoir un système de récupération de chaleur des gaz d’échappement à haute température permettant de préchauffer l’air de combustion des brûleurs du four industriel à prémélange. Le recuit des fils est effectué à des températures comprises entre 900 et 1100°C et les gaz d’échappement rejetés dans l’atmosphère peuvent atteindre 820°C. Nous avons alors utilisé un échangeur de chaleur air-air à plaque soudé, en acier inoxydable et un système de ventilation bifurquée haute température capable de récupérer 70% de la chaleur fatale. Avec un fonctionnement de 8400 h/an, le retour sur investissement a été inférieur à 2 ans.

Four industriel de boulangerie et restauration

Depuis la création d’Opérational Group, nous avons installé de nombreux systèmes de récupération de chaleur d’un fours à pain dans les boulangeries ou les services de restauration, afin de capter la chaleur résiduelle des gaz d’échappement. La température qui s’échappe d’un four à pain varie entre 120 et 300°C et contient généralement une grande quantité d’humidité due à la vapeur qui se dégage du pain. Par conséquent, d’importantes quantités de chaleur fatale et de chaleur latente sont récupérées et réutilisées. La chaleur fatale récupérée des gaz d’échappement du four industriel est alors transférée dans un circuit d’eau chaude à basse/ moyenne pression et est distribuée à plusieurs consommateurs d’énergie dans tout le bâtiment. Elle peut être utilisée pour chauffer les étuves initiales et finales, les systèmes de soufflage d’air chaud pour le décollement des morceaux de pâte et pour le préchauffage de l’eau d’appoint des chaudières à vapeur, des laveuses de paniers et des chauffe-eau. Le retour sur investissement est de 2 à 3 ans.

Récupération de chaleur des process industriels

Processus de fabrication du papier

Le processus de fabrication du papier nécessite d’énormes quantités d’énergie et d’eau. Le substrat fibreux issu de la pâte à papier est séché sur un cylindre Yankee fonctionnant à 180 °C, dont les hottes à air chaud, atteignant jusqu’à 400 °C, accélèrent le séchage industriel, l’air vicié étant rejeté dans l’atmosphère.

L’énergie résiduelle est alors utilisée pour chauffer l’air de précombustion des brûleurs Yankee et pour préchauffer les flux d’eau de process industriel. Cependant, de nombreux systèmes de récupération de chaleur existants sont inefficaces et les études détaillées d’Operational ont montré que l’énergie fatale pourrait être récupérée plus efficacement pour remplacer la vapeur vive et d’autres utilisations d’eau chaude de process au sein de l’usine, comme l’utilisation d’un générateur de vapeur à partir de chaleur résiduelle (eau chaude pour préchauffer l’air de combustion, récupération de la chaleur des gaz chauds vers l’eau et de l’eau vers l’eau) ou installer une centrale de production de vapeur entre le séchoir industriel Yankee et les échangeurs de chaleur existants, un échangeur de chaleur à condensation remplaçant l’installation existante, dont les performances sont insuffisantes. Ces options de récupération de chaleur permettent une production de 1300 kWh de vapeur à 12 bars et de 1000kWh d’eau chaude à 70°C, vous économisant une consommation d’énergie d’environ 480 000 € par an avec un retour sur investissement de 2 ans.

Processus de fabrication de revêtements

A titre d’exemple, Operational a conçu un système de récupération de chaleur sur-mesure pour un fabricant de tapis tuftés. Ce dernier exploitait trois jours de séchage industriel de manière inefficace et consommait de plus en plus d’énergie. Un système de récupération de chaleur avait déjà été installé mais celui-ci était tombé en panne en raison de l’encrassement et du blocage des conduit d’air de l’échangeur de chaleur par des fibres et des huiles condensées.

La solution de récupération de chaleur résiduelle d’Operational consistait à installer un système de ventilation à récupération de chaleur entièrement intégré, utilisant un circuit d’eau chaude à basse pression pour transférer la chaleur des gaz d’échappement chauds à l’air neuf entrant. Ce système intégrait un système de nettoyage de pointe afin de prévenir l’accumulation de fibres et d’huiles de filature condensées. Notre système a permis de réduire la consommation de gaz naturel de 800 kWh et d’améliorer les performances du séchoir industriel grâce à une distribution d’air chaud plus efficace à l’intérieur de celui-ci, ce qui a conduit à des vitesses de production plus élevées et à une meilleure qualité de l’air intérieur. Ce fabricant de tapis a alors économiser  près de  de 800 kWh d’énergie avec un retour sur investissement de 1,3 an.

Processus de fabrication de textile

Face à la hausse des coûts de l’énergie et des matériaux de construction, un fabricant de voiles non tissés en fibres de verre a consulté Operational afin d’évaluer la faisabilité d’une récupération de chaleur sur sa ligne de production. Les tentatives précédentes de récupération d’énergie avaient échoué en raison de l’encrassement des surfaces d’échange thermique de l’échangeur de chaleur et de l’obstruction des conduits d’air. Operational a alors analysé les différents procédés et développé une solution sur mesure adaptée à l’offre et à la demande énergétiques de ses processus de production. Les problèmes d’encrassement ont été résolus grâce à l’intégration d’un système de nettoyage in situ innovant. Des commandes PLC avancées, dotées d’interfaces conviviales, ont permis d’optimiser la récupération et la réutilisation de la chaleur.

Le directeur de production de notre client a commenté : « Notre directeur financier a immédiatement constaté la mise en service du système de récupération de chaleur d’Operational. Notre facture de gaz a immédiatement diminué de manière significative. » En effet, la récupération et la réutilisation de chaleur ont permis une économie de 800 kWh d’énergie, soit environ 220 000 € par an et un retour sur investissement en moins de 12 mois.

Récupérateur de chaleur Operational

Récupération de chaleur sur four industriel

• Four industriel de cuisson
• Four industriel de fusion
• Four industriel contenant des contaminants corrosifs
• Four industriel à ultra haute température

Récupération de chaleur sur sécheur industriel

• Machines d’impression en flexographie, héliogravure, impression offset.
• Enduction contenant composés organiques avec hauts points d’ébullition.
• Fours pour les boulangeries et l’alimentaire
• Textiles techniques
• Textiles non tissées
• Revêtements muraux, revêtements de sols et tapis
• Production de papier

Récupération de chaleur d’autres sources industrielles

• Incinérateurs thermiques régénératifs
• Chaudières à vapeur
• Production de fibres de verre
• Usine de cogénération