Delvaux, Loïc
[UCL]
Bartosiewicz, Yann
[UCL]
Les économiseurs des chaudières de récupération de type horizontale produites par CMI ont la particularité de posséder plusieurs passes d’eau sur un même plan d’écoulement des fumées. Ceux-ci sont définis comme étant "multi passes". De plus, ces économiseurs sont composés de plusieurs nappes. Le passage des fumées au sein d’échangeurs de cette géométrie entraîne des gradients de température au sein de ce fluide. La présence de ces gradients va impacter de manière imprévue le transfert d’énergie entre les deux fluides (fumées/eau). Le logiciel VALI, utilisé par l’entreprise CMI pour modéliser les chaudières de récupération ne prend pas en compte ces gradients de chaleur existant sur un même plan d’écoulement des fumées. L’objet de ce travail est donc d’analyser le modèle présentement implémenté dans le logiciel et d’y apporter une amélioration sur base des constatations. Pour ce faire, des groupes d’échangeurs ont été modélisés de deux manières. D’une part à l’aide d’objets classiquement utilisés par les ingénieurs de CMI et, d’autre part, à l’aide d’objets de modélisation plus fins, permettant de prendre en compte l’évolution des températures au sein des économiseurs. Ce type de modélisation fine permet en effet d’obtenir les états thermodynamiques des fluides en plusieurs points de l’échangeur modélisé. Grâce aux résultats de ces modélisations, une correction a pu être apportée au modèle initial. Après validation de cette modification, celle-ci semble améliorer le calcul de l’échange de chaleur dans le cas des économiseurs multi passes. Cependant, les mesures in situ ne sont pas suffisamment précises pour valider complètement le modèle corrigé. Finalement, des chaudières ont été simulées dans leur entièreté à l’aide du modèle initial et du modèle corrigé afin de mettre en évidence les différences de résultat dans le cas des pertes exergétiques. Ces simulations montrent que le modèle initialement utilisé sous-estimait légèrement les pertes exergétiques dues au transfert de chaleur. Cette sous-estimation pouvant conduire à des pénalités importantes pour non-respect du cahier des charges imposé par le client, l’amélioration constante du modèle de calcul est capitale. _______________ The economizers of the horizontal heat recovery steam generators (HRSG) produced by CMI have the peculiarity of having multiple passes of liquid water on a same flue gas’s plan. These economizers are defined as being "multi-passes". In addition, these economizers might be composed of several rows of tubes. The flue gas flowing within heat exchangers of such geometry results in temperature gradients in the fluid. The presence of such temperatures gradients unexpectedly impact the heat transfer between the flue gas and the water. The VALI software, used by the CMI company to model the HRSG does not take into account these temperatures’ gradients existing within the flue gas. The purpose of this master thesis is to analyse the model currently implemented in the software and to make an improvement based on the findings. To do so, heat exchangers bundles have been modelled in two ways. On the one hand, using units typically used by engineers of CMI and, on the other hand, using more accurate modelling units. These more precise units allow to take into account the temperature evolution within the economizer. The more accurate modelling allows indeed to obtain the thermodynamic states of many places within the heat exchanger. Thanks to the results of these models, a correction was made to the original one. After being validated, it seems that the correction improves the model. Finally, heat recovery steam generators have been fully simulated using, on the one hand, the original model and, on the other hand, the improved model in order to highlight the differences of result on the exergy efficiency calculation. These simulations show that the model originally used slightly underestimated exergy losses by heat transfer. This underestimation might lead to substantial penalties for failure to comply with the specifications imposed by the clients. Constant improving of the calculation model is thus crucial.
Bibliographic reference |
Delvaux, Loïc. Optimisation de la modélisation des économiseurs multi-passes de chaudières horizontales HRSG avec le logiciel VALI (Belsim). Ecole polytechnique de Louvain, Université catholique de Louvain, 2017. Prom. : Bartosiewicz, Yann. |
Permanent URL |
http://hdl.handle.net/2078.1/thesis:10593 |