Récupération énergétique d air chaud à la cimenterie de Saint- Constant

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1 Usine de St-Constant Récupération énergétique d air chaud à la cimenterie de Saint- Constant Lilian Pachon, ing Keyvan Naraghi, ing, Ph.D, MBA 8 mai 2014

2 Agenda Lafarge et cimenterie de St-Constant Production du ciment Énergie dans la cimenterie Broyage et séchage du cru Description du projet Questions 2

3 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

4 Cimenterie de St-Constant Construite en 1967, et agrandie en fours longs à voie sèche 2 carrières actives 8 types de ciment Capacité d environ 1, t de ciment

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 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. 5

6 Schéma de la production du ciment EXTRACTION DE LA PIERRE Carrière Concassage 1 2 Préhomogénéisation 4 Silos D homogénéisation 3 BROYAGE DU CRU 5 CUISSON Four Combustibles 6 BROYAGE DU CLINKER 7 EXPÉDITIONS Ensachage Silos expéditions Silos ciment réserves 6

7 Utilisation annuelle de l énergie dans la cimenterie 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 7

8 Exemples de projets récents d économie énergétique 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) 8

9 Broyage et séchage du cru 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

10 Broyage et séchage du cru 10

11 Séchage du cru situation actuelle 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). 11

12 Séchage combustible pulvérisé (CP) 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. 12

13 Projet récupération d énergie Gaz naturel Récupération de la chaleur du refroidisseur de clinker pour le séchage du cru afin de diminuer la consommation du gaz naturel 13

14 Description du projet - général 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 CO 2 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 14

15 Description du projet nouveaux équipements 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 15

16 Description du projet risques 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 16

17 Description du projet - avancement Ce qui a été fait Études faisabilité économiques / techniques Ingénierie du détail : sélection des équipements Design détaillé Achat des équipements Installation de la plupart des équipements À faire Livraison du ventilateur Installation finale Démarrage et mise en marche Optimisation du procédé Fin prévue du projet : Août

18 QUESTIONS? 18