TECHNIQUE
Économiseur de combustible
Un essai pour
Que valent les équipements
de traitement des combustibles
placés en amont des chaudières ?
Un fournisseur a conduit un travail
de comparaison et d'analyse
au cours de l'hiver dernier.
Sur une campagne d’essais de deux
jours, les résultats positifs ont
rapidement été mis en évidence.
Sur le côté gauche du brûleur de cette chaudière pédago-
gique de l’AFPI est fixé un économiseur de combustion.
La société Arionic, distributrice du système d’optimisation ●plage de puissance du brûleur: 150kW à petite allure; 240kW
de combustion New Ionic Catalyzer, a mené en février-
à grande allure ;
mars derniers une campagne d'essai et d'analyse des
● nombre de brûleurs : 1 ;
résultats qui visait à mettre en évidence les gains de
● pression du gaz entre filtre et régulateur : 300 mbar.
consommation d'énergie obtenus par l'appareil qu'elle
Les essais d’économie d’énergie ont été effectués en testant
propose aux exploitants de chaufferie.
le système de prétraitement de gaz suivant :
Ce travail a été mené sur une chaudière pédagogique installée
● un appareil New Ionic Catalyser modèle G 300 ;
à l'AFPI de Lyon (Institut des Ressources industrielles). Le rap-
● puissance maximale de 300 kW ;
port, rédigé par l'entreprise Arionic et vérifié par l'AFPI, présente
● raccordement fileté 1’’½, 40/49.
la procédure de tests et ses résultats. Nous en présentons ici
L’appareil a été installé sur la ligne d'arrivée de gaz, le plus
le contenu.
près possible des brûleurs (sans le filtre particulaire gaz).
Le New Ionic Catalyzer utilisé ici est un appareil basé sur le
passage forcé du gaz à travers un champ de polarisation
B - Procédures d’essais
magnétique contrôlé de très forte intensité, ainsi que de lignes
de champs à orientation spécifique.
Afin de réaliser une comparaison des performances de la chau-
Le transfert du gaz à travers ce matériel modifie les caractéris-
dière avec et sans le dispositif New Ionic, il est nécessaire de
tiques physiques du gaz au niveau sub-moléculaire ; il a pour
mesurer ce qui entre et ce qui sort de la chaudière : combustible
effet d'abaisser l’énergie de dissociation.
(gaz), eau chaude, air de combustion, fumées.
Il convenait d'en vérifier l'impact sur le processus de combustion.
Le fournisseur revendique une réduction de la consommation
Figure 1. Installation de la chaufferie eau chaude
de combustible de 6 % à 12 % selon le type de brûleur et de
F
combustible.
Fumées caractérisées par : CO2-O2-CO
L’AFPI et Arionic ont réalisé des essais pour mettre en évidence,
température de fumées
d'une journée à l'autre, ces gains selon différents réglages du
D.td
brûleur.
Débit d’eau de circulation
avec température de départ
A - Données techniques
La chaufferie du site de l'AFPI comprend plusieurs chaudières.
Afin de faciliter le comptage d’énergie, les essais ont été réalisés
D.t
E .E
r
CHAUDIÈRE
n
Débit d’eau de
Énergie entrante
sur l’une d’entre elles, un modèle alimenté au gaz et de marque
circulation avec
au brûleur
Weishaupt ϕ400. Pendant les essais, les autres chaudières
température de retour
étaient isolées.
Sur l’alimentation en gaz : comptage d’énergie,
Les caractéristiques techniques de l'équipement de test sont
mesure de pression, mesure de température.
les suivantes :
● puissance nominale maximale de la chaudière : 232 kW ;
La chaudière pédagogique a été instrumentée pour permettre
● type et marque du brûleur : CUENOD C24 à deux allures ;
ce test rapide.
60 CHAUD ● FROID ● PERFORMANCE ● N° 757 - Juin 2012
TECHNIQUE
valider l'usage
* Instrumentation
Tableau de synthèse de la campagne de mesure
L’instrumentation de cette installation est constituée d’un débit-
Énergie
Conso gaz
Ratio
mètre à ultrasons associé à la pose de deux capteurs de tem-
Sans New Ionic
Heure
utile (kWh)
(m3)
(kWh/m3)
pérature - ils constituent un compteur d'énergie provisoire. Les
Début 1 petite allure totalité
14:32:06
canalisations en acier présentent un diamètre extérieur de
179,55
18,97
9,46
Fin petite allure totalité
16:11:06
66/76 et une épaisseur de 3,2 mm. Le diamètre des capteurs
à ultrasons est de 70 mm).
Début 2 grande allure totalité
13:00:06
172,68
18,78
9,19
Tous les paramètres sont enregistrés avec un pas de
Fin 2 grande allure totalité
14:26:06
30 secondes un jour avant et un jour après la pose du matériel
Début moyenne GA et PA
13:00:06
(photo ci-dessous).
363,87
37,75
9,64
Fin moyenne GA et PA
16:11:06
Début journée
10:10:06
731,10
73,49
9,95
Fin journée
16:11:06
Début modulation
10:10:06
367,24
35,74
10,28
Fin modulation
13:00:06
Énergie
Ratio
Conso
Avec New Ionic
Heure
utile
(kWh/m3) et
gaz (m3)
(kWh)
comparaison
Début 1 petite allure totalité
13:02:13
135,83
13,12
10,35/109 %
Fin petite allure totalité
14:38:13
Début 2 grande allure totalité
14:46:13
164,40
15,62
10,53/114 %
Fin 2 grande allure totalité
16:33:13
Début moyenne GA et PA
13:02:13
311,09
28,74
10,82/112 %
Départ
et retour
d’eau de la chaudière ont été instrumentés avec
Fin moyenne GA et PA
16:33:13
des sondes en applique et les mesures reportées sur un enregistreur.
Début journée
10:04:13
Les températures d’eau entrée et sortie chaudière ont été prises
606,05
52,76
11,49/NC
avec capteurs type CTN déportés en applique et enregistrées
Fin journée
16:33:13
avec un appareil Kimo Kilog KT 210. Les valeurs mesurées
Début modulation
10:04:13
sont inférieures de 1 à 2 °C environ à celles enregistrées par les
294,96
24,02
12,28/NC
Fin modulation
13:02:13
sondes intrusives. Ceci n’a pas de conséquence pour le comp-
tage d’énergie qui se base sur un delta de températures.
et de de 8,5 °C l’après-midi. Le lendemain, elle était de 4 °C le
matin et de 8,5 °C l’après-midi (figures 2 et 3 issues de captures
C – Les essais et le dépouillement des données
d'écrans de l'outil de suivi du test).
Les essais ont eu lieu les 22 et 23 février 2012 de 9 h 00 à
La chaudière modulait le matin, fonctionnait l’après-midi à petite
16 h 00. Le 22, la température extérieure était de 2 °C le matin
allure forcée pendant 1 h 30, puis à grande allure forcée sur le
Figure 2
Figure 3
Lors des deux jours de mesure, le profil des températures extérieures était sensiblement identique.
CHAUD ● FROID ● PERFORMANCE ● N° 757 - Juin 2012 61
TECHNIQUE
É c o n o m i s e u r d e c o m b u s t i b l e
même laps de temps. Les para-
Figure 4
mètres de modulation n’ayant pas
été parfaitement reproductibles,
nous nous focaliserons sur les
périodes en allure forcée.
Remarques :
● Cette méthode s’affranchit du
pouvoir calorifique supérieur
(PCS) du gaz qui est constant
sur la durée.
Grande allure forcée
Petite allure forcée
● Les paramètres de combustion
(température de fumées, O ...)
2
sont constants, en comparaison
avec des phases de marche
équivalente (à petite allure, à
grande allure).
● Le gaz est relevé au compteur,
en m3 non corrigé.
● Les températures intérieures et
extérieures étaient identiques sur
Journée du 22 février sans économiseur.
la période.
Figure 5
D'une journée à l'autre, la com-
paraison des modes de fonction-
nement permet d’obtenir les
résultats suivants avec l'appareil
de traitement du combustible :
● 9 % de gain en mode «petite
allure forcée» ;
● 14 % de gain en mode «grande
allure forcée» ;
En moyenne, sur une période
Petite allure forcée
Grande allure forcée
comparable de l’après-midi
- température extérieure, régu-
lation et paramètres de combus-
tion identiques -, nous obtenons
un gain sur le rendement d’ex-
ploitation (en kWh/m3) de 12 %.
Outre le calcul mathématique, on
observe bien sur les courbes que
la consigne de température est
Journée du 23 février avec New Ionic.
atteinte plus rapidement avec
l’économiseur : les cycles sont raccourcis.
Ce point met en évidence le fait que le supplément d’énergie
IRI de Lyon, partenaire traditionnel
obtenu grâce au traitement permet de réduire les périodes de
fonctionnement du brûleur, et donc les consommations de gaz.
des industriels
Ce phénomène est encore plus facilement compréhensible sur
les brûleurs modulants, où la boucle de régulation réduit auto-
La mise à disposition d'équipements par l'Institut de ressources
matiquement le débit de gaz pour une consigne en température
industrielles (IRI) auprès d'Arionic fait partie des missions clas-
identique.
siques de cet établissement lyonnais. L'IRI met en réseau cinq
D – Conclusion
structures locales d'expertise technique (génie énergétique, méca-
nique, électrotechnique...) et organisationnelle (ressources
Le gain de consommation de gaz moyen pour la même quantité
humaines, formation, management, qualité…). Il s'agit de l'AFPI
de chaleur fournie dans le réseau sur le site de l’AFPI est de
rhodanienne (formation professionnelle), du CFAI-AFPM (formation
12 %. Ce résultat confirme la valeur généralement constatée
des apprentis), de l'IFAI du Rhône (institut de formation du CAP
de 8 à 12 %. Ce gain non négligeable s’apparente à celui d’un
à l'ingénieur), de l'ITII de Lyon (école d'ingénieurs de l'industrie),
échangeur-condenseur. Les économies d’énergie potentielles
et de Ressources et Performances (conseil en organisation).
sont donc importantes, particulièrement sur les opérations
Ensemble, elles opèrent sur trois domaines : la formation continue
d’optimisation du parc de chaudières existantes, la mise en
; la reconversion et l'alternance ; l'apprentissage et le conseil.
place du traitement étant très facile.
L'IRI compte quelque 1 500 entreprises clientes et forme chaque
La société distributrice s’engage sur la base de ce protocole à
année près de 5 000 stagiaires et 1 200 apprentis.
un gain minimal de 7 %. Le retour sur investissement généra-
Renseignements sur www.iri-lyon.com
lement constaté est d’un an et demi, ceci en fonction des
consommations des chaudières équipées.
62 CHAUD ● FROID ● PERFORMANCE ● N° 757 - Juin 2012