Optimisation des pompes d'alimentation des chaudières

L’un des principaux composants internes consommateurs d’énergie dans une centrale thermique est la pompe à eau d’alimentation de la chaudière principale. Sa fonction principale est l'alimentation en eau sous haute pression de la chaudière qui génère de la vapeur. Sa consommation d’énergie contribue à l’efficacité thermique globale et aux coûts d’exploitation de l’usine.

Les exploitants de centrales électriques peuvent améliorer l'efficacité thermique de l'ensemble de la centrale jusqu'à 0,3 % lorsqu'ils optimisent le système d'eau d'alimentation. Cela peut paraître anodin, mais pour une centrale électrique de 900 mégawatts (MW), cela équivaut à 2,7 MW d’énergie électrique supplémentaire pouvant être fournie au réseau. Voici les pratiques recommandées pour identifier les opportunités sur ce système :

Lors de l’achat de pompes d’alimentation de chaudière, les exploitants de centrales électriques et leurs consultants en ingénierie, approvisionnement et construction (EPC) privilégient souvent des coûts d’investissement inférieurs plutôt que des coûts d’exploitation inférieurs tout au long du cycle de vie.

L'augmentation des coûts énergétiques remet en cause cette analyse de rentabilisation, incitant les exploitants d'usines à envisager des mesures visant à minimiser la consommation d'énergie des pompes d'alimentation des chaudières. La revalorisation d'une pompe d'eau d'alimentation de chaudière principale est un projet majeur qui nécessite une planification minutieuse de la part de toutes les parties.

Les méthodes de conception, d’ingénierie et de mise en œuvre de projets d’optimisation de pompes sont bien connues. Ces technologies ont été testées et éprouvées au cours du dernier demi-siècle, mais les pompes d'alimentation des chaudières sont également essentielles aux processus de production d'électricité. Les mettre hors ligne pendant les périodes prolongées nécessaires pour apporter des modifications peut mettre en danger la capacité de l'exploitant de la centrale à répondre à la demande d'énergie et aux objectifs de production.

Pour garantir le succès du projet, il est recommandé aux exploitants d'usine de poser les quatre questions clés suivantes pour connaître les options permettant de minimiser la consommation d'énergie et de mener avec succès un projet d'optimisation de pompe.

C’est une question que posent souvent les directeurs d’usine et les ingénieurs de procédés.

La combinaison de différentes solutions au niveau du système d'eau d'alimentation peut améliorer l'efficacité thermique globale de l'usine jusqu'à 0,3 %. Pour une centrale électrique de 900 MW, cela équivaut à 2,7 MW d’énergie électrique supplémentaire pouvant être fournie au réseau.

Même si le potentiel de la pompe d'alimentation en eau de la chaudière est isolé, un changement mineur de l'efficacité peut présenter des économies importantes. Cela peut représenter des centaines de milliers, voire des millions d’euros ou de dollars de réduction des coûts chaque année dans une centrale électrique classique.

Amélioration de l'efficacité dans le monde réel

Il y a dix ans, un projet a été lancé pour optimiser la conception d'une pompe centrifuge multicellulaire de 30 MW installée pour alimenter l'eau d'alimentation des chaudières. L’ensemble du système hydraulique de la pompe a été repensé pour améliorer l’efficacité globale.

La dynamique des fluides computationnelle (CFD) et des tests sur modèle réduit ont été utilisés pour concevoir les modifications apportées aux composants individuels, notamment les volutes, les croisements courts et longs, la boîte d'aspiration et la décharge finale.

Dans un article présenté à l'American Society of Mechanical Engineers (ASME), des optimisations de conception ont été détaillées qui ont augmenté l'efficacité globale de la pompe d'au moins 3 %. Des années plus tard, l’exploitant de la centrale électrique continue de déclarer qu’il atteint systématiquement ce taux d’efficacité, voire mieux.

En conséquence, cette centrale supercritique au charbon située aux Pays-Bas a permis de réduire sa consommation d'électricité d'environ 10 200 mégawattheures (MWh) par an, soit un bénéfice financier estimé à 816 000 € (866 257 $) par an.

En outre, l’amélioration de l’efficacité de la pompe d’alimentation de la chaudière a apporté un avantage supplémentaire en matière de réduction du dioxyde de carbone (CO2) d’environ 6 120 tonnes métriques par an. En conséquence, l'exploitant de la centrale électrique a assuré la conformité réglementaire et a progressé vers les objectifs de développement durable de l'entreprise.

Efficacité hydraulique avant et après optimisation de la pompe

Énergie : le coût le plus élevé pour les pompes de service critiques

Il n’y a jamais eu de rentabilité plus solide qu’aujourd’hui pour optimiser les pompes d’alimentation des chaudières. Les coûts énergétiques ont été historiquement suffisamment bas pour que les pompes d'alimentation des chaudières puissent consommer de l'énergie parasite sans impact majeur sur les opérations ou les performances financières. Tout a changé en raison de la hausse des prix de l’énergie et des objectifs de décarbonation.