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Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg Rapport d

Ecole Nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg Rapport de stage pour l’obtention du diplôme de Mastère spécialisé : « « « « Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets Gestion, Traitement et Valorisation des Déchets » » » » BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE BILAN ENERGETIQUE DE L’USINE D’INCINERATION PRO D’INCINERATION PRO D’INCINERATION PRO D’INCINERATION PROTIRES DE TIRES DE TIRES DE TIRES DE STRASBOURG STRASBOURG STRASBOURG STRASBOURG Maître de stage : Francis MULLER Ibrahim DIALLO Octobre 2008 Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 2 REMERCIEMENTS Je tiens à remercier les personnes qui m’ont permis de réaliser ce stage dans de bonnes conditions. J’adresse ma reconnaissance, en premier lieu, à Monsieur Francis MULLER, directeur d’exploitation de l’usine pour m’avoir accueilli au sein de son service et pour sa disponibilité ainsi que ses précieux conseils. Je remercie Monsieur GASS, adjoint au directeur d’exploitation pour l’attention qu’il m’a porté et pour avoir relu ce document. Mes pensées vont également aux Messieurs Vivian KOCH, Hubert JACOB, Jean Claude FOESSEL, Jean-Luc BROGER et Philipe SIEGL pour leur aide continue tout au long du stage. Je remercie particulièrement Christophe Hertz et Pierre Thumann pour le soutien qu’ils m’ont apporté tout au long du stage. Qu’ils trouvent ici l’expression de ma profonde gratitude. J’adresse ma sympathie à Madame Christiane Heitz et Madame Agnès Bechiri ainsi qu’à toutes les équipes de quart. Enfin je remercie Monsieur Jean Marc WILLER, directeur adjoint de l’ENGEES pour m’avoir donné l’opportunité d’effectuer ce stage. Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 3 RESUME Bilan énergétique de l’usine d’incinération PROTIRES de Strasbourg. L’usine d’incinération des ordures ménagères de la ville de Strasbourg gérée par la société PROTIRES produit de l’énergie valorisée sous forme de vapeur et d’électricité. Une partie de cette énergie est utilisée pour les besoins de l’usine et l’autre partie est vendue aux clients que sont Fala, Sensient et General Motors pour la vapeur et Electricité de Strasbourg pour l’électricité. La société PROTIRES veut examiner sa consommation interne en énergie afin de la limiter et contribuer du même coup à la protection de l’environnement. L’usine consomme de la vapeur, de l’électricité et du gaz naturel pour ses besoins de fonctionnement. Le présent document présente le bilan énergétique de l’usine au cours de l’année 2007. Il décrit le processus de fonctionnement de l’usine et fait un état des entrées et des sorties d’énergies ainsi que de l’autoconsommation énergétique. Les circuits de l’eau, de la vapeur, de la fumée et de l’air comprimé sont diagnostiqués et l’’accent a été mis sur l’énergie autoconsommée qui constitue le principal point de cette étude. Les moyens de comptage et de mesure dont dispose l’usine ont permis de déterminer les gros consommateurs d’énergie et d’envisager des économies d’énergie tant au niveau des processus qu’au niveau de la motorisation. L’utilisation d’énergie auxiliaire sur le site pour l’éclairage et le chauffage pour les bureaux est considérée comme faible et a été négligée dans cette étude. Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 4 ABSTRACT Energy balance of the household wastes incineration of the Strasbourg’s plant. The factory of incineration of the household refuse of the town of Strasbourg managed by produced company PROTIRES produces energy valued in the form of vapor electricity. Part of this energy is used for the needs for the factory and the other part is sold to the customers who are Fala, Sensient and General Motors for the vapor and Electricity of Strasbourg for electricity. Company PROTIRES wants to examine its internal consumption in energy in order to at the same time to limit it and contribute to environmental protection. The factory consumes vapor, electricity and natural gas for its needs for operation. This document presents the energy assessment of the factory during the year 2007. It describes the process of operation of the factory and gives a report on the entries and exits of energies as well as energy subsistence farming. The circuits of water, the vapor, smoke and the compressed air are diagnosed. We developed the energy used for the process which constitutes the main point of this study. The means of counting and measurement available to the factory made it possible to determine the large-scale consumers of energy and to consider energy saving as well on the level of the processes as on the level of the motorization. The use of energy auxiliary on the site for lighting and the heating for the offices is regarded as weak and was neglected in this study. Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 5 SOMMAIRE RESUME ........................................................................................................................................ 3 ABSTRACT .................................................................................................................................... 4 Tables des illustrations .................................................................................................................... 8 Abréviations et sigles .................................................................................................................... 10 Unités de conversion ..................................................................................................................... 10 INTRODUCTION ........................................................................................................................ 11 Chapitre I : Présentation et fonctionnement de l’usine ................................................................ 12 I- Présentation ............................................................................................................................... 12 II- Historique de la gestion des déchets à Strasbourg ................................................................... 13 III- Fonctionnement de l’usine ...................................................................................................... 15 3.1- Temps de fonctionnement des groupes fours-chaudières............................................................................... 15 3.2- Pesage et Réception des déchets ....................................................................................................................... 16 3.3- Production d’énergie ......................................................................................................................................... 18 3.3.1 Bâches d’appoint et alimentaires .............................................................................. 18 3.3.2 Les chaudières ............................................................................................................ 19 3.3.3 Le collecteur de vapeur Haute Pression (HP) ......................................................... 19 3.5- Production d’électricité ..................................................................................................................................... 22 3.6- Traitement des fumées ...................................................................................................................................... 23 3.6.1 Dépoussiérage sur électrofiltres ................................................................................ 23 3.6.2 Le lavage par voie humide ......................................................................................... 23 3.6.3 Le traitement par procédé SCR des dioxines et furanes ........................................ 23 3.7- Description des rejets ........................................................................................................................................ 24 3.7.1 Rejets aqueux.............................................................................................................. 24 3.7.1.1 Rejet Darse ............................................................................................................ 24 3.7.1.2 Assainissement ...................................................................................................... 24 3.7.2 Rejets atmosphériques ............................................................................................... 25 3.7.3 Résidus solides ............................................................................................................ 26 3.7.3.1 Les mâchefers (partie non combustible des déchets) ............................................ 26 3.7.3.2 Les cendres volantes ............................................................................................. 27 3.7.3.3 Les Boues ou gâteaux ........................................................................................... 27 IV- Conformité de l’usine vis-à-vis de la réglementation ....................................................... 28 4.1 Qualité des rejets gazeux .................................................................................................................................... 29 4.2 Qualité des rejets aqueux .................................................................................................................................. 30 Chapitre II : Les besoins énergétiques de l’usine ......................................................................... 32 I. Les enjeux du bilan énergétique ............................................................................................ 32 1.1 Les enjeux environnementaux ................................................................................................................... 32 1.2 Les enjeux économiques ............................................................................................................................. 32 1.3 Les enjeux sociaux ...................................................................................................................................... 32 Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 6 II. Méthodologie ........................................................................................................................ 32 III. Les dispositifs de comptage .............................................................................................. 33 3.1 Le comptage de la vapeur ......................................................................................................................... 34 3.2 Le comptage de l’électricité ....................................................................................................................... 34 3.3 Le comptage du gaz naturel ....................................................................................................................... 34 3.4 Le comptage de l’eau de process ............................................................................................................... 34 3.5 Le comptage des condensats des clients .................................................................................................... 34 3.6 Le comptage de l’air comprimé ................................................................................................................. 34 IV- Consommation de gaz naturel ................................................................................................ 35 4.1 Brûleurs d’appoint et de soutien ............................................................................................................... 35 4.2 Les brûleurs SCR ....................................................................................................................................... 36 V- Consommation de vapeur ........................................................................................................ 37 5.1 Réchauffage de l’air comburant ........................................................................................................................ 37 5.2 Réchauffage BP2 ................................................................................................................................................. 38 5.3 Réchauffage Bâches alimentaires .............................................................................................................. 38 VI. Consommation d’électricité .............................................................................................. 38 Chapitre III : Bilan énergétique .................................................................................................... 41 I- Les entrées d’énergie ................................................................................................................ 42 1.1- Energie des déchets ........................................................................................................................................... 42 1.2- Chaleur apporté par l’air ................................................................................................................................. 42 1.3- Chaleur apportée par l’eau ............................................................................................................................... 43 1.4- Chaleur apporté par le gaz naturel .................................................................................................................. 43 1.5- Electricité achetée .............................................................................................................................................. 43 II- Les sorties d’énergie .............................................................................................................. 44 2.1- La chaleur sensible des fumées sortant à une température donnée tf ........................................................... 44 2.2- Chaleur contenue dans les mâchefers .............................................................................................................. 45 2.3- Chaleur contenue dans les cendres volantes ................................................................................................... 45 2.4- Les pertes thermiques ....................................................................................................................................... 45 2.5- Rejets d’eau industrielle .................................................................................................................................... 45 2.6- Electricité vendue .............................................................................................................................................. 46 2.7- Vapeur vendue ................................................................................................................................................... 46 2.8- Les aéroréfrigérants ......................................................................................................................................... 46 Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 7 2.8.1 Evaporation ................................................................................................................ 47 2.8.2 Echange thermique des aéroréfrigérants ................................................................ 47 III- Analyse des résultats.............................................................................................................. 48 3.1 Les entrées d’énergie .......................................................................................................................................... 48 3.1.1 Le gaz de soutien ........................................................................................................ 48 3.1.2 Le gaz des catalyseurs ................................................................................................ 49 3.2 Les sorties d’énergies .......................................................................................................................................... 49 3.3 Efficacité énergétique de l’usine ................................................................................................................ 50 Chapitre IV- Les sources potentielles d’économies d’énergie...................................................... 51 I- Diagnostic du réseau vapeur ...................................................................................................... 51 II- Diagnostic du réseau d’air comprimé .................................................................................... 52 III- Economie d’énergie sur les pompes des laveurs de fumées .................................................. 53 3.1 Motorisation actuelle .......................................................................................................................................... 53 3.2-Les solutions d’optimisation .............................................................................................................................. 54 3.2.1-Un moteur par laveur ................................................................................................ 55 3.2.2 Utilisation d’une motorisation Leroy Somer (consommation, coûts)................... 55 Conclusion .................................................................................................................................... 57 BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................ 58 ANNEXES .................................................................................................................................... 60 Mastère GEDE/ Ibrahim DIALLO ENGEES/Octobre 2008 Bilan Energétique de l’UIOM de Strasbourg 8 Tables des illustrations Liste des tableaux Tableau 1: temps de fonctionnement de l'usine en 2007 .............................................................. 15 Tableau 2: flux de déchets 2007 (tonnes) ..................................................................................... 17 Tableau 3: bâche alimentaire 1 et 2, bâche d'appoint et ballon de purge ...................................... 19 Tableau 4: vente de vapeur (MWh) .............................................................................................. 21 Tableau 5: valorisation énergie 2007 ............................................................................................ 22 Tableau 6: dépassement des VLE en 2007 ................................................................................... 25 Tableau 7: production de mâchefers ............................................................................................. 26 Tableau 8: production de boues sèches et de cendres uploads/Industriel/ diallo-rapport-pdf.pdf