Présentation

Cette séance est la troisième partie d’un cours d’introduction à l’intégration thermique ou méthode du pincement.

Elle est plus particulièrement consacrée à la méthode d’optimisation systémique de Thermoptim, qui est basée sur la méthode du pincement

Elle est complétée par deux autres séances :

• la séance IT1 présente les concepts de base de l’intégration thermique (pincement, composites, algorithme de minimisation du pincement) et les illustre par un exemple traité à la main.
• la séance IT2 présente en détail un exemple d’utilisation pratique de cette méthode, en allant jusqu’à la construction du réseau d’échangeurs

OPTIMISATION SYSTEMIQUE

• intégration thermique cherche à minimiser l’appoint et construire le réseau d’échangeurs
• mise en œuvre par des énergéticiens sur la base d’un cahier des charges fluides défini par les ingénieurs procédés
• modifications de procédés soumises à négociation entre les deux groupes de spécialistes

OPTIMISATION SYSTEMIQUE

• lorsqu’on cherche à optimiser un système énergétique, et non une usine de procédés, cahier des charges fluides non défini a priori
• besoin d’une méthode pour guider les choix d’architecture système et les modifications des paramètres initiaux
• méthode d’optimisation systémique

OPTIMISATION SYSTEMIQUE

• Courbes Composites T non décalées

COMPOSITES EXERGETIQUES

• facteur de Carnot : $\theta =\frac{T_0}{T}$

• surface proportionnelle aux irréversibilités thermiques

  

INTEGRATION SYSTEMIQUE

• Courbe des Ecarts des Facteurs de Carnot

• Lieu des Pincements Minimaux

  

Méthode d’optimisation

• Irréversibilités systémiques

• Irréversibilités de composants

  

METHODE D’OPTIMISATION

• 1) mettre en évidence les pincements par intégration thermique, et chercher à réduire autant que possible les irréversibilités qui existent au niveau de chacun des pincements ou qui les traversent

  • accepte plusieurs valeurs de DTmin

METHODE D’OPTIMISATION

• 2) mettre en évidence les irréversibilités systémiques (IS), et chercher à les réduire en modifiant si c’est possible la configuration du système, et en utilisant à bon escient le potentiel d’irréversibilités “gratuites” (IC) auxquelles elles correspondent

METHODE D’OPTIMISATION

• 3) une fois le minimum de consommation énergétique obtenu par application des deux premières règles, utiliser tous les degrés de liberté du système pour placer les échangeurs de la manière la plus pertinente sur les plans technologique et économique

Exemple : CC, cogénération

• objectif : optimiser les cycles avancés (cycles combinés, cogénération)
• réduction des irréversibilités thermiques
• maximisation de la production d’électricité ou de vapeur haute pression

générateur de vapeur

• irréversibilités fonction de la surface grisée

générateur de vapeur

• solution : plusieurs niveaux de pression
• mais problème d’optimisation complexe

Chaudière de récupération

MODELE INITIAL

PARAMETRAGE DE LA METHODE

• Sélection des fluides

• option fluide méthode pinct

  
• valeur du pincement
• Sélection des transfos observées

• pompes vapeur BP et HP

  

ÉCRAN D’OPTIMISATION

Débit HP très faible

ÉCRAN D’OPTIMISATION

Débit HP un peu faible

Débit HP un peu élevé

Solution optimisée

Blocs d’échange

Réseau d’échangeurs

SYNOPTIQUE COMPLET

Mise en œuvre de la méthode d’optimisation de Thermoptim

Cette séance est consacrée à la méthode d’optimisation systémique de Thermoptim, dans laquelle le simulateur thermodynamique est directement couplé à la méthode du pincement.

Les fichiers Thermoptim correspondant à l’exemple traité sont accessibles depuis le lien ci-dessous.

Si vous souhaitez des approfondissements, vous trouverez dans ce portail, en particulier dans la rubrique “Guides méthodologiques”, divers exemples d’application de cette méthode.

• Fichiers Thermoptim