WO2015166423A1 - Method for managing hot water flows and for storing heat in a factory, and wastewater treatment plant implementing said method - Google Patents

Method for managing hot water flows and for storing heat in a factory, and wastewater treatment plant implementing said method Download PDF

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WO2015166423A1
WO2015166423A1 PCT/IB2015/053102 IB2015053102W WO2015166423A1 WO 2015166423 A1 WO2015166423 A1 WO 2015166423A1 IB 2015053102 W IB2015053102 W IB 2015053102W WO 2015166423 A1 WO2015166423 A1 WO 2015166423A1
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accumulator
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heat
water
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PCT/IB2015/053102
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Frédéric Duong
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Suez Environnement
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    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Definitions

  • the invention relates to a method for operating and managing the flow of water. hot water produced and used by thermal processes, in a municipal and industrial wastewater treatment plant or a plant, by equipment producing and / or consuming hot water for a process or heating use.
  • the invention relates more particularly, but not exclusively, to such a method for the management of hot water flows of a wastewater treatment plant.
  • various equipment can produce hot water, including residual heat.
  • the biogas produced in a treatment plant can also be used to supply a heat engine whose cooling water leaves the engine at a temperature which is generally higher than 90 ° C.
  • These same hot water producing equipment are fed back to a lower water temperature than the initial one, the temperature difference varies according to the use of the dissipated heat.
  • the cooling water entering the engine may be at a temperature of the order of 70 ° C, as well as the water introduced into the boiler.
  • Other equipment may produce hot water at a temperature below 90 ° C but sufficient for medium and low temperature thermal uses, particularly at around 50 ° C for various applications such as office heating, water production sanitary hot water supply, digesters and sludge dryers, heating power for greenhouses.
  • the aim of the invention is, above all, to provide a method that makes it possible to exploit the best possible and, as a priority, the heat produced and recovered on process and renewable energy (RE) equipment at a plant or station, including factories or stations that include hot-water generation equipment at a wide range of temperatures and hot water consuming equipment at very varied temperatures, including a sewage treatment plant, or an energy recovery plant waste.
  • RE renewable energy
  • the method for operating and managing heat flow in the form of hot water produced and / or consumed in a station or a plant, by equipment producing and / or consuming hot water is characterized in that :
  • the produced hot water streams are collected in a common hot water accumulator of sufficient height to form stratified layers of water at a decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C, preferably 95 ° C, in the upper part up to about 40 ° C in the lower part,
  • Hot water withdrawals for different consumer equipment are provided at different levels of the accumulator whose temperatures substantially correspond to those desired for supplying hot water to consumer equipment,
  • valves are provided at least on racking, to ensure the management and thermal balance of the heat flow into and out of the accumulator, and smooth the variations in inputs and heat requirements.
  • At least part of the hot water supplied by the boiler is introduced in part high of the hot water accumulator.
  • the height of the accumulator is at least 4 m; the height is preferably greater than the diameter of the heat storage tank.
  • the hot water supply of the accumulator can also be provided from equipment producing hot water at a temperature below 90 ° C, but above 50 ° C, this supply being carried out at a level corresponding to a layer of water from the temperature accumulator substantially equal to that of the feed water.
  • equipment may be constituted by at least one heat pump providing hot water output, especially greater than 50 ° C, and / or at least one solar thermal panel providing hot water output, especially at 80 ° C. ° C, and / or at least one heat exchanger installed at the outlet of an air booster providing at the outlet of the hot water, in particular greater than 50 ° C and / or at least one sludge dryer providing at the outlet of water at a temperature of about 55 ° C, and / or at least one digester.
  • control valves are controlled by a control system comprising a computer or a controller in which is installed management software and collection of parameter measurements including: temperature, flow, heat count, the control system being connected to sensors arranged in multiple locations on the hot water supplies and also arranged over the entire height of the heat storage tank, and to a mini-weather station, the control system actuating the valves and recovery equipment of energy to manage all the heat flows connected to the accumulator, in particular the position and the opening of the water intake valves as a function of the level of heat load, and to determine the possible heat gain by a heat pump or other heat source.
  • a control system comprising a computer or a controller in which is installed management software and collection of parameter measurements including: temperature, flow, heat count
  • the control system being connected to sensors arranged in multiple locations on the hot water supplies and also arranged over the entire height of the heat storage tank, and to a mini-weather station, the control system actuating the valves and recovery equipment of energy to manage all the heat flows connected to the accumulator, in particular the position
  • the invention also relates to a wastewater treatment plant comprising producer equipment and hot water consuming equipment at temperatures that can vary from one equipment to another, characterized in that it comprises:
  • connection for each equipment producing hot water, to a level of the accumulator corresponding to a temperature substantially equal to that of the flow introduced by the connection,
  • control valves provided at least on the withdrawal lines and a control system for these valves to ensure the management and the hydraulic balance of heat flows into and out of the accumulator, and to smooth the variations of the contributions and the needs in heat.
  • the height of the accumulator is at least 4 m. Indeed, such a height makes it possible to have in the accumulator a stratification of temperature (or number of temperature levels) sufficient to correspond to the different temperature levels of the producer and consumer equipment of the station or plant.
  • the maximum height of the accumulator is typically 10 to 15 meters, so as not to exceed a pressure of the order of 0.10 to 0.15 MPa at the bottom of the accumulator.
  • the height of the accumulator is between 4 and 15 meters, preferably between 6 and 12 meters, preferably between 8 and 10 meters.
  • the accumulator is of a height greater than the diameter of the accumulator.
  • the height to diameter ratio of the accumulator is greater than 1, preferably greater than 1, 15 or 1, 2, or 1, 4 or 1, 5, and generally less than 2.
  • the dimensions of the accumulators depend on the size of the plant or plant, and are subject to the economic design limitations of overhead hot water storage and ground availability.
  • Typical examples of accumulators are:
  • Sufficient height combined with a suitable height-to-diameter ratio of the accumulator allows both a temperature stratification adapted to the production and hot water consumption of the station or plant, and an optimal thermal load of the accumulator, with a reasonable footprint.
  • the station may comprise as hot water generating equipment, at least one boiler supplying hot water outlet, especially at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat engine providing water outlet particularly at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat pump providing at the outlet of hot water, especially at a temperature above 50 ° C and / or at least one solar thermal panel providing leaving the hot water, in particular at 80 ° C., and / or at least one booster providing at the outlet of hot water, especially at 50 ° C, and / or as equipment producing and / or consuming hot water, at least one sludge dryer providing at the outlet of the water at a temperature of approximately 55 ° C, and / or at least one digester.
  • at least one boiler supplying hot water outlet, especially at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat engine providing water outlet particularly at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat pump providing at the outlet of hot water, especially at a temperature above 50 °
  • the plant or plant may include, as hot water generating equipment, at least one turbine and / or at least one cogeneration engine.
  • Fig.1 single figure, is a diagram illustrating the implementation of the method of the invention in a wastewater treatment plant.
  • the station comprises a boiler 1, in particular for burning gases emitted by the station, in particular biogas coming from at least one digester 2.
  • the water inlet to the boiler 1 is provided by a pipe 1 e provided with a valve.
  • the water entering the boiler 1 can be at a temperature of 70 ° C.
  • An outlet pipe 1s is connected to the boiler 1 to supply hot water at a temperature of about 100 ° C.
  • the station may also include at least one heat engine 3, operating particularly biogas produced by a digester.
  • the engine 3 comprises a water cooling circuit with an inlet pipe 3e and an outlet pipe 3s of the heated water.
  • the inlet pipe 3e is provided with a valve and the temperature of the cooling water can be of the order of 70 ° C at the inlet of the engine 3.
  • the temperature of the water leaving the pipe 3s may be of the order of 95 ° C.
  • the pipe 3s and the pipe 1s join to form a pipe 4 connected to the inlet of a balance feeder 5.
  • the outlet of the nanny 5 is connected by a pipe 6 to the upper part of a storage battery.
  • a flow meter 8 is installed on the pipe 6, and a pump 9 for circulating the hot water.
  • the accumulator 7 may have a cylindrical shape with a flat base and a dome-shaped upper end provided with a vent 7a.
  • the upper level of the water in the reservoir 7 corresponds to the base of the dome so that a gaseous sky 10 is present above the water contained in the accumulator 7.
  • This accumulator 7, common to various equipment of the installation, is of sufficient height, in particular from 4 m to 10 m, for the formation of naturally stratified layers of water at a decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C and preferably at least 95 ° C at the top, up to about 40 ° C at the bottom.
  • the height of the accumulator 7 is greater than its diameter.
  • the water supply of the boiler 1 and the engine 3 is ensured by a pipe 1 1 connected at the bottom of the accumulator 7 and equipped with an equilibrium feeder 12, and a flowmeter 13 downstream of the 12 and upstream of the 3rd pipe connection.
  • a solenoid valve Va is installed on the line 1 1 at the outlet of the accumulator 7.
  • the withdrawals 14 and 15 are provided with solenoid valves, respectively Vb, Vc, whose outputs are connected to a common pipe 16 joining the pipe 1 1 downstream of the valve Va. It is thus possible to raise the temperature of the water of the pipe 1 1 by means of withdrawals via the lines 14 and 15.
  • the water supplied to the pipes 1 e and 3e can be at a temperature of 70 ° C. about.
  • the digester 2, or each digester, is fed by a pipe 17e in hot water at a temperature of about 90 ° C.
  • the pipe 17e is connected to an outlet of an equilibrium feeder 18 and is equipped with a flow meter 19.
  • the inlet of the nurse 18 is connected by a pipe 20 and a solenoid valve Vd to the upper part of the accumulator 7 for a withdrawal of water at a temperature of at least 90 ° C, in particular about 95 ° C.
  • a pump 21 installed on the pipe 20 ensures the circulation of water.
  • Another outlet of the feeder 18 is connected by a pipe 22 to another heat-consuming equipment in the form of hot water at a temperature of about 90 ° C., especially a low temperature sludge dryer.
  • the pipe 22 is equipped with a flow meter 24.
  • a pipe 17s is connected to an outlet of the digester 2 for discharging water at a temperature lower than that entering the pipe 17e.
  • the temperature of the water leaving the line 17s can be about 70 ° C.
  • the pipe 17s is connected to an inlet of an equilibrium nurse 25.
  • Another inlet of this nanny 25 is connected by a pipe 23s to an outlet of the dryer 23 which delivers water at a temperature close to that of the exit 17s, in particular about 70 ° C.
  • Another pipe 23s1 is connected to another outlet of the dryer 23 through which the water of the condensation circuit of the steam of the dryer at a temperature significantly lower than that of the feed water of the dryer 22, in particular at a temperature of about 50 ° C.
  • This recovery of the heat of condensation of the steam of the drier can supply a low-temperature heat network 31.
  • the pipe 23s1 is connected to a heat exchanger 26 which supplies heat to the low temperature network when the dryer is stopped, and which receives, on a hot fluid inlet, water from the nurse 25 connected to the hydro heat accumulator by a pipe 27 on which is installed a circulation pump 28 and a flow meter 29.
  • the water flowing through the pipe 27 is at a temperature of about 70 ° C.
  • a return pipe of the exchanger 26 recovers water at a temperature of about 55 ° C., which is introduced into the lower part of the accumulator 7 at the level of a stratified layer of this accumulator having substantially the same temperature. than the return water from line 30.
  • a pipe 31 of the low temperature heat network is connected to another outlet of the exchanger 26 for directing water, at a temperature of the order of 48 ° C, by a branch 31a to offices or premises dwelling 32 for heating and / or hot water production.
  • Another branch branch 31b directs the water to a user 33, including one or more vegetable greenhouses.
  • the cooled water from the desks 32 and greenhouses 33 is brought back by two branches 34a, 34b of a line 34 to a low temperature inlet of the sludge dryer 23, at a temperature of about 38 ° C.
  • a pipe 35 is connected to the outlet of the nanny 25.
  • the upper end of the pipe 35 is connected by a branch provided with a solenoid valve Ve to the accumulator 7, at a level corresponding to a layer whose temperature is substantially that of the outlet of the nanny 25, in particular of the order 70 ° C.
  • Branches connected to the pipe 35, respectively provided with solenoid valves Vf and Vg, are connected to the accumulator 7 at lower levels corresponding to layers at lower temperatures. If the temperature of the different layers located at the lower connections is too steep, the introduction of water, through the valve Ve, at a temperature of approximately 70 ° C can make it possible to raise the temperature of the layer to a minimum. desired value.
  • a pipe 17s1 is connected to a second outlet of the digester 2 for water leaving at a temperature of the order of 70 ° C.
  • a pipe 23s2 is connected to an outlet of the dryer 23 delivering water to a temperature also of the order of 70 ° C.
  • the two lines 17s1 and 23s2 join to form a single line 36 connected to an inlet of a balance feeder 37.
  • a pipe 38 equipped with a flowmeter 39, is connected to another inlet of the nanny 37.
  • the pipe 38 collects heated water from the air cooling circuit of a booster 40, via a pipe 40a. , as well as water heated by at least one solar thermal panel 41.
  • the temperature of the water in line 40a from booster 40 may be about 60 ° C while the temperature in line 41a from solar panel 41 may be of the order of 80 ° C.
  • a heat pump 42 may be provided to supply an outlet pipe 42a, connected to the pipe 38, a water heated to a temperature of about 60 ° C.
  • the water circuit to be heated for respectively the exchanger of the booster 40, the solar panel 41 and the heat pump 42 comes from the accumulator 7, at a temperature of about 40 to 50 ° C, by a pipe 43 connected to the accumulator at the bottom, equipped with a circulation pump 44.
  • the pipe 43 is connected to the inlet of an equilibrium nurse 45 whose output is connected by a pipe 46 to branches 46a, 46b, 46c provided with a valve for supplying the booster 40, the solar panel 41 and the heat pump 42 with water to be heated.
  • An outlet of the equilibrium feeder 37 is connected by a pipe 47 to an inlet of the accumulator 7 in the lower part corresponding to a temperature of about 60 ° C for the layer of water in the accumulator.
  • a control unit D is constituted by a control system comprising a computer or a controller in which is installed a software for managing and collecting all the measurements: temperature, flow, heat counting. This control system is connected to the different flow meters 8, 13, 19, 24, 29 and 39 to collect the measurements. The system D is further connected to T1-T6 temperature sensors provided at different heights in the accumulator 7 to provide the system D the temperature in the different layers of the accumulator.
  • a mini weather station 48 is also connected to the control system D to provide weather forecasts and to anticipate the settings of the various valves whose opening or closing is controlled by the system D.
  • the common accumulator 7 of hot water allows optimal management of resources.
  • the hot water at the highest temperature of about 95 ° C is stored in the upper part of the accumulator and remains substantially at this temperature to be taken to ensure the heating of a unit such as the digester or the Dryer 23.
  • the temperature of the water in the hydro accumulator of heat can vary in extreme values, ie in case of excess heat the temperature of 95 ° can be reached over almost the entire volume of water and in the case of significant deficit, the temperature of the water at 95 ° would be limited to the upper part of the hydro accumulator .
  • the hot water accumulator 7 can provide a heat reserve of 90 MWh-th (megawatt hours) in a volume of about 1500 m 3 and a height of about 10 m.
  • the accumulator 7, or hydro-accumulator, heat constitutes the energy core of the wastewater treatment plant. It ensures the management and the hydraulic balance of the incoming and outgoing heat flows, and allows the smoothing of the daily variations of the contributions and the needs in heat.
  • the accumulator also makes it possible to operate discontinuously on certain equipment by managing the accumulated heat reserve.
  • the control system D actuates the valves and the energy recovery equipment so as to manage all the heat flows connected to the accumulator 7, in particular the position and the opening of the water intake valves as a function of the thermal load level.
  • the control system D determines the possible heat supplement to be supplied by the heat pump 42, and makes it possible to use, as a priority, the heat produced and recovered on the equipment of the treatment plant process and the heat coming from the energies.
  • renewable renewables ENR solar thermal panels

Abstract

The invention relates to a method according to which the produced hot water flows are collected in a common storage tank (7) that is tall enough to enable the formation of stratified layers of water having decreasing temperatures from a temperature of at least around 90 °C at the upper portion to around 40 °C at the lower portion; the produced hot water flows are fed (6, 30, 47, Ve, Vf, Vg) into the storage tank (7) at various levels having the temperatures which substantially match those of the flows fed; hot water (Vd, Va, Vb, Vc) is withdrawn for various consumer devices at various levels having temperatures which substantially match the temperatures required for supplying the heat-consuming devices with hot water; and a valve-based control system (D) is provided at least on the withdrawals, in order to ensure the management and the thermal balance of the heat streams entering and exiting the storage tank, and to smooth the variations of the heat inputs and needs.

Description

PROCEDE DE GESTION DE FLUX D'EAU CHAUDE ET DE STOCKAGE DE CHALEUR DANS UNE USINE, ET STATION D'EPURATION D'EAUX USEES METTANT EN ŒUVRE CE PROCEDE L'invention est relative à un procédé d'exploitation et de gestion de flux d'eau chaude produits et utilisés par des process thermiques, dans une station d'épuration des eaux usées municipales et industrielles ou une usine, par des équipements producteurs et/ou consommateurs d'eau chaude pour un usage de process ou de chauffage.  METHOD FOR MANAGING HOT WATER FLOW AND HEAT STORAGE IN A FACTORY, AND WASTE WATER PURIFYING STATION USING THIS METHOD The invention relates to a method for operating and managing the flow of water. hot water produced and used by thermal processes, in a municipal and industrial wastewater treatment plant or a plant, by equipment producing and / or consuming hot water for a process or heating use.
L'invention concerne plus particulièrement, mais non exclusivement, un tel procédé pour la gestion des flux d'eau chaude d'une station d'épuration d'eaux usées.  The invention relates more particularly, but not exclusively, to such a method for the management of hot water flows of a wastewater treatment plant.
Dans une usine, ou dans une station d'épuration d'eaux usées, divers équipements peuvent produire de l'eau chaude, notamment la chaleur résiduelle. C'est le cas par exemple d'une chaudière chauffée à partir de biogaz produit par des digesteurs et qui peut fournir non seulement de la vapeur d'eau mais aussi de l'eau chaude à une température voisine de 100°C. Le biogaz produit dans une station d'épuration peut servir également à alimenter un moteur thermique dont l'eau de refroidissement sort du moteur à une température qui est généralement supérieure à 90°C. Ces mêmes équipements producteurs d'eau chaude sont alimentés en retour à une température d'eau inférieure à celle de départ, l'écart de température varie selon l'usage de la chaleur dissipée. Dans le cas d'un moteur thermique, l'eau de refroidissement entrant dans le moteur peut être à une température de l'ordre de 70°C, de même que l'eau introduite dans la chaudière.  In a plant, or in a sewage treatment plant, various equipment can produce hot water, including residual heat. This is the case for example of a boiler heated from biogas produced by digesters and which can provide not only water vapor but also hot water at a temperature of about 100 ° C. The biogas produced in a treatment plant can also be used to supply a heat engine whose cooling water leaves the engine at a temperature which is generally higher than 90 ° C. These same hot water producing equipment are fed back to a lower water temperature than the initial one, the temperature difference varies according to the use of the dissipated heat. In the case of a heat engine, the cooling water entering the engine may be at a temperature of the order of 70 ° C, as well as the water introduced into the boiler.
D'autres équipements peuvent produire de l'eau chaude à une température inférieure à 90°C mais suffisante pour des usages thermiques à moyenne et basse température, notamment à environ 50°C pour diverses applications telles que chauffage de bureaux, production d'eau chaude sanitaire, alimentation de digesteurs et de sécheurs de boues, alimentation de chauffage de serres maraîchères.  Other equipment may produce hot water at a temperature below 90 ° C but sufficient for medium and low temperature thermal uses, particularly at around 50 ° C for various applications such as office heating, water production sanitary hot water supply, digesters and sludge dryers, heating power for greenhouses.
Cette diversité d'équipements producteurs et consommateurs d'eau chaude, à des températures différentes, rend difficile l'exploitation de l'énergie contenue dans l'eau chaude. Les difficultés liées à cette diversité sont accrues par les variations de la production et des besoins selon la période, notamment au cours d'une même journée et a fortiori hebdomadaire.  This diversity of equipment producing and consuming hot water, at different temperatures, makes it difficult to exploit the energy contained in the hot water. The difficulties associated with this diversity are heightened by the variations in production and needs according to the period, especially during the same day and a fortiori weekly.
L'invention a pour but, surtout, de fournir un procédé qui permet d'exploiter le mieux possible et, en priorité, la chaleur produite et récupérée sur les équipements process et d'énergie renouvelable (ENR) d'une usine ou d'une station, notamment les usines ou stations qui comprennent des équipements producteurs d'eau chaude à des températures très variées et des équipements consommateurs d'eau chaude à des températures très variées, notamment d'une station d'épuration d'eaux usées, ou encore une usine de valorisation énergétique de déchets. The aim of the invention is, above all, to provide a method that makes it possible to exploit the best possible and, as a priority, the heat produced and recovered on process and renewable energy (RE) equipment at a plant or station, including factories or stations that include hot-water generation equipment at a wide range of temperatures and hot water consuming equipment at very varied temperatures, including a sewage treatment plant, or an energy recovery plant waste.
Selon l'invention, le procédé d'exploitation et de gestion de flux de chaleur sous forme d'eau chaude produits et/ou consommés dans une station ou une usine, par des équipements producteurs et/ou consommateurs d'eau chaude, est caractérisé en ce que : According to the invention, the method for operating and managing heat flow in the form of hot water produced and / or consumed in a station or a plant, by equipment producing and / or consuming hot water, is characterized in that :
les flux d'eau chaude produits sont recueillis dans un hydro-accumulateur commun d'eau chaude d'une hauteur suffisante pour que soient formées des couches d'eau stratifiées à température décroissante depuis une température d'environ au moins 90°C, de préférence 95°C, en partie haute jusqu'à environ 40°C en partie basse,  the produced hot water streams are collected in a common hot water accumulator of sufficient height to form stratified layers of water at a decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C, preferably 95 ° C, in the upper part up to about 40 ° C in the lower part,
les flux d'eau chaude produits, selon leur température, sont introduits dans l'accumulateur à des niveaux différents dont les températures correspondent sensiblement à celles des flux introduits,  the flows of hot water produced, according to their temperature, are introduced into the accumulator at different levels whose temperatures correspond substantially to those of the flows introduced,
- des soutirages d'eau chaude pour différents équipements consommateurs sont prévus à des niveaux différents de l'accumulateur dont les températures correspondent sensiblement à celles souhaitées pour alimenter en eau chaude les équipements consommateurs, - Hot water withdrawals for different consumer equipment are provided at different levels of the accumulator whose temperatures substantially correspond to those desired for supplying hot water to consumer equipment,
et un système de contrôle par vannes est prévu au moins sur les soutirages, pour assurer la gestion et l'équilibre thermique des flux de chaleur entrant et sortant de l'accumulateur, et lisser les variations des apports et des besoins en chaleur.  and a control system by valves is provided at least on racking, to ensure the management and thermal balance of the heat flow into and out of the accumulator, and smooth the variations in inputs and heat requirements.
Dans le cas d'une station ou d'une usine comportant au moins une chaudière fournissant de l'eau chaude à une température d'environ 100°C, une partie au moins de l'eau chaude fournie par la chaudière est introduite en partie haute de l'accumulateur d'eau chaude.  In the case of a plant or plant having at least one boiler supplying hot water at a temperature of approximately 100 ° C, at least part of the hot water supplied by the boiler is introduced in part high of the hot water accumulator.
Avantageusement, la hauteur de l'accumulateur est d'au moins 4 m ; la hauteur est de préférence supérieure au diamètre du réservoir accumulateur de chaleur.  Advantageously, the height of the accumulator is at least 4 m; the height is preferably greater than the diameter of the heat storage tank.
L'alimentation en eau chaude de l'accumulateur peut également être assurée à partir d'un équipement produisant de l'eau chaude à température inférieure à 90°C, mais supérieure à 50°C, cette alimentation étant effectuée à un niveau correspondant à une couche d'eau de l'accumulateur à température sensiblement égale à celle de l'eau d'alimentation. Un tel équipement peut être constitué par au moins une pompe à chaleur fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment supérieure à 50°C, et/ou au moins un panneau solaire thermique fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 80°C, et/ou au moins un échangeur de chaleur installé en sortie d'un surpresseur d'air fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment supérieure à 50°C et/ou au moins un sécheur de boues fournissant en sortie de l'eau à une température d'environ 55°C, et/ou au moins un digesteur. The hot water supply of the accumulator can also be provided from equipment producing hot water at a temperature below 90 ° C, but above 50 ° C, this supply being carried out at a level corresponding to a layer of water from the temperature accumulator substantially equal to that of the feed water. Such equipment may be constituted by at least one heat pump providing hot water output, especially greater than 50 ° C, and / or at least one solar thermal panel providing hot water output, especially at 80 ° C. ° C, and / or at least one heat exchanger installed at the outlet of an air booster providing at the outlet of the hot water, in particular greater than 50 ° C and / or at least one sludge dryer providing at the outlet of water at a temperature of about 55 ° C, and / or at least one digester.
De préférence, les vannes de contrôle sont commandées par un système de contrôle comportant un ordinateur ou un contrôleur dans lequel est installé un logiciel de gestion et de collecte de mesures de paramètres comprenant : température, débit, comptage de chaleur, le système de contrôle étant relié à des capteurs disposés en de multiples endroits sur les alimentations en eau chaude et également disposés sur toute la hauteur du réservoir accumulateur de chaleur, et à une mini-station météorologique, le système de contrôle actionnant les vannes et les équipements de récupération d'énergie de manière à gérer tous les flux de chaleur reliés à l'accumulateur, en particulier la position et l'ouverture des vannes de prises d'eau en fonction du niveau de charge thermique, et pour déterminer l'appoint éventuel de chaleur par une pompe à chaleur ou une autre source de chaleur.  Preferably, the control valves are controlled by a control system comprising a computer or a controller in which is installed management software and collection of parameter measurements including: temperature, flow, heat count, the control system being connected to sensors arranged in multiple locations on the hot water supplies and also arranged over the entire height of the heat storage tank, and to a mini-weather station, the control system actuating the valves and recovery equipment of energy to manage all the heat flows connected to the accumulator, in particular the position and the opening of the water intake valves as a function of the level of heat load, and to determine the possible heat gain by a heat pump or other heat source.
L'invention est également relative à une station d'épuration d'eaux usées comportant des équipements producteurs et des équipements consommateurs d'eau chaude à des températures pouvant varier d'un équipement à l'autre, caractérisée en ce qu'elle comporte :  The invention also relates to a wastewater treatment plant comprising producer equipment and hot water consuming equipment at temperatures that can vary from one equipment to another, characterized in that it comprises:
- un accumulateur commun d'eau chaude d'une hauteur suffisante pour que soient formées des couches d'eau stratifiées à température décroissante depuis une température d'environ au moins 90°C, de préférence au moins 95°C, en partie haute, jusqu'à environ 40°C en partie basse, a common accumulator of hot water of sufficient height to form stratified layers of water at decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C, preferably at least 95 ° C, at the top, up to about 40 ° C in the lower part,
un branchement, pour chaque équipement producteur d'eau chaude, à un niveau de l'accumulateur correspondant à une température sensiblement égale à celle du flux introduit par le branchement,  a connection, for each equipment producing hot water, to a level of the accumulator corresponding to a temperature substantially equal to that of the flow introduced by the connection,
une conduite de soutirage d'eau chaude pour chaque équipement consommateur prévue sur l'accumulateur à un niveau correspondant sensiblement à la température souhaitée pour l'alimentation en eau chaude de l'équipement consommateur associé,  a hot water withdrawal pipe for each consumer equipment provided on the accumulator at a level substantially corresponding to the desired temperature for the hot water supply of the associated consumer equipment,
des vannes de contrôle prévues au moins sur les conduites de soutirage et un système de contrôle de ces vannes pour assurer la gestion et l'équilibre hydraulique des flux de chaleur entrant et sortant de l'accumulateur, et lisser les variations des apports et des besoins en chaleur. control valves provided at least on the withdrawal lines and a control system for these valves to ensure the management and the hydraulic balance of heat flows into and out of the accumulator, and to smooth the variations of the contributions and the needs in heat.
Avantageusement, la hauteur de l'accumulateur est d'au moins 4 m. En effet, une telle hauteur permet d'avoir dans l'accumulateur une stratification de température (ou nombre de niveaux de température) suffisante pour correspondre aux différents niveaux de température des équipements producteurs et consommateurs de la station ou de l'usine.  Advantageously, the height of the accumulator is at least 4 m. Indeed, such a height makes it possible to have in the accumulator a stratification of temperature (or number of temperature levels) sufficient to correspond to the different temperature levels of the producer and consumer equipment of the station or plant.
La hauteur maximum de l'accumulateur est typiquement de 10 à 15 mètres, de manière à ne pas dépasser une pression de l'ordre de 0,10 à 0,15 MPa en fond d'accumulateur. Typiquement, la hauteur de l'accumulateur est comprise entre 4 et 15 mètres, préférentiellement entre 6 et 12 mètres, préférentiellement entre 8 et 10 mètres.  The maximum height of the accumulator is typically 10 to 15 meters, so as not to exceed a pressure of the order of 0.10 to 0.15 MPa at the bottom of the accumulator. Typically, the height of the accumulator is between 4 and 15 meters, preferably between 6 and 12 meters, preferably between 8 and 10 meters.
De préférence, l'accumulateur est d'une hauteur supérieure au diamètre de l'accumulateur. Typiquement, le rapport hauteur sur diamètre de l'accumulateur est supérieur à 1 , avantageusement supérieur à 1 ,15 ou 1 ,2, ou encore à 1 ,4 ou 1 ,5, et généralement inférieur à 2.  Preferably, the accumulator is of a height greater than the diameter of the accumulator. Typically, the height to diameter ratio of the accumulator is greater than 1, preferably greater than 1, 15 or 1, 2, or 1, 4 or 1, 5, and generally less than 2.
Les dimensions des accumulateurs dépendent de la taille de la station ou usine, et sont assujetties aux limites économiques constructives d'un stockage d'eau chaude aérien et de la disponibilité au sol.  The dimensions of the accumulators depend on the size of the plant or plant, and are subject to the economic design limitations of overhead hot water storage and ground availability.
Des exemples typiques d'accumulateurs sont :  Typical examples of accumulators are:
- diamètre 4 m, hauteur 6 m à 8 m, volume 100 m3 - diameter 4 m, height 6 m to 8 m, volume 100 m 3
- diamètre 7 m, hauteur 10 m, volume 400 m3 - diameter 7 m, height 10 m, volume 400 m 3
- diamètre 10 m, hauteur 12 m, volume 1000 m3 - diameter 10 m, height 12 m, volume 1000 m 3
- diamètre 13 m, hauteur 15 m, volume 2000 m3. - diameter 13 m, height 15 m, volume 2000 m 3 .
Il peut y avoir des réservoirs beaucoup plus importants, de volume supérieur à 2000 m3, ou plusieurs réservoirs jumelés en parallèle. There may be much larger tanks, with a volume greater than 2000 m 3 , or several tanks twinned in parallel.
Une hauteur suffisante, associée à un rapport hauteur sur diamètre convenable de l'accumulateur permet à la fois d'avoir une stratification de température adaptée aux production et consommation d'eau chaude de la station ou de l'usine, et une charge thermique optimale de l'accumulateur, avec une emprise au sol raisonnable.  Sufficient height, combined with a suitable height-to-diameter ratio of the accumulator allows both a temperature stratification adapted to the production and hot water consumption of the station or plant, and an optimal thermal load of the accumulator, with a reasonable footprint.
La station peut comporter comme équipement producteur d'eau chaude, au moins une chaudière fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 90°C, et/ou au moins un moteur thermique fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 90°C, et/ou au moins une pompe à chaleur fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 50°C et/ou au moins un panneau solaire thermique fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 80°C, et/ou au moins un surpresseur fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 50°C, et/ou à titre d'équipement producteur et/ou consommateur d'eau chaude, au moins un sécheur de boues fournissant en sortie de l'eau à une température d'environ 55°C, et/ou au moins un digesteur. The station may comprise as hot water generating equipment, at least one boiler supplying hot water outlet, especially at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat engine providing water outlet particularly at a temperature above 90 ° C, and / or at least one heat pump providing at the outlet of hot water, especially at a temperature above 50 ° C and / or at least one solar thermal panel providing leaving the hot water, in particular at 80 ° C., and / or at least one booster providing at the outlet of hot water, especially at 50 ° C, and / or as equipment producing and / or consuming hot water, at least one sludge dryer providing at the outlet of the water at a temperature of approximately 55 ° C, and / or at least one digester.
Selon un mode de réalisation, la station ou usine peut comporter, comme équipement producteur d'eau chaude, au moins une turbine et/ou au moins un moteur de cogénération.  According to one embodiment, the plant or plant may include, as hot water generating equipment, at least one turbine and / or at least one cogeneration engine.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci- dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin annexé, mais qui n'est nullement limitatif. Sur ce dessin :  The invention consists, apart from the arrangements described above, in a certain number of other arrangements which will be more explicitly discussed hereinafter with reference to an exemplary embodiment described with reference to the appended drawing, but which is in no way limiting. On this drawing :
Fig.1 , figure unique, est un schéma illustrant la mise en œuvre du procédé de l'invention dans une station d'épuration d'eaux usées.  Fig.1, single figure, is a diagram illustrating the implementation of the method of the invention in a wastewater treatment plant.
En se reportant au dessin, on peut voir un schéma de divers équipements producteurs ou consommateurs de chaleur sous forme d'eau chaude dans une station d'épuration d'eaux usées.  Referring to the drawing, one can see a diagram of various equipment producing or consuming heat in the form of hot water in a sewage treatment plant.
La station comporte une chaudière 1 , notamment pour brûler des gaz émis par la station, en particulier du biogaz provenant d'au moins un digesteur 2. L'arrivée d'eau dans la chaudière 1 est assurée par une conduite 1 e munie d'une vanne. L'eau entrant dans la chaudière 1 peut se trouver à une température de 70°C. Une conduite de sortie 1 s est reliée à la chaudière 1 pour fournir de l'eau chaude à une température voisine de 100°C.  The station comprises a boiler 1, in particular for burning gases emitted by the station, in particular biogas coming from at least one digester 2. The water inlet to the boiler 1 is provided by a pipe 1 e provided with a valve. The water entering the boiler 1 can be at a temperature of 70 ° C. An outlet pipe 1s is connected to the boiler 1 to supply hot water at a temperature of about 100 ° C.
La station peut également comporter au moins un moteur thermique 3, fonctionnant notamment au biogaz produit par un digesteur. Le moteur 3 comporte un circuit de refroidissement par eau avec une conduite d'entrée 3e et une conduite de sortie 3s de l'eau réchauffée. La conduite d'entrée 3e est munie d'une vanne et la température de l'eau de refroidissement peut être de l'ordre de 70°C à l'entrée du moteur 3. La température de l'eau sortant par la conduite 3s peut être de l'ordre de 95°C. La conduite 3s et la conduite 1 s se rejoignent pour former une conduite 4 reliée à l'entrée d'une nourrice d'équilibre 5. La sortie de la nourrice 5 est reliée par une conduite 6 à la partie haute d'un accumulateur d'eau chaude 7, ou hydro-accumulateur, commun aux divers équipements de la station. Un débitmètre 8 est installé sur la conduite 6, ainsi qu'une pompe 9 de mise en circulation de l'eau chaude.  The station may also include at least one heat engine 3, operating particularly biogas produced by a digester. The engine 3 comprises a water cooling circuit with an inlet pipe 3e and an outlet pipe 3s of the heated water. The inlet pipe 3e is provided with a valve and the temperature of the cooling water can be of the order of 70 ° C at the inlet of the engine 3. The temperature of the water leaving the pipe 3s may be of the order of 95 ° C. The pipe 3s and the pipe 1s join to form a pipe 4 connected to the inlet of a balance feeder 5. The outlet of the nanny 5 is connected by a pipe 6 to the upper part of a storage battery. hot water 7, or hydro-accumulator, common to the various equipment of the station. A flow meter 8 is installed on the pipe 6, and a pump 9 for circulating the hot water.
L'accumulateur 7 peut avoir une forme cylindrique à base plate et à extrémité supérieure en forme de dôme muni d'un évent 7a. Le niveau supérieur de l'eau dans le réservoir 7 correspond à la base du dôme de sorte qu'un ciel gazeux 10 est présent au-dessus de l'eau contenue dans l'accumulateur 7. Cet accumulateur 7, commun à différents équipements de l'installation, est d'une hauteur suffisante, notamment de 4 m à 10 m, pour que soient formées des couches d'eau naturellement stratifiées à température décroissante depuis une température d'environ au moins 90°C et de préférence au moins 95°C en partie haute, jusqu'à environ 40°C en partie basse. De préférence, la hauteur de l'accumulateur 7 est supérieure à son diamètre. The accumulator 7 may have a cylindrical shape with a flat base and a dome-shaped upper end provided with a vent 7a. The upper level of the water in the reservoir 7 corresponds to the base of the dome so that a gaseous sky 10 is present above the water contained in the accumulator 7. This accumulator 7, common to various equipment of the installation, is of sufficient height, in particular from 4 m to 10 m, for the formation of naturally stratified layers of water at a decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C and preferably at least 95 ° C at the top, up to about 40 ° C at the bottom. Preferably, the height of the accumulator 7 is greater than its diameter.
L'alimentation en eau de la chaudière 1 et du moteur 3 est assurée par une conduite 1 1 branchée en partie basse de l'accumulateur 7 et équipée d'une nourrice d'équilibre 12, et d'un débitmètre 13 en aval de la nourrice 12 et en amont du raccordement de la conduite 3e. Une électrovanne Va est installée sur la conduite 1 1 à la sortie de l'accumulateur 7. Avantageusement, on prévoit un soutirage 14 et un autre soutirage 15 à des niveaux plus élevés que celui de la conduite 1 1 , dans l'accumulateur 7. Les soutirages 14 et 15 sont munis d'électrovannes, respectivement Vb, Vc, dont les sorties sont reliées à une conduite commune 16 rejoignant la conduite 1 1 en aval de la vanne Va. Il est ainsi possible d'élever la température de l'eau de la conduite 1 1 à l'aide des soutirages par les conduites 14 et 15. L'eau fournie aux conduites 1 e et 3e peut être à une température de 70°C environ.  The water supply of the boiler 1 and the engine 3 is ensured by a pipe 1 1 connected at the bottom of the accumulator 7 and equipped with an equilibrium feeder 12, and a flowmeter 13 downstream of the 12 and upstream of the 3rd pipe connection. A solenoid valve Va is installed on the line 1 1 at the outlet of the accumulator 7. Advantageously, provision is made for a withdrawal 14 and another withdrawal 15 at levels higher than that of the line 1 1, in the accumulator 7. The withdrawals 14 and 15 are provided with solenoid valves, respectively Vb, Vc, whose outputs are connected to a common pipe 16 joining the pipe 1 1 downstream of the valve Va. It is thus possible to raise the temperature of the water of the pipe 1 1 by means of withdrawals via the lines 14 and 15. The water supplied to the pipes 1 e and 3e can be at a temperature of 70 ° C. about.
Le digesteur 2, ou chaque digesteur, est alimenté par une conduite 17e en eau chaude à température d'environ 90°C. La conduite 17e est branchée sur une sortie d'une nourrice d'équilibre 18 et est équipée d'un débitmètre 19. L'entrée de la nourrice 18 est reliée par une conduite 20 et une électrovanne Vd à la partie haute de l'accumulateur 7 pour un soutirage d'eau à une température d'au moins 90°C, notamment d'environ 95°C. Une pompe 21 installée sur la conduite 20 assure la circulation de l'eau.  The digester 2, or each digester, is fed by a pipe 17e in hot water at a temperature of about 90 ° C. The pipe 17e is connected to an outlet of an equilibrium feeder 18 and is equipped with a flow meter 19. The inlet of the nurse 18 is connected by a pipe 20 and a solenoid valve Vd to the upper part of the accumulator 7 for a withdrawal of water at a temperature of at least 90 ° C, in particular about 95 ° C. A pump 21 installed on the pipe 20 ensures the circulation of water.
Une autre sortie de la nourrice 18 est reliée par une conduite 22 à un autre équipement consommateur de chaleur sous forme d'eau chaude à température d'environ 90°C, notamment un sécheur de boues 23 basse température. La conduite 22 est équipée d'un débitmètre 24.  Another outlet of the feeder 18 is connected by a pipe 22 to another heat-consuming equipment in the form of hot water at a temperature of about 90 ° C., especially a low temperature sludge dryer. The pipe 22 is equipped with a flow meter 24.
Une conduite 17s est reliée à une sortie du digesteur 2 pour évacuer de l'eau à une température inférieure à celle entrant par la conduite 17e. A titre d'exemple non limitatif, la température de l'eau sortant par la conduite 17s peut être d'environ 70°C. La conduite 17s est reliée à une entrée d'une nourrice d'équilibre 25. Une autre entrée de cette nourrice 25 est reliée par une conduite 23s à une sortie du sécheur 23 qui délivre de l'eau à une température voisine de celle de la sortie 17s, notamment d'environ 70°C.  A pipe 17s is connected to an outlet of the digester 2 for discharging water at a temperature lower than that entering the pipe 17e. By way of non-limiting example, the temperature of the water leaving the line 17s can be about 70 ° C. The pipe 17s is connected to an inlet of an equilibrium nurse 25. Another inlet of this nanny 25 is connected by a pipe 23s to an outlet of the dryer 23 which delivers water at a temperature close to that of the exit 17s, in particular about 70 ° C.
Une autre conduite 23s1 est branchée sur une autre sortie du sécheur 23 par laquelle l'eau du circuit de condensation des buées du sécheur sort à une température significativement inférieure à celle de l'eau d'alimentation du sécheur 22, notamment à une température d'environ 50°C. Cette récupération de la chaleur de condensation des buées du sécheur permet d'alimenter un réseau de chaleur à basse température 31 . La conduite 23s1 est reliée à un échangeur de chaleur 26 qui permet d'alimenter en chaleur le réseau basse température lorsque le sécheur est à l'arrêt, et qui reçoit, sur une entrée pour fluide chaud, de l'eau provenant de la nourrice 25 reliée à l'hydro accumulateur de chaleur par une conduite 27 sur laquelle est installée une pompe 28 de circulation et un débitmètre 29. L'eau arrivant par la conduite 27 est à une température d'environ 70°C. Another pipe 23s1 is connected to another outlet of the dryer 23 through which the water of the condensation circuit of the steam of the dryer at a temperature significantly lower than that of the feed water of the dryer 22, in particular at a temperature of about 50 ° C. This recovery of the heat of condensation of the steam of the drier can supply a low-temperature heat network 31. The pipe 23s1 is connected to a heat exchanger 26 which supplies heat to the low temperature network when the dryer is stopped, and which receives, on a hot fluid inlet, water from the nurse 25 connected to the hydro heat accumulator by a pipe 27 on which is installed a circulation pump 28 and a flow meter 29. The water flowing through the pipe 27 is at a temperature of about 70 ° C.
Une conduite 30 de retour de l'échangeur 26 récupère de l'eau à une température d'environ 55°C qui est introduite en partie basse de l'accumulateur 7 au niveau d'une couche stratifiée de cet accumulateur ayant sensiblement la même température que celle de l'eau de retour de la conduite 30.  A return pipe of the exchanger 26 recovers water at a temperature of about 55 ° C., which is introduced into the lower part of the accumulator 7 at the level of a stratified layer of this accumulator having substantially the same temperature. than the return water from line 30.
Une conduite 31 du réseau de chaleur basse température est reliée à une autre sortie de l'échangeur 26 pour diriger de l'eau, à une température de l'ordre de 48°C, par une branche 31 a vers des bureaux ou des locaux d'habitation 32 pour le chauffage et/ou la production d'eau chaude sanitaire. Une autre branche de dérivation 31 b dirige l'eau vers un utilisateur 33, notamment une ou plusieurs serres maraîchères. L'eau refroidie provenant des bureaux 32 et des serres 33 est ramenée par deux branches 34a, 34b d'une conduite 34 à une entrée basse température du sécheur de boues 23, à une température d'environ 38°C.  A pipe 31 of the low temperature heat network is connected to another outlet of the exchanger 26 for directing water, at a temperature of the order of 48 ° C, by a branch 31a to offices or premises dwelling 32 for heating and / or hot water production. Another branch branch 31b directs the water to a user 33, including one or more vegetable greenhouses. The cooled water from the desks 32 and greenhouses 33 is brought back by two branches 34a, 34b of a line 34 to a low temperature inlet of the sludge dryer 23, at a temperature of about 38 ° C.
Une conduite 35 est branchée sur la sortie de la nourrice 25. A pipe 35 is connected to the outlet of the nanny 25.
L'extrémité supérieure de la conduite 35 est reliée par une branche munie d'une électrovanne Ve à l'accumulateur 7, à un niveau correspondant à une couche dont la température est sensiblement celle de sortie de la nourrice 25, notamment de l'ordre de 70°C. Des branches reliées à la conduite 35, munies respectivement d'électrovannes Vf et Vg, sont reliées à l'accumulateur 7 à des niveaux inférieurs correspondant à des couches à températures plus basses. En cas de baisse trop prononcée de la température des différentes couches situées au niveau des branchements inférieurs, une introduction d'eau, par la vanne Ve, à une température d'environ 70°C peut permettre de remonter la température de la couche à une valeur souhaitée. The upper end of the pipe 35 is connected by a branch provided with a solenoid valve Ve to the accumulator 7, at a level corresponding to a layer whose temperature is substantially that of the outlet of the nanny 25, in particular of the order 70 ° C. Branches connected to the pipe 35, respectively provided with solenoid valves Vf and Vg, are connected to the accumulator 7 at lower levels corresponding to layers at lower temperatures. If the temperature of the different layers located at the lower connections is too steep, the introduction of water, through the valve Ve, at a temperature of approximately 70 ° C can make it possible to raise the temperature of the layer to a minimum. desired value.
Une conduite 17s1 est branchée sur une deuxième sortie du digesteur 2 pour de l'eau sortant à une température de l'ordre de 70°C. Une conduite 23s2 est branchée sur une sortie du sécheur 23 délivrant de l'eau à une température également de l'ordre de 70°C. Les deux conduites 17s1 et 23s2 se rejoignent pour former une conduite unique 36 reliée à une entrée d'une nourrice d'équilibre 37. A pipe 17s1 is connected to a second outlet of the digester 2 for water leaving at a temperature of the order of 70 ° C. A pipe 23s2 is connected to an outlet of the dryer 23 delivering water to a temperature also of the order of 70 ° C. The two lines 17s1 and 23s2 join to form a single line 36 connected to an inlet of a balance feeder 37.
Une conduite 38, équipée d'un débitmètre 39, est reliée à une autre entrée de la nourrice 37. La conduite 38 recueille de l'eau réchauffée provenant du circuit de refroidissement de l'air d'un surpresseur 40, par une conduite 40a, ainsi que de l'eau réchauffée par au moins un panneau solaire thermique 41 . La température de l'eau dans la conduite 40a, provenant du surpresseur 40, peut être d'environ 60°C tandis que la température dans la conduite 41 a provenant du panneau solaire 41 peut être de l'ordre de 80°C. Une pompe à chaleur 42 peut être prévue pour fournir sur une conduite de sortie 42a, raccordée à la conduite 38, une eau réchauffée à une température de l'ordre de 60°C.  A pipe 38, equipped with a flowmeter 39, is connected to another inlet of the nanny 37. The pipe 38 collects heated water from the air cooling circuit of a booster 40, via a pipe 40a. , as well as water heated by at least one solar thermal panel 41. The temperature of the water in line 40a from booster 40 may be about 60 ° C while the temperature in line 41a from solar panel 41 may be of the order of 80 ° C. A heat pump 42 may be provided to supply an outlet pipe 42a, connected to the pipe 38, a water heated to a temperature of about 60 ° C.
Le circuit d'eau à réchauffer destinée respectivement à l'échangeur du surpresseur 40, au panneau solaire 41 et à la pompe à chaleur 42 provient de l'accumulateur 7, à une température d'environ 40 à 50°C, par une conduite 43 branchée sur l'accumulateur en partie basse, équipée d'une pompe de circulation 44. La conduite 43 est reliée à l'entrée d'une nourrice d'équilibre 45 dont la sortie est reliée par une conduite 46 à des branches 46a, 46b, 46c munies d'une vanne pour alimenter, en eau à réchauffer, respectivement le surpresseur 40, le panneau solaire 41 et la pompe à chaleur 42. Une sortie de la nourrice d'équilibre 37 est reliée par une conduite 47 à une entrée de l'accumulateur 7 en partie basse correspondant à une température d'environ 60°C pour la couche d'eau dans l'accumulateur.  The water circuit to be heated for respectively the exchanger of the booster 40, the solar panel 41 and the heat pump 42 comes from the accumulator 7, at a temperature of about 40 to 50 ° C, by a pipe 43 connected to the accumulator at the bottom, equipped with a circulation pump 44. The pipe 43 is connected to the inlet of an equilibrium nurse 45 whose output is connected by a pipe 46 to branches 46a, 46b, 46c provided with a valve for supplying the booster 40, the solar panel 41 and the heat pump 42 with water to be heated. An outlet of the equilibrium feeder 37 is connected by a pipe 47 to an inlet of the accumulator 7 in the lower part corresponding to a temperature of about 60 ° C for the layer of water in the accumulator.
Une unité de commande D est constituée par un système de contrôle comportant un ordinateur ou un contrôleur dans lequel est installé un logiciel de gestion et de collecte de toutes les mesures : température, débit, comptage de chaleur. Ce système de contrôle est relié aux différents débitmètres 8, 13, 19, 24, 29 et 39 pour en recueillir les mesures. Le système D est en outre relié à des capteurs de température T1 -T6 prévus à différentes hauteurs dans l'accumulateur 7 pour fournir au système D la température dans les différentes couches de l'accumulateur.  A control unit D is constituted by a control system comprising a computer or a controller in which is installed a software for managing and collecting all the measurements: temperature, flow, heat counting. This control system is connected to the different flow meters 8, 13, 19, 24, 29 and 39 to collect the measurements. The system D is further connected to T1-T6 temperature sensors provided at different heights in the accumulator 7 to provide the system D the temperature in the different layers of the accumulator.
Une mini-station météorologique 48 est également reliée au système de contrôle D pour lui fournir des prévisions météorologiques et permettre d'anticiper sur les réglages des différentes vannes dont l'ouverture ou la fermeture est commandée par le système D.  A mini weather station 48 is also connected to the control system D to provide weather forecasts and to anticipate the settings of the various valves whose opening or closing is controlled by the system D.
Le fonctionnement de la station, concernant l'exploitation de l'eau chaude, résulte des explications qui précèdent.  The operation of the station, concerning the exploitation of hot water, results from the preceding explanations.
L'accumulateur commun 7 d'eau chaude, avec les branchements d'alimentation et d'évacuation à différents niveaux, correspondant à des températures différentes, permet une gestion optimale des ressources. L'eau chaude à température la plus élevée d'environ 95°C est stockée en partie haute de l'accumulateur et reste sensiblement à cette température pour y être prélevée afin d'assurer le chauffage d'une unité telle que le digesteur ou le sécheur 23. Il faut noter que selon l'équilibre des apports et des besoins des différents consommateurs en chaleur, la température de l'eau dans l'hydro accumulateur de chaleur peut varier dans des valeurs extrêmes, c'est à dire en cas d'excès de chaleur la température de 95° peut être atteinte sur la quasi- totalité du volume d'eau et dans le cas de déficit important, la température de l'eau à 95° se limiterait à la partie supérieure de l'hydro accumulateur. The common accumulator 7 of hot water, with the connections supply and discharge at different levels, corresponding to different temperatures, allows optimal management of resources. The hot water at the highest temperature of about 95 ° C is stored in the upper part of the accumulator and remains substantially at this temperature to be taken to ensure the heating of a unit such as the digester or the Dryer 23. It should be noted that according to the equilibrium of the contributions and the needs of the different consumers in heat, the temperature of the water in the hydro accumulator of heat can vary in extreme values, ie in case of excess heat the temperature of 95 ° can be reached over almost the entire volume of water and in the case of significant deficit, the temperature of the water at 95 ° would be limited to the upper part of the hydro accumulator .
La qualité de cette eau n'est pas dégradée par l'eau à plus faible température introduite à des niveaux inférieurs.  The quality of this water is not degraded by the lower temperature water introduced at lower levels.
Il en est de même pour les niveaux successifs de haut en bas.  It is the same for successive levels from top to bottom.
II est en outre possible de remonter la température des couches inférieures d'eau dans l'accumulateur par les vannes Ve, Vf.  It is also possible to raise the temperature of the lower layers of water in the accumulator by the valves Ve, Vf.
A titre d'exemple numérique, non limitatif, l'accumulateur d'eau chaude 7 peut assurer une réserve de chaleur de 90 MWh-th (mégawattheures) sous un volume d'environ 1500 m3 et une hauteur d'environ 10 m. L'accumulateur 7, ou hydro-accumulateur, de chaleur constitue le cœur énergétique de la station d'épuration d'eaux usées. Il assure la gestion et l'équilibre hydraulique des flux de chaleur entrants et sortants, et permet le lissage des variations quotidiennes des apports et des besoins en chaleur. L'accumulateur permet aussi de fonctionner en régime discontinu sur certains équipements en gérant la réserve de chaleur accumulée. As a numerical example, non-limiting, the hot water accumulator 7 can provide a heat reserve of 90 MWh-th (megawatt hours) in a volume of about 1500 m 3 and a height of about 10 m. The accumulator 7, or hydro-accumulator, heat constitutes the energy core of the wastewater treatment plant. It ensures the management and the hydraulic balance of the incoming and outgoing heat flows, and allows the smoothing of the daily variations of the contributions and the needs in heat. The accumulator also makes it possible to operate discontinuously on certain equipment by managing the accumulated heat reserve.
Le système de contrôle D actionne les vannes et les équipements de récupération d'énergie de manière à gérer tous les flux de chaleur reliés à l'accumulateur 7, en particulier la position et l'ouverture des vannes de prises d'eau en fonction du niveau de charge thermique. Le système de contrôle D détermine l'appoint éventuel de chaleur à fournir par la pompe à chaleur 42, et permet d'utiliser en priorité la chaleur produite et récupérée sur les équipements du process de la station d'épuration et la chaleur provenant des énergies renouvelables ENR discontinues (panneaux solaires thermiques).  The control system D actuates the valves and the energy recovery equipment so as to manage all the heat flows connected to the accumulator 7, in particular the position and the opening of the water intake valves as a function of the thermal load level. The control system D determines the possible heat supplement to be supplied by the heat pump 42, and makes it possible to use, as a priority, the heat produced and recovered on the equipment of the treatment plant process and the heat coming from the energies. renewable renewables ENR (solar thermal panels).

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'exploitation et de gestion de flux de chaleur sous forme d'eau chaude produits et/ou consommés dans une station ou une usine, par des équipements producteurs et/ou consommateurs d'eau chaude, caractérisé en ce que : 1. A method for operating and managing heat flow in the form of hot water produced and / or consumed in a station or a plant, by equipment producing and / or consuming hot water, characterized in that:
les flux d'eau chaude produits sont recueillis dans un hydro-accumulateur commun (7) d'eau chaude d'une hauteur suffisante pour que soient formées des couches d'eau stratifiées à température décroissante depuis une température d'environ au moins 90°C en partie haute jusqu'à environ 40°C en partie basse,  the produced hot water flows are collected in a common hydro-accumulator (7) of hot water of sufficient height to form layers of water stratified at a decreasing temperature from a temperature of at least about 90 ° C in the upper part up to about 40 ° C in the lower part,
les flux d'eau chaude produits, selon leur température, sont introduits (6, 30, 47, Ve, Vf, Vg) dans l'accumulateur (7) à des niveaux différents dont les températures correspondent sensiblement à celles des flux introduits, - des soutirages d'eau chaude (Vd, Va, Vb, Vc) pour différents équipements consommateurs sont prévus à des niveaux différents de l'accumulateur dont les températures correspondent sensiblement à celles souhaitées pour alimenter en eau chaude les équipements consommateurs,  the flows of hot water produced, according to their temperature, are introduced (6, 30, 47, Ve, Vf, Vg) into the accumulator (7) at different levels whose temperatures correspond substantially to those of the flows introduced, - hot water withdrawals (Vd, Va, Vb, Vc) for different consumer equipment are provided at different levels of the accumulator whose temperatures substantially correspond to those desired for supplying hot water to consumer equipment,
et un système de contrôle (D) par vannes est prévu au moins sur les soutirages, pour assurer la gestion et l'équilibre thermique des flux de chaleur entrant et sortant de l'accumulateur, et lisser les variations des apports et des besoins en chaleur.  and a control system (D) by valves is provided at least on the withdrawals, to ensure the management and thermal balance of the heat flows into and out of the accumulator, and smooth the variations of inputs and heat requirements .
2. Procédé selon la revendication 1 , dans le cas d'une station ou d'une usine comportant au moins une chaudière fournissant de l'eau chaude à une température d'environ 100°C, caractérisé en ce qu'une partie au moins de l'eau chaude fournie par la chaudière est introduite en partie haute de l'accumulateur d'eau chaude. 2. Method according to claim 1, in the case of a station or a plant comprising at least one boiler supplying hot water at a temperature of about 100 ° C., characterized in that at least one part hot water supplied by the boiler is introduced in the upper part of the hot water accumulator.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la hauteur de l'accumulateur est d'au moins 4 m. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the height of the accumulator is at least 4 m.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce l'accumulateur est d'une hauteur comprise entre 4 et 15 mètres. 4. Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the accumulator is a height of between 4 and 15 meters.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce l'accumulateur est d'une hauteur supérieure au diamètre de l'accumulateur. 5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the accumulator is of a height greater than the diameter of the accumulator.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le rapport hauteur sur diamètre de l'accumulateur est supérieur à 1 , avantageusement supérieur à 1 ,2, ou encore à 1 ,5. 6. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the height-to-diameter ratio of the accumulator is greater than 1, preferably greater than 1, 2, or 1, 5.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'alimentation en eau chaude de l'accumulateur est également assurée à partir d'un équipement (2, 23, 40, 41 ,42) produisant de l'eau chaude à température inférieure à 90°C, mais supérieure à 50°C, cette alimentation étant effectuée à un niveau correspondant à une couche d'eau de l'accumulateur à température sensiblement égale à celle de l'eau d'alimentation. 7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the hot water supply of the accumulator is also ensured from an equipment (2, 23, 40, 41, 42) producing hot water at a temperature below 90 ° C, but above 50 ° C, this supply being performed at a level corresponding to a water layer of the accumulator at a temperature substantially equal to that of the feed water.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'équipement est constitué par au moins une pompe à chaleur (42) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à plus de 50°C, et/ou au moins un panneau solaire thermique (41 ) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 80°C, et/ou au moins un échangeur de chaleur installé en sortie d'un surpresseur d'air (40) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 50°C, et/ou au moins un sécheur de boues (23) fournissant en sortie de l'eau à une température d'environ 55°C, et/ou au moins un digesteur (2). 8. Method according to claim 7, characterized in that the equipment consists of at least one heat pump (42) providing at the outlet of the hot water, in particular at more than 50 ° C, and / or at least one thermal solar panel (41) providing at the outlet of the hot water, in particular at 80 ° C, and / or at least one heat exchanger installed at the outlet of an air booster (40) providing at the outlet of the water hot, especially at 50 ° C, and / or at least one sludge dryer (23) providing water output at a temperature of about 55 ° C, and / or at least one digester (2).
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les vannes de contrôle (Va...Vg) sont commandées par un système de contrôle (D) comportant un ordinateur ou un contrôleur dans lequel est installé un logiciel de gestion et de collecte de mesures de paramètres comprenant : température, débit, comptage de chaleur, le système de contrôle étant relié à des capteurs (T1 ,...T6) disposés en de multiples endroits sur les alimentations en eau chaude et également disposés sur toute la hauteur du réservoir accumulateur de chaleur, et à une mini-station météorologique (48), le système de contrôle actionnant les vannes et les équipements de récupération d'énergie de manière à gérer tous les flux de chaleur reliés à l'accumulateur, en particulier la position et l'ouverture des vannes de prises d'eau en fonction du niveau de charge thermique, et pour déterminer l'appoint éventuel de chaleur par une pompe à chaleur (42), ou une autre source de chaleur. 9. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the control valves (Va ... Vg) are controlled by a control system (D) comprising a computer or a controller in which software is installed. management and collection of parameter measurements comprising: temperature, flow rate, heat count, the control system being connected to sensors (T1, ... T6) arranged in multiple locations on the hot water supplies and also arranged on the entire height of the heat storage tank, and a mini weather station (48), the control system actuating the valves and the energy recovery equipment so as to manage all the heat flows connected to the accumulator, in particular the position and the opening of the water intake valves as a function of the level of thermal load, and to determine the possible heat gain by a heat pump (42), o u another source of heat.
10. Station d'épuration d'eaux usées comportant des équipements producteurs et des équipements consommateurs d'eau chaude à des températures pouvant varier d'un équipement à l'autre, pour la mise en œuvre du procédé selon la revendication 1 , caractérisée en ce qu'elle comporte : un accumulateur commun (7) d'eau chaude d'une hauteur suffisante pour que soient formées des couches d'eau stratifiées à température décroissante depuis une température d'environ au moins 95°C en partie haute, jusqu'à environ 50°C en partie basse, 10. Sewage treatment plant comprising producing equipment and hot water consuming equipment at temperatures that can vary from one equipment to another, for the implementation of the method according to claim 1, characterized in that what it includes: a common accumulator (7) of hot water of sufficient height to form stratified layers of water at a decreasing temperature from a temperature of at least about 95 ° C at the top to about 50 ° C in the lower part,
- un branchement (1 s, 3s, 4, 6 ; 17s, 23s, 35 ;40a, 41 a, 42a, 38, 47) pour chaque équipement producteur d'eau chaude, à un niveau de l'accumulateur correspondant à une température sensiblement égale à celle du flux introduit par le branchement, a connection (1s, 3s, 4, 6; 17s, 23s, 35; 40a, 41a, 42a, 38, 47) for each hot water producing equipment, at a level of the accumulator corresponding to a temperature substantially equal to that of the flux introduced by the connection,
une conduite de soutirage d'eau chaude (20, 1 1 , 43) pour chaque équipement consommateur prévue sur l'accumulateur à un niveau correspondant sensiblement à la température souhaitée pour l'alimentation en eau chaude de l'équipement consommateur associé,  a hot water withdrawal pipe (20, 1 1, 43) for each consumer equipment provided on the accumulator at a level substantially corresponding to the desired temperature for the hot water supply of the associated consumer equipment,
des vannes de contrôle (Va,...Vg) prévues au moins sur les conduites de soutirage et un système de contrôle (D) de ces vannes pour assurer la gestion et l'équilibre hydraulique des flux de chaleur entrant et sortant de l'accumulateur, et lisser les variations des apports et des besoins en chaleur.  control valves (Va, ... Vg) provided at least on the withdrawal lines and a control system (D) of these valves to ensure the management and the hydraulic balance of heat flows into and out of the accumulator, and to smooth the variations of the contributions and the needs in heat.
1 1 . Station selon la revendication 10, caractérisée en ce que la hauteur de l'accumulateur est d'au moins 4 m, de préférence la hauteur est supérieure au diamètre de l'accumulateur. 1 1. Station according to claim 10, characterized in that the height of the accumulator is at least 4 m, preferably the height is greater than the diameter of the accumulator.
12. Station selon la revendication 10 ou 1 1 , caractérisé en ce qu'elle comporte comme équipement producteur d'eau chaude, au moins une chaudière (1 ) fournissant en sortie (1 s) de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 90°C, et/ou au moins un moteur thermique (3) fournissant en sortie (3s) de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 50°C, et/ou au moins une pompe à chaleur (42) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à une température supérieure à 50°C, et/ou au moins un panneau solaire thermique (41 ) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à12. Station according to claim 10 or 1 1, characterized in that it comprises as hot water producing equipment, at least one boiler (1) providing at the outlet (1 s) of hot water, especially at a temperature greater than 90 ° C, and / or at least one heat engine (3) providing at the outlet (3s) hot water, in particular at a temperature above 50 ° C, and / or at least one heat pump (42). ) providing at the outlet of the hot water, in particular at a temperature greater than 50 ° C, and / or at least one solar thermal panel (41) providing at the outlet of the hot water, in particular at
80°C, et/ou au moins un surpresseur (40) fournissant en sortie de l'eau chaude, notamment à 50°C, et/ou au moins un sécheur de boues (23) fournissant en sortie de l'eau à une température d'environ 55°C, et/ou au moins un digesteur (2). 80 ° C, and / or at least one booster (40) providing at the outlet of the hot water, in particular at 50 ° C, and / or at least one sludge dryer (23) providing at the outlet of the water a temperature of about 55 ° C, and / or at least one digester (2).
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