Introduction
Au cours du processus de production dans l’industrie de la cokéfaction, l’étape de refroidissement des gaz de four à coke génère une quantité importante de chaleur résiduelle. Dans les procédés conventionnels, cette énergie thermique est généralement évacuée directement par le circuit d’eau de refroidissement, ce qui entraîne à la fois un gaspillage énergétique et une pollution environnementale. Une usine de cokéfaction a innové en introduisant la technologie d’échangeurs de chaleur à plaques, permettant de valoriser efficacement la chaleur résiduelle des flux pulvérisés d’ammoniac pour alimenter le chauffage urbain. Cette solution réduit considérablement la consommation d’énergie tout en apportant des bénéfices économiques et environnementaux notables. Cet article analyse les principes techniques sous‑jacents ainsi que les résultats de sa mise en œuvre, offrant des enseignements précieux pour la récupération de la chaleur résiduelle industrielle.

I. Schéma de procédé pour la récupération de la chaleur résiduelle du gaz de four à coke
Le système de récupération de la chaleur résiduelle de l’usine repose sur un échangeur de chaleur à plaques, dont le schéma de procédé est présenté dans la figure ci‑dessous :

1. Circulation d’ammoniaque‑eau à haute température : Après que le gaz de four à coke a été refroidi par pulvérisation d’ammoniaque‑eau, l’ammoniaque‑eau à haute température traverse successivement un séparateur gaz‑liquide et un clarificateur, puis est mise sous pression par une pompe de circulation d’ammoniaque‑eau et acheminée vers un échangeur de chaleur à plaques.

2. Échange de chaleur : Dans l’échangeur de chaleur à plaques, la chaleur résiduelle du mélange ammoniaque‑eau est transférée à l’eau du circuit de chauffage secondaire, faisant passer sa température de 60 °C à environ 80 °C.

3. Application de chauffage : L’eau circulante chauffée est pompée par une pompe de récupération de chaleur résiduelle vers le système de chauffage domestique, fournissant de la chaleur à une surface de 80 000 m² sur l’ensemble de l’usine et répondant aux besoins thermiques de l’ensemble des utilisateurs.

Points techniques clés : Le système a été modernisé grâce à sept échangeurs de chaleur à plaques BRS35, chacun disposant d’une surface d’échange thermique de 30 m². Doté d’une conception modulaire, le système s’adapte avec souplesse aux variations de la demande de chauffage, ce qui contribue à améliorer l’efficacité énergétique.

II. Avantages fondamentaux des échangeurs de chaleur à plaques
Par rapport aux échangeurs de chaleur à tête flottante conventionnels, les échangeurs de chaleur à plaques présentent de nombreux avantages en matière de récupération de chaleur fatale :

Transfert de chaleur à haut rendement : La conception en plaques ondulées augmente considérablement la surface d’échange thermique, améliorant l’efficacité thermique de plus de 30 %.

Compact et économe en énergie : Encombrement réduit et poids léger, ce qui permet d’économiser de l’espace d’installation et de la consommation d’eau de refroidissement (économies d’eau pouvant atteindre 7,6 %).

Contrôle flexible : Prend en charge le fonctionnement en parallèle de plusieurs unités, permettant d’augmenter ou de réduire le nombre d’appareils en fonction de la demande de chauffage, ce qui le rend particulièrement adapté à la régulation des pointes de charge.

III. Analyse des économies d’énergie et des avantages économiques
La mise en œuvre de ce projet a apporté des avantages considérables à l’usine de cokéfaction :

1. Indicateurs d’économie d’énergie :

Chaque saison de chauffage permet d’économiser 2 200 tonnes de charbon standard et de réduire les émissions de carbone d’environ 5 500 tonnes.

Le taux de récupération de la chaleur résiduelle du gaz de coke dépasse 42 %, avec une énergie thermique récupérée annuelle supérieure à 2,6 × 10^8 kJ.

2. Avantages économiques :

L’investissement dans les infrastructures présente un délai de récupération de seulement 3,5 ans, et les coûts d’exploitation à long terme sont réduits de plus de 20 %.

Le système de chauffage fonctionne de manière stable, réduisant la dépendance aux sources de chaleur achetées à l’extérieur et générant des économies annuelles de plusieurs millions de yuans.

IV. Perspectives sectorielles et perspectives d’avenir
Sous l’impulsion de la stratégie nationale « double carbone », la récupération de la chaleur résiduelle industrielle est devenue un axe majeur de la sobriété énergétique et de la réduction de la consommation. Ce cas d’usage montre que les échangeurs de chaleur à plaques, grâce à leur efficacité élevée et à leur rentabilité, constituent une technologie essentielle pour accompagner la transition écologique des industries à forte intensité énergétique, telles que la cokéfaction et la sidérurgie. À l’avenir, l’intégration de systèmes de contrôle intelligents — comme la télésurveillance basée sur l’Internet des objets ou les vannes de régulation automatique de la température — permettra d’optimiser encore davantage l’utilisation de la chaleur résiduelle et d’aider ces secteurs à progresser vers des objectifs de neutralité carbone.

Conclusion
La récupération de la chaleur résiduelle du gaz de four à coke constitue non seulement une avancée technologique, mais aussi une pratique essentielle pour les entreprises souhaitant promouvoir le développement durable. Grâce à une conception ingénieuse, au choix d’équipements à haut rendement et à une gestion opérationnelle raffinée, la chaleur industrielle résiduelle peut être pleinement valorisée comme source de chauffage urbain, apportant à la fois des bénéfices environnementaux et économiques.