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Récupération énergétique d’air chaud à la cimenterie de Saint-
Constant
Lilian Pachon, ing Keyvan Naraghi, ing, Ph.D, MBA
8 mai 2014
Usine de St-Constant
Agenda
Lafarge et cimenterie de St-Constant
Production du ciment
Énergie dans la cimenterie
Broyage et séchage du cru
Description du projet
Questions
Mai 2014 2
Lafarge au Québec
Installations de Lafarge au Québec incluent:
La cimenterie de Saint-Constant (environ 120 employés)
Une trentaine de centrales à béton et de carrières de granulats
Un centre technique et scientifique à Montréal où une cinquantaine
d'employés assure le soutien technique des 20 cimenteries
panaméricaines
3 Mai 2014
Cimenterie de St-Constant
Construite en 1967, et agrandie en 1974
2 fours longs à voie sèche
2 carrières actives
8 types de ciment
Capacité d’environ 1, 050 000t de ciment
4 Mai 2014
Mai 2014 5
Terminologie cimentière
Ciment : Le ciment est le produit final d’une cimenterie, résultant du broyage
du clinker, du gypse et des ajouts dans un broyeur.
Clinker : Le clinker est le résultat de la cuisson d'un mélange composé
s’appelant le « cru ». Cette cuisson, la clinkérisation, se fait à une
température d'environ 1 450 °C, ce qui explique la forte
consommation énergétique de ce processus.
Cru : Le cru est le mélange composé du calcaire et ajouts de fer, de
silice et d’alumine. Près de 90% de ce composé est calcaire et pour
cette raison les cimenteries sont généralement situées près des
carrières de calcaire.
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Schéma de la production du ciment
Mai 2014
Ensachage
Concassage
EXTRACTION DE LA PIERRE
Carrière
12
Préhomogénéisation
34
56
7
Silos expéditions Silos ciment réserves
Silos
D’homogénéisation
BROYAGE DU CRU
CUISSON
Four
BROYAGEDU CLINKER
EXPÉDITIONS
Combustibles
7
Utilisation annuelle de l’énergie dans la cimenterie
Mai 2014
Énergie électrique :
143 Kwh/t (total : 103,000 Gwh)
Énergie calorifique:
4050 Mj/t (total : 2,900,000 Gj)
Moitié des coûts variables d’usine est reliée à l’énergie
Il y a un potentiel significatif de la récupération d’énergie dans
la cimenterie
Plusieurs projets et initiatives de l’économie d’énergie ont été
récemment effectués à la cimenterie de St-Constant. De plus, il
y a eu les audits suivants :
Audit corporatif
Audit Cascades
Audit Schneider
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Exemples de projets récents d’économie énergétique
Mai 2014
Projets d’économie de l’énergie calorifique : Injection calcaire dans le four (2005)
Installation des croisillons au four 2 (2006)
Changement du type principal du clinker (2008)
Construction du broyeur des combustibles solides (2009)
Introduction du ciment calcaire (Contempra) dans le
marché (2011)
Installation des joints en amont des fours (2013)
Projet foyer TODD (2014)
Projets d’économie de l’énergie électrique : Installation des entrainements à fréquence variable (EFV)
dans plusieurs des équipements : ventilateurs refroidisseur
fours (2006), dépoussiéreurs des broyeurs (2009), etc.
Amélioration d’éclairage d’usine (depuis 2011)
Mise à jour des compresseurs de l’usine (2013)
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Broyage et séchage du cru
Mai 2014
Le séchage du cru est
nécessaire afin de faciliter son
broyage et d’avoir une finesse
désirée, améliorant ainsi le
procédé de la cuisson.
Le séchage du cru est fait avec
l’air chauffé provenant d’un
foyer (Foyer Todd) en utilisant le
gaz naturel comme
combustible.
Débit Crus H2O entrée H2O sortie T air entrée foyer T sortie foyer Gaz Naturel
T/h % % °C °C GJ/h
210 2 0.3 100 300 16.3
10
Broyage et séchage du cru
Mai 2014
11
Séchage du cru – situation actuelle
Mai 2014
La quantité d’énergie sortant du foyer est de 22 GJ/h
L’apport énergétique fourni par le combustible (gaz naturel)
représente 64% de l’énergie totale et le 36% restant vient de
l’air chaud provenant des filtres à gravier (FAG).
12
Séchage combustible pulvérisé (CP)
Mai 2014
Le CP est séché à l’aide
de l’air des refroidisseurs
avant FAG, ayant une
température de 300°C.
Il y a actuellement un excédent d’énergie du système de séchage, car le broyeur CP fonctionne seulement à 1/3 de la capacité de sa conception.
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Projet – récupération d’énergie
Mai 2014
Gaz naturel
Récupération de la chaleur du refroidisseur de clinker pour le séchage du cru afin de diminuer la consommation du gaz
naturel
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Description du projet - général
Mai 2014
Coût du projet : 995K $ Retour d’investissement en 1.6 années (sans subvention) Économies de 80 MJ/tonne de clinker = 630k $ Opportunités :
Réduire 3600 tonnes des émissions CO2 par année Subvention de 420k $ accordée par le gouvernement du Québec
Lafarge a été assisté par Cascades dans la démarche d’obtention de la
subvention
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Description du projet – nouveaux équipements
Mai 2014
Installation d’un nouveau ventilateur à cause de la température plus haute (280°C vs 120°C), de la présence des poussières et du volume d’air plus élevé (1.5 plus) Installation d'une boîte de dépoussiérage Installation des nouveaux conduits
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Description du projet – risques
Mai 2014
Demande d’un arrêt des équipements pour compléter l’installation Logique d’automation complexe Usure prématurée causée par la présence des poussières Impact négatif sur l’air secondaire, ce qui a comme conséquence la diminution de la performance des fours Dans le cas de l’utilisation d’un combustible plus humide, on perdrait l’énergie disponible pour sécher les crus
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Description du projet - avancement
Ce qui a été fait
À faire
Études faisabilité économiques / techniques
Ingénierie du détail : sélection des équipements
Design détaillé
Achat des équipements
Installation de la plupart des équipements
Livraison du ventilateur
Installation finale
Démarrage et mise en marche
Optimisation du procédé
Fin prévue du projet : Août 2014
Mai 2014
QUESTIONS ?
18 Mai 2014
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