Efficacité énergétique dans l industrie Les nouvelles technologies et les activités de Gaz de France

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1 Efficacité énergétique dans l industrie Les nouvelles technologies et les activités de Gaz de France By Philippe BUCHET Philippe.buchet@gazdefrance.com RESEARCH AND DEVELOPMENT DIVISION AFG congrès- septembre 2007

2 Plan de la présentation Le Contexte Industriel Les technologies disponibles Quelques exemples industriels L offres de Services de Gaz de France IES «Industrie EnergY services» Conclusions et perspectives

3 Les économies d énergie : ressources L essentiel de la production et consommation d énergie repose sur les combustibles fossiles : pétrole, gaz naturel et charbon Consommation du GN dans le secteur industriel européen : 39 % Réserves limitées : Tensions croissantes sur la production vs consommation Tensions croissantes sur les marchés et donc les prix Augmentation de l efficacité énergétique Réduction de la part énergétique dans le coût de revient du produit Baisse de la demande et de la consommation Beaucoup de domaines utilisent des foyers industriels Améliorer leur efficacité effet sur conso. globale en GN (Notion : Développement Durable de l activité )

4 Les principaux objectifs de la maîtrise de la demande en énergie( MDE) Économie d énergie Augmentation de l efficacité énergétique des procédés thermiques Optimisation des procédés (régulation, mode de production et des pratiques opératoires) Mise en place du meilleur mix énergétique Réduction de la pollution CO2 NOx; Sox.

5 Économies d énergie: les technologies possibles La récupération de chaleur Préchauffage de l air de combustion par l enthalpie résiduelle des produits de combustion Par un échangeur centralisé (récupérateur ou régénérateur) Par des échangeurs décentralisés sur chaque brûleur (brûleurs autorécupérateurs, régénératifs ou auto-régénératifs)

6 Économies d énergie: les technologies possibles La combustion sans Flamme (HITAC FLAMELESS) Le couplage de brûleurs très bas NOx et Régénératifs Teneur locale en oxygène très faible dans la zone de combustion due à : Injections distantes et parallèles du combustible et du comburant Forte impulsion créant une forte recirculation des produits de combustion dans l enceinte Air Recirculation Recirculation Produits de combustion Chaleur process III AIR AIR GAZ GAZ Recirculation Recirculation Gaz naturel I II (Wünning and Wünning 1995)

7 Oxydation sans Flamme - Propriétés de ce type de combustion Flamme «invisible» Grande homogénéité de température dans l enceinte Transfert amélioré à la charge Formation d oxydes d azote réduite Bruit moindre Mode conventionnel Conventional mode Mode Flameless oxydation combustion sans flamme (Milani )

8 Économies d énergie: les technologies possibles La combustion Oxy-combustibles Et à venir Réduction des volumes de fumées (pertes thermiques fatales réduites) Réduction des émissions de NOx Difficultés: Prix O2; Refonte des designs fours ou process La combustion en air synthétique (FGR recycling interne ou externe) Objectif : réaliser des fumées très concentrées en CO2 pour en faciliter le captage Actuellement objet de projets R&D Le Chemical looping Objectif : réaliser des fumées très concentrées en CO2 pour en faciliter le captage Apport de l oxygène comburant via un média (oxydes métalliques) Bien adapté pour les chaudières -En développement

9 Économie d énergie et rendements de combustion 100 Comparaison des Rendements de Combustion (Gaz naturel moyen, 10% d'excès d'air) 90 Rendement de combustion (% sur PCI) Fusion de l'aluminium Combustion en air froid Combustion en O2 pur Combustion régénérative en air Fours pour la fusion d'aluminium Fours de réchauffage de l'acier Fusion de l'acier Combustion régénérative en air 30 Combustion en O2 pur Combustion en air Température des fumées ( C)

10 Économies d énergie: Autres technologies possibles La révision des schémas usines (ex: production de vapeur, ventilation et chauffage des locaux, spécialisation d énergie par atelier, ) La récupération d énergie sur les résidus de production Recyclage (Gaz process, biogaz, Boues, bois, ) Récupération par oxydation-thermique de résidus ( COV, Boues, ) Modification du mix énergétique (Conversion partielle Fioul/gaz ou électricité /gaz) Et à venir ou en développement La production décentralisée d énergie (biogaz, syngaz ) Gazéification de la biomasse (bois, boues ) Méthanisation de la biomasse (résidus de production, boues ) Le couplage des EnR dans le système énergétique des usines

11 Quelques exemples de réalisations : Brûleurs régénératifs ou Oxydation sans Flamme dans le domaine de la sidérurgie En France (réalisations avec un accompagnement Gaz de France) : Four cloche de réchauffage de bobines d acier (sous H2 pur) Arcelor 50% de gain de rendement thermiques Modification d un four de réchauffage de billettes à longerons réfractaires (Unimétal) en 1988 : +59% en productivité, - 34% en consommation spécifique Augmentation de la capacité d un four à sole tournante de réchauffage de billettes d acier par échangeur régénératif continu (Valti) : -20% en consommation spécifique, +33% en production maximale Construction d un four de forge neuf à sole mobile équipé de brûleurs auto-régénératifs (Forcast) : -50% d émissions de CO2, NOx<250 mg/nm3 à 3% d O2

12 Quelques exemples de réalisations : La combustion à l oxygène ou Oxy-Combustion Conversion d un four de fusion de verre de bouteille- Verrerie du Languedoc 10 Brûleurs Air Liquide Glass FC, Tirée : 360 t/j sans boosting, Calcin : 60 %, Oxygène : VSA pureté de 93 % Réduction de consommation spécifique. ( 32%) Réduction des émissions de NOx (50 à 75 %) En fonction de la qualité de l oxygène

13 Gaz de France IES Industrie EnergY Services Services pour une utilisation Durable de l énergie Gaz de France Votre partenaire pour optimiser l efficacité énergétique de vos unités industrielles RESEARCH AND DEVELOPMENT DIVISION AFG congrès- septembre 2007

14 Gaz de France IES Industrie EnergY Services Haut niveau de compétences: 20 ans de services et travaux R&D dans l optimisation énergétique des procédés industriels Notre mission: Accompagner au delà du diagnostic et du conseil et dans la durée, nos clients industriels, dans la mise en œuvre industrielle de nos préconisations en matière de Maîtrise de la Demande en Énergie (MDE) sur leurs procédés et utilités thermiques Notre offre de service, aider les industriel à : Trouver les solutions pour réduire le coût global (énergie et environnement) de leurs procédés et les utilités thermiques Respecter les obligations réglementaires (thermique et environnementale) Réduire l impact du coûts de l énergie en optimisant le Ratio (KWh/tonne produite) Développer des solutions innovantes en matière d efficacité énergétique adaptées à vos besoins

15 Gaz de France IES Industrie EnergY Services Un réseau de compétences à vos côtés Direction de la Recherche Projets spéciaux et Recherche 5 IES Diagnostics AMO Aide à la décision Études de faisabilité 1 100% 50% 0% 2 Cofathec PROJIS Bureau d études spécialisés thermique et environnement 4 3 COFATHEC ADF Maintenance / Exploitation Offre globale Neu2M Ventilation

16 Gaz de France IES Industrie EnergY Services - Organisation Des compétences sectorielles Mécanique, fusion et travail des Métaux Verre, Céramique, Matériaux IAA et agriculture Papier-Carton Chimie, plasturgie Textile, bois, cuir Industries générales Tertiaire Des compétences transverses Systèmes de combustion Vapeur (production et réseaux), Cogénération Chauffage des liquides, Conditionnement d'ambiance, Séchage, Environnement Réglementation, Sécurité Réseaux intérieurs d usine Electricité

17 Conclusions et perspectives Des technologies disponibles et pour certaines éprouvées (références industrielles) La récupération d énergie (récupérative ou régénérative) L oxydation sans flamme L oxy-combustion Des technologies en développement La combustion en air synthétique (FGR recycling interne ou externe Le chemical looping Des solutions énergétiques innovantes Récupération d énergie via une valorisation des résidus de production (boues, gaz procédés, ) Production décentralisée d énergie (Gazéification de la biomasse ) Couplage EnR- énergies fossiles Des compétences et outils de dimensionnement à votre disposition pour étudier les solutions optimales et les mettre en œuvre

18 Merci pour votre attention