Dessalement au Qatar : les échangeurs Accessen de la centrale électrique et de dessalement de Ras Girtas

Le problème des équipements anciens : forte consommation d'énergie et maintenance difficile

Dans le dessalement, la chimie et le génie climatique, beaucoup de responsables de site et d'ingénieurs font face au même problème : les échangeurs anciens ont un faible rendement et coûtent cher à entretenir.

Les échangeurs tubulaires classiques et les échangeurs à plaques mal conçus ont souvent des vitesses d'écoulement mal choisies, ce qui laisse l'encrassement s'installer. Une fois le tartre formé, l'échange thermique chute fortement et il faut apporter plus de chaleur pour maintenir la température du procédé, si bien que la consommation d'énergie augmente. Les appareils anciens sont aussi difficiles à nettoyer, et le remplacement des joints demande beaucoup de temps et de main-d'œuvre. Les coûts de maintenance augmentent et des arrêts imprévus retardent la production.

Le projet : Ras Girtas Power Company, au Qatar

Ras Girtas Power Company exploite une centrale de production d'électricité et d'eau à Ras Laffan, sur la côte du Qatar, et compte parmi les principaux fournisseurs d'électricité et d'eau du pays. La centrale a une puissance de 2 730 MW, soit selon Accessen environ 30 % de la capacité électrique du Qatar, et une capacité de dessalement de 63 millions de gallons impériaux par jour, soit environ 286 000 m³ d'eau potable par jour.

Pour un projet de cette taille, les questions clés étaient claires : comment récupérer le plus d'énergie possible dans une grande centrale combinée électricité-eau, et comment faire fonctionner les équipements de façon fiable pendant de nombreuses années.

La centrale utilise la technologie de distillation à effets multiples (MED) de la société française Sidem. La MED est plus simple à exploiter que le dessalement par membranes, mais elle impose des exigences élevées à ses équipements d'échange thermique. Dans chaque effet, la chaleur est transférée et transformée à maintes reprises, et seuls des échangeurs à haut rendement qui récupèrent cette chaleur permettent de réduire la consommation d'énergie et le coût de chaque mètre cube d'eau.

Ce qu'Accessen a fourni, et pourquoi

En 2009, le projet a choisi les échangeurs à plaques et joints Accessen de la série AN15, puis en 2016 les échangeurs entièrement soudés de la série AWD80. Trois caractéristiques expliquent pourquoi Accessen a été retenu parmi de nombreuses marques internationales :

1. Des joints clipsés pour une maintenance facile. Le remplacement des joints est l'une des tâches les plus fastidieuses pour les équipes de maintenance. Accessen utilise des joints clipsés sans colle, ce qui simplifie beaucoup le démontage et le remontage. Avec une conception anti-fuite, cela prolonge la durée de vie des joints et facilite nettement le nettoyage courant, ce qui réduit les coûts de main-d'œuvre et les temps d'arrêt.
2. Des profils de plaques qui transforment la perte de charge en performance. Beaucoup d'échangeurs sacrifient l'échange thermique pour réduire la résistance. Pour un même diamètre de passage, Accessen propose des plaques avec différents angles d'ondulation, profondeurs de cannelure et rapports longueur/largeur, afin d'exploiter pleinement la perte de charge disponible. Une zone de distribution améliorée répartit le flux uniformément sur la plaque et supprime les zones mortes où l'encrassement s'installe. Les ondulations créent une forte turbulence et permettent un pincement de 0,5 à 1 °C seulement, ce qui récupère presque chaque degré de chaleur utile.
3. Sécurité et fiabilité en service sévère. Pour les services de dessalement corrosifs et à haute pression, les plaques existent en AISI 304, 316 et 316L, en titane et en 254 SMO. Des dispositifs autobloquants aux quatre coins de chaque plaque maintiennent l'alignement du paquet de plaques malgré les cycles répétés de chauffage et de refroidissement. Les appareils sont conçus pour 200 °C et 25 bar au maximum, et certains appareils de Ras Girtas assurent des puissances allant jusqu'à 7 341 kW.

Gamme de sélection

Pour les équipes d'ingénierie et d'achats, les principales limites des échangeurs à plaques et joints industriels d'Accessen sont :

• Débit jusqu'à 5 000 m³/h
• Pression de calcul jusqu'à 25 bar
• Puissance thermique jusqu'à 80 MW
• Température de service jusqu'à 200 °C, avec un pincement de 0,5 à 1 °C seulement
• Matériaux de plaques : AISI 304, 316 et 316L, titane, 254 SMO et autres
• Séries types : AU, AN, AS, AP et AC

Comment la chaleur est récupérée dans une unité MED

Dans une unité MED, la vapeur de chauffage se condense dans chaque effet et cède sa chaleur latente, qui évapore une partie de l'eau de mer de l'autre côté de la surface d'échange. La vapeur produite devient la vapeur de chauffage de l'effet suivant, et la vapeur condensée devient l'eau distillée produite. La vapeur du dernier effet est condensée dans un condenseur final.

Comme les plaques créent une forte turbulence, un échangeur à plaques garde un coefficient d'échange thermique élevé même à faible vitesse. Associé à une centrale électrique, le procédé MED utilise la vapeur des turbines. Accessen considère cette production combinée d'électricité et d'eau comme l'une des voies de dessalement les plus économes en énergie, avec une intensité capitalistique relativement faible.

Avant et après

• Avant : avec des équipements classiques, les canaux se bouchaient facilement et le nettoyage exigeait des produits chimiques ou de longues séances au jet d'eau haute pression. Les joints vieillissaient et fuyaient, avec un risque de mélange des deux fluides.
• Après : avec les échangeurs à plaques et joints Accessen, les zones mortes où l'encrassement s'installe ont disparu, les vitesses d'écoulement sont bien choisies et les arrêts de maintenance sont plus courts. Les joints sans colle assurent une étanchéité plus fiable, et la zone de distribution améliorée répartit le flux uniformément.

De Ras Girtas au Qatar à la phase II de Shougang à Caofeidian et à l'usine de Baosteel à Zhanjiang, les échangeurs Accessen ont fait leurs preuves dans le dessalement et l'industrie lourde. Ils sont utilisés pour la production d'eau douce à bord des navires, dans les centrales électriques, y compris nucléaires, en pétrochimie et en génie climatique. Pour toute la gamme, voir les échangeurs à plaques et joints Accessen des séries AU, AN, AS, AP et AC.