Rénovation de Huadian Wusu : comment des échangeurs à plaques et calandre de fabrication chinoise ont remplacé des réchauffeurs importés et atteint 92 % de rendement de condensation

Pour ceux qui entretiennent une centrale, le bruit le plus redouté n'est pas celui des machines mais le silence soudain, signe qu'un équipement s'est arrêté. Quand cet équipement est un réchauffeur de réseau de chaleur, une panne signifie chauffage et production interrompus, énergie gaspillée et pression pour réparer vite. Beaucoup de sites font face au même dilemme : des équipements importés achetés très cher il y a des années perdent en performance en vieillissant, évacuent mal les condensats et gaspillent de l'énergie. Les remplacer est coûteux et long ; les garder signifie un faible rendement et un mauvais bilan carbone.

Comment renouveler un tel système sans perturber la production ? La rénovation menée chez Huadian Xinjiang Wusu Energy (Huadian Wusu) apporte une réponse.

Une centrale de référence avec un problème de rendement

Huadian Wusu est une filiale à 100 % de China Huadian Corporation, l'un des grands groupes électriques publics chinois, et une source d'électricité importante du nord du Xinjiang. Avec deux tranches à soutirage de 330 MW, elle pratique la cogénération pour fournir de la vapeur industrielle et du chauffage aux parcs industriels voisins de l'agroalimentaire vert, du textile et de l'habillement, et elle s'efforce depuis longtemps de réduire sa consommation d'énergie et ses émissions.

Dans le poste de tête du réseau de chaleur de la centrale, plusieurs échangeurs d'une marque européenne étaient pourtant devenus un goulet d'étranglement. Avec l'âge, l'évacuation des condensats était devenue difficile et leur capacité ne suffisait plus à l'extension prévue. Sans résoudre ces problèmes, les coûts d'exploitation resteraient élevés et la centrale aurait du mal à rester une référence en matière de performance environnementale.

L'équipe d'ingénierie avait un cahier des charges difficile : augmenter la capacité sans interrompre la production d'électricité ni le chauffage, et terminer le remplacement dans les fenêtres d'arrêt limitées.

Le choix : une nouvelle solution, pas seulement un nouvel équipement

Le site combinait de grands écarts de température, des températures élevées côté vapeur et des limites strictes sur la température des condensats ; un remplacement à l'identique ne pouvait donc pas fonctionner. Après plusieurs séries d'examens, l'équipe de projet a renoncé à racheter les mêmes produits importés et a cherché une solution de fabrication chinoise. Les critères de choix étaient clairs :

1. Petite taille, grande capacité. L'espace d'installation était restreint ; un appareil plus performant devait donc tenir à la place de l'ancien.
2. Haute pression et température stable. L'appareil devait supporter des conditions de vapeur exigeantes, avec une pression de calcul supérieure à 4,0 MPa.
3. Régulation intelligente. Résoudre les problèmes d'évacuation des condensats des anciens appareils exigeait un système de régulation modernisé.

L'échangeur à plaques et calandre Accessen de la série AWPS a remporté le marché grâce à ses performances à haute température et haute pression et à la capacité d'Accessen d'adapter la conception aux conditions du site.

Les quatre atouts de la solution

La rénovation n'a pas été un simple remplacement de l'ancien par du neuf, mais une amélioration du rendement à l'échelle du système, fondée sur quatre points :

1. Tenue en pression et échange thermique. L'échangeur à plaques et calandre de la série AWPS est conçu pour plus de 4,0 MPa et supporte donc la vapeur à haute pression. Selon Accessen, son coefficient d'échange thermique atteint 5 000 W/(m²·K), bien plus qu'un échangeur tubulaire classique. Il peut ainsi transférer plus de chaleur dans le même volume, ce qui a résolu le conflit entre un espace réduit et une charge élevée.
2. Évacuation intelligente des condensats. Pour corriger les problèmes d'évacuation des appareils importés, le nouveau système dispose d'une implantation 3D et d'une tuyauterie optimisées, d'une régulation intelligente de la section de purge et d'une régulation adaptative de l'écart de température dans plusieurs zones. La perte de charge reste ainsi maîtrisée, le problème d'évacuation est résolu et le rendement de condensation est passé à 92 %, ce qui assure un fonctionnement stable de la vapeur sur le long terme.
3. Compact et facile à installer. La série AWPS associe le rendement d'un échangeur à plaques à la tenue en pression d'un échangeur tubulaire. Sa conception compacte s'est adaptée à l'espace limité de Huadian Wusu sans gros travaux de génie civil, ce qui a nettement raccourci le chantier.
4. Un coût sur le cycle de vie plus faible. Un échangeur à plaques et calandre n'a pas de joints qui vieillissent, coûte moins cher à exploiter, s'encrasse moins et se nettoie plus facilement ; les coûts de maintenance annuels baissent donc nettement.

Première et deuxième phases

Les résultats parlent d'eux-mêmes. La première phase a commencé en novembre 2023 avec le remplacement du réchauffeur de réseau de chaleur n° 2. Le nouvel appareil a passé un essai de performance de 72 heures et une marche d'essai de 168 heures, et ses principales performances ont atteint ou dépassé la conception d'origine.

Après un an de fonctionnement stable, la deuxième phase de la rénovation, consacrée aux économies d'énergie et à l'extension, a commencé en octobre 2024. Cette fois, Huadian Wusu a modernisé les réchauffeurs restants n° 1 et n° 3 avec des échangeurs Accessen entièrement soudés à plaques et cadre de la série AWD. Cette phase visait des économies d'énergie plus poussées : abaisser la température de purge des condensats pour tirer le meilleur parti de l'énergie primaire. Les anciens capteurs et instruments du poste ont aussi été remplacés afin de recueillir des données d'exploitation complètes pour une gestion plus fine et une meilleure analyse des économies.

Ce que l'industrie peut en retenir

Huadian Wusu offre un modèle pour la modernisation des équipements dans les industries de procédé. Les échangeurs haut de gamme ont longtemps été dominés par des marques européennes et américaines, mais les équipements de fabrication chinoise peuvent désormais rivaliser à haute température, à haute pression et avec de grands écarts de température. Pour les responsables de site et les ingénieurs, ce cas porte deux messages :

• Remplacer des appareils importés par des appareils de fabrication chinoise est possible, et peut être meilleur. Dans les bonnes conditions, un échangeur chinois à plaques et calandre conçu sur mesure peut surpasser des appareils importés plus anciens et polyvalents en rendement et en régulation.
• Les gains de rendement viennent du système entier. Remplacer l'échangeur ne suffit pas à lui seul. La tuyauterie, la régulation et l'instrumentation doivent aussi être modernisées pour récupérer le plus de chaleur possible de la vapeur.

Pourquoi l'échangeur à plaques et calandre convient ici

Un échangeur à plaques et calandre se compose d'une calandre, d'un paquet de plaques d'échange thermique et des tubulures d'entrée et de sortie. Par rapport à un échangeur tubulaire classique, les canaux formés par les plaques créent une forte turbulence. Cela apporte deux avantages : un coefficient d'échange thermique très élevé, même à faible vitesse, et un certain autonettoyage, car le fort cisaillement à la paroi limite l'encrassement, cause fréquente de l'augmentation de la résistance thermique dans les échangeurs tubulaires.

Pour les sites qui veulent économiser de l'énergie, réduire leur empreinte carbone ou renouveler leurs équipements, bien choisir son échangeur est plus que remplacer une pièce. C'est ce qui fixe le rendement du site pour les années à venir.