Tchorski
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La tour de refroidissement

Ce petit documentaire a pour but d'expliquer brièvement ce qu'est une tour de refroidissement et comment cela fonctionne. Pour mieux comprendre, nous allons visiter et prendre pour exemple la tour de l'ancienne centrale thermique de Monceau.

Une tour de refroidissement, ça fait immédiatement penser à une centrale nucléaire. C'est un raccourci. Il peut y en avoir partout dès que dans une usine, on a le besoin de refroidir des pièces en nombre important. La tour permet indirectement d'abaisser la température des pièces d'échauffement, par la maintenance d'un flux d'eau refroidie qu'on amène en contact avec les pièces chauffées. En résumé, la tour refroidit de l'eau, on pulvérise cette eau sur les éléments chauds.

Dans une centrale nucléaire, la chaleur provient de la fission. Ce processus produit une chaleur intense, qu'il est nécessaire de contenir dans des bassins de refroidissement chargés d'eau. En cas de défaut de refroidissement, les pièces s'échauffent, fondent, se déforment, brûlent. A terme, cela peut produire une explosion et par exemple, l'accident de la centrale de Tchernobyl.

Le refroidissement est nécessaire dans de nombreuses usines autres que le nucléaire. Cela peut être le cas lorqu'on a des frictions mécaniques (centrale thermique, triage-lavoir), le besoin d'éteindre des matières en feu (cokerie), la nécessité de refroidir des matériaux qui ont été chauffés (coulée continue, laminoir, tréfilerie). De multiples autres possibilités existent.

La tour de refroidissement a pour mission unique de refroidir de l'eau chaude. Il n'y a aucune autre fonction... mis à part de fabriquer des nuages !

Dans une centrale, quand on refroidit des éléments moteurs qui ont été très chauds, inévitablement l'eau dédiée à refroidir ces pièces va absorber de la chaleur. C'est ainsi qu'on va obtenir de l'eau chaude, ou le plus souvent dans le cadre de l'industrie de l'eau très chaude.

En passant dans un circuit bien spécifique à la base de la tour de refroidissement, cette eau va être rafraîchie. Quand elle aura atteint une température acceptable, elle sera réinjectée dans le circuit de l'usine, pour pouvoir à nouveau refroidir les pièces de friction.

Comment fonctionne cette tour ?

Le bas de la tour contient un impressionnant circuit que nous allons voir.

L'eau chaude est poussée au centre de la tour, par l'intermédiaire d'une trompette verticale. Cette trompette peut s'appeler naïvement caldeira (comme pour un volcan). Le vrai nom est Direct Cooling Tower Outlet (DCTOL) ou dans le vocabulaire ouvrier : la fontaine. De cette vasque, l'eau chaude est alors déversée dans de multiples canaux en béton. De ces canaux, ça va se déverser dans des bacs en métal, qui sont comme de multiples baignoires. De là, ça va à nouveau déborder. L'eau va alors couler en millions de gouttelettes sur des milliers et milliers et milliers... de petites lattes inclinées.

Ces lattes ont pour but de ralentir autant que possible la chute de l'eau. Ainsi, au plus c'est en gouttelettes et au plus la chute est longue, au plus l'eau aura l'occasion de se refroidir au contact de l'air. L’eau est diffusée en film mince sur les lattes, ce qui assure ainsi une très grande surface d’échange de chaleur. Ces lattes s'appellent d'une manière générale du garnissage à plaques. On peut aussi appeler ça le matelas dispersant.

La transmission de chaleur se produit par échange entre l’air et l’eau et puis par l’évaporation partielle d’une partie de l’eau. Ainsi dans ce processus, il est possible de refroidir le liquide à une température plus basse que la température ambiante. Cette possibilité constitue un avantage des tours par rapport aux aéroréfrigérants secs dits dry coolers.

Une fois que l'eau est en bas, elle est déjà bien moins chaude. Au besoin, si ce n'est pas assez froid, on la réinjecte dans un nouveau tour de manège. Une fois qu'elle est bien froide, on la renvoie vers l'usine.

C'est parce qu'on injecte de l'eau très chaude dans la tour qu'il y a toujours ce grand panache de vapeur, ce n'est pas de la fumée de feu mais du nuage. Les tours sont hautes pour éviter que la vapeur soit renvoyée sur les habitations proches. Autrement, la tour pourrait être basse - bien que la hauteur fait appel d'air et donc ce n'est pas plus mal, ça permet à la vapeur de s'évacuer sans mise en place de ventilation forcée. Notre installation visitée est appelée tour à tirage naturel. Dans certaines installations plus basses (air pulsé), un ventilateur volumineux projette la vapeur. C'est ce qu'on voit par exemple près de la voie ferrée à Thy-Marcinelle.

Les tours sont souvent près des fleuves ou des canaux, c'est parce que l'eau est captée dans le cours d'eau, avant d'être rendue. L'eau ne doit pas être rendue chaude, sinon ça tue les poissons. Dans les tours les plus anciennes, le lattis est en bois. Dans les plus récentes, il est en plastique. On appelle ce lattis la surface de ruissellement. Aux tours les plus récentes, souvent plus petites, on ajoute des séparateurs de gouttelettes en polypropylène.

Attention ! Il ne faut jamais visiter une tour en fonctionnement. Le risque est d'avoir une osmose. En effet, le milieu est saturé à 100% d'humidité et de plus, c'est chaud. Ces facteurs conjugués vont empêcher le corps de transpirer. Il va se former une pellicule d'eau sur l'entièreté de la peau. Le risque de perte de connaissance et de décès est rapide et élevé. De plus, il y a un risque de légionellose.

Nous allons maintenant visiter cette tour en photos, ça permettra d'être plus clair ! C'était sous la neige, ce qui a rendu le paysage de toute beauté.


Voici la tour que nous allons visiter.


On voit ici l'orifice de la trompette. C'est de là que vient l'eau chaude.


Elle va circuler dans une multitude de canaux, qui de par leur longueur, va déjà permettre un peu de refroidissement. Ces canaux ont surtout le but de répartir équitablement l'eau.


De là, elle va tomber dans les bassins métalliques.


Des bassins, elle débordera et gouttera sur les lattes inclinées.


La tour est de toute beauté.


Le sommet de la tour.


Ce long cheminement permet de perdre de la température.


François III, en visite dans l'installation.

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