Aide à l application des Meilleures Technologies Disponibles (MTD) pour les unités de découpe et de transformation des viandes Annexes au guide Septembre 2010 Contact : Pierre-Henry DEVILLERS Pôle Environnement ADIV 10 rue Jacqueline Auriol 63039 CLERMONT-FD ph.devillers@adiv.fr Tel : 04.73.98.53.80
Sommaire ANNEXE 1 : MTD PROPOSEES PAR LE BREF «EFFICACITE ENERGETIQUE» (BREF ENE)... 3 ANNEXE 2 : MTD RELATIVES AUX SYSTEMES DE REFROIDISSEMENT INDUSTRIEL... 7 1. DEFINITION ET CHAMP D APPLICATION... 8 2. SYSTEMES DE REFROIDISSEMENT UTILISES... 9 3. ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX LIES AUX SYSTEMES DE REFROIDISSEMENT... 10 4. MEILLEURES TECHNIQUES DISPONIBLES POUR LES SYSTEMES DE REFROIDISSEMENT INDUSTRIELS... 13 4.1. L approche MTD... 13 4.2. Gestion intégrée de la chaleur... 15 4.3. Réduction de la consommation d énergie... 19 4.4. Réduction des besoins en eau... 19 4.5. Réduction de l entraînement d organismes... 22 4.6. Réduction des émissions dans l eau... 22 4.7. Réduction des émissions dans l air... 27 4.8. Réduction des émissions sonores... 27 4.9. Réduction du risque de fuites... 28 4.10. Réduction du risque biologique (en particulier Légionellose)... 30 5. RECOMMANDATIONS ET LIMITATIONS... 30 6. GLOSSAIRE DE LA PARTIE REFROIDISSEMENT (A MODULER EN FONCTION DES MODIFICATIONS POSSIBLES APPORTEES A CETTE PARTIE)... 30 ANNEXE 3 : MTD RELATIVES AUX PRINCIPES GENERAUX DE SURVEILLANCE PROPOSEES PAR LE BREF MON... 34 1. OBJET DU BREF... 35 2. RESUME SOUS LA FORME DU QQOQCC... 35 3. RECOMMANDATIONS... 35 4. UNE APPROCHE FONDEE SUR L ANALYSE DES RISQUES... 36 5. PRISE EN COMPTE TOTALE DES EMISSIONS... 36 5.1. Emissions totales... 36 5.2. Emissions Fugaces et Diffuses (DFE)... 38 5.3. Emissions exceptionnelles... 38 5.4. Recommandations sur les valeurs mesurées... 39 6. CHAINE DE PRODUCTION DE DONNEES... 41 7. LES DIFFERENTES APPROCHES DE LA SURVEILLANCE... 41 8. EVALUATION DE LA CONFORMITE... 42 9. RAPPORT DES RESULTATS DE SURVEILLANCE... 45 10. COUT DE LA SURVEILLANCE... 46 11. GLOSSAIRE DE LA PARTIE MON (A MODULER EN FONCTION DES MODIFICATIONS POSSIBLES APPORTEES A CETTE PARTIE).. 46 ANNEXE 4 : MTD CONCERNANT LE STOCKAGE DES MATIERES DANGEREUSES OU EN VRAC PROPOSEES PAR LE BREF ESB... 49 ANNEXE 5 : MTD CONCERNANT PAR LES ASPECTS ECONOMIQUES ET EFFETS MULTIMILIEUX PROPOSEES PAR LE BREF ECM PERMETTANT DE POSITIONNER CES INSTALLATIONS VIS-A-VIS DES MTD... 55
Annexe 1 : MTD proposées par le BREF «efficacité énergétique» (BREF ENE) Guide v.00 Annexe 1 : MTD concernant l efficacité énergétique 3 / 64
Général Tableau 1 : techniques prises en compte pour la détermination des MTD en matière d efficacité énergétique Description des MTD Moyens à mettre en œuvre Mettre en œuvre un système de gestion de l'efficacité énergétique (SGE) Réaliser une amélioration environnementale continue Déterminer les aspects pertinents d'une installation en matière d'efficacité énergétique et les possibilités d'économies d'énergie au moyen d'un audit Définir une politique d'efficacité énergétique pour l'installation par la direction Planifier et fixer des objectifs Former et sensibiliser le personnel et mettre en place des procédures Vérifier les performances (surveillance et mesurage) et prendre des mesures correctives Mettre au point des techniques permettant d'économiser l'énergie et suivre les progrès Réexaminer le système de gestion de l'efficacité énergétique Accompagner éventuellement des mesures suivantes : - Publier régulièrement un relevé d'efficacité énergétique permettant une comparaison annuelle avec les objectifs - Valider en externe le système de gestion et la procédure d'audit - Mettre en œuvre un système volontaire de gestion de l'efficacité énergétique reconnu au niveau national ou international Réduire constamment l'incidence sur l'environnement d'une installation en programmant les actions et les investissements de manière intégrée et à court, moyen et long termes Déterminer les aspects suivants : - type et quantité d'énergie utilisée dans l'installation, dans les systèmes qui la composent et dans les différents procédés - équipements consommateurs d'énergie, et type et quantité d'énergie utilisée dans l'installation - possibilités d'économies d'énergie - possibilités d'utilisation d'autres sources d'énergie plus efficaces - possibilités d'application de l'énergie excédentaire à d'autres procédés - possibilité d'améliorer la qualité de la chaleur - les possibilités d'optimisation de la récupération d'énergie au sein de l'installation et/ou avec une tierce partie Réaliser une approche systémique de la gestion de l'énergie Fixer et réexaminer les objectifs et les indicateurs d'efficacité énergétique Réaliser une analyse comparative Prendre en compte l'efficacité énergétique au stade de la conception Intégrer les différents procédés ensemble procédés Utiliser des méthodes ou outils appropriés pour faciliter la mise en évidence et la quantification des possibilités d'économies d'énergie Définir les indicateurs d'efficacité énergétique appropriés et mesurer leur évolution dans le temps ou après mise en œuvre de mesures d'efficacité énergétique Définir et consigner les limites associées aux indicateurs et les facteurs susceptibles d'entraîner une variation de l'efficacité énergétique des procédés Réaliser des comparaisons systématiques et régulières par rapport à des référentiels sectoriels, nationaux ou régionaux Intégrer l efficacité énergétique dans la procédure d'appel d'offres Mettre au point ou sélectionner les techniques d'efficacité énergétique Faire appel à un expert en énergie Déterminer les parties qui influeront le plus sur la consommation énergétique future pour optimiser l'intégration de l'efficacité énergétique au stade de la conception Optimiser l'utilisation de l'énergie par plusieurs procédés ou systèmes au sein de l'installation, ou avec une tierce partie Guide v.00 Annexe 1 : MTD concernant l efficacité énergétique 4 / 64
Applicable à un système donné Description des MTD Maintenir la dynamique des initiatives en matière d'efficacité énergétique Maintenir l'expertise Avoir une bonne maîtrise des procédés Maintenir en vue d'optimiser l'efficacité énergétique Surveillance et mesurage Optimiser la combustion Optimiser les systèmes vapeur Optimiser la récupération de chaleur Optimiser la cogénération Optimiser l'alimentation électrique Optimiser les sous-systèmes entraînés par moteur électrique Moyens à mettre en œuvre Mettre en œuvre un système spécifique de gestion de l'énergie Comptabiliser les consommations et les réductions d'énergie sur la base de valeurs réelles Créer des centres de profit en matière d'efficacité énergétique Créer de nouvelles façons d'appréhender les systèmes de gestion existants Avoir recours à des techniques de gestion des changements organisationnels Recruter du personnel qualifié et/ou former le personnel. Rendre disponible périodiquement le personnel pour effectuer des contrôles programmés ou spécifiques Partager les ressources internes entre les sites Avoir recours à des consultants dûment qualifiés pour les contrôles programmés Externaliser des systèmes et/ou fonctions spécialisés Mettre en place des systèmes pour faire en sorte que les procédures soient connues, bien comprises et respectées Connaitre, optimiser, surveiller et étayer par des enregistrements les principaux paramètres de performance Définir clairement les responsabilités Etablir un programme structuré de maintenance Faciliter le programme de maintenance par des systèmes appropriés d'archivage des données et par des tests de diagnostic Mettre en évidence les éventuelles pertes d'efficacité énergétique ou les possibilités d'amélioration Détecter les défectuosités susceptibles d'influer sur la consommation d'énergie, et y remédier dès que possible Etablir et maintenir des procédures documentées pour surveiller et mesurer régulièrement les principales caractéristiques des opérations et activités qui peuvent avoir un impact environnemental significatif Se référer principalement au BREF sectoriel ou au BREF spécifique aux grandes installations de combustion ; sinon optimiser le système par une ou plusieurs des techniques décrites dans le BREF ENE en fonction de leur applicabilité Se référer principalement au BREF sectoriel, sinon, optimiser selon les méthodes décrites, la conception du système vapeur, les procédures opératoires, les contrôles, la génération de vapeur, la distribution de la vapeur et sa récupération Réaliser une surveillance périodique de l'efficacité Réaliser une prévention efficace de l'encrassement ou un nettoyage Rechercher les possibilités de cogénération, au sein de l'installation et/ou en dehors de celle-ci (avec une tierce partie) Augmenter la puissance suivant les exigences du distributeur d'électricité locale, en recourant à des techniques telles que celles qui sont décrites dans le BREF ENE, en fonction de leur applicabilité Contrôler l'alimentation électrique pour vérifier la présence de courants harmoniques et appliquer des filtres le cas échéant Optimiser l'efficacité de l'alimentation électrique (cables et transformateurs) en recourant aux techniques décrites dans le présent document, en fonction de leur applicabilité Optimiser l'ensemble du système dans lequel le ou les moteurs s'intègrent Puis, optimiser le ou les moteurs du système en fonction des impératifs de charge nouvellement définis, par une ou plusieurs des techniques décrites, en fonction de leur applicabilité Guide v.00 Annexe 1 : MTD concernant l efficacité énergétique 5 / 64
Description des MTD Optimiser les systèmes à air comprimé Optimiser les systèmes de pompes Optimiser les systèmes CVC (chauffage, ventilation et climatisation) Optimiser l'éclairage Optimiser les procédés de séchage, séparation et concentration. Moyens à mettre en œuvre Enfin, optimiser alors les moteurs restants suivant les techniques décrites et en fonction de critères tels que ceux définis ciaprès: - remplacer en priorité les moteurs tournant plus de 2 000 heures par an; - les moteurs électriques commandant une charge variable qui fonctionnent à moins de 50 % de leur capacité plus de 20 % de leur temps de fonctionnement et qui sont utilisés plus de 2 000 heures par an mériteraient sans doute d'être équipés d'un variateur de vitesse. Optimiser les systèmes à air comprimé, par une ou plusieurs des techniques décrite en fonction de leur applicabilité Optimiser les systèmes de pompes, par une ou plusieurs des techniques décrite en fonction de leur applicabilité Optimiser les systèmes CVC, par une ou plusieurs des techniques décrite en fonction de leur applicabilité Optimiser l'éclairage à air comprimé, par une ou plusieurs des techniques décrite en fonction de leur applicabilité Optimiser les procédés de séchage, séparation et concentration, par une ou plusieurs des techniques décrite en fonction de leur applicabilité Guide v.00 Annexe 1 : MTD concernant l efficacité énergétique 6 / 64
Annexe 2 : MTD relatives aux systèmes de refroidissement industriel Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 7 / 64
1. Définition et champ d application On entend par "systèmes de refroidissement industriel" des systèmes destinés à extraire le trop-plein de chaleur d'un fluide par échange calorique avec de l'eau ou de l'air, de manière à abaisser la température de ce fluide à la température ambiante. Les MTD applicables à des systèmes de refroidissement auxiliaires de procédés industriels exploités sont analysées dans des conditions normales sans toutefois prendre en compte la sécurité du procédé. Elles répondent à une approche intégrée consistant à examiner les performances environnementales du système de refroidissement par rapport aux performances environnementales globales d'un procédé industriel. Ainsi seuls les aspects liés à la performance environnementale peuvent être traités, son but n'étant pas de sélectionner, de disqualifier ou d'habiliter l'un ou l'autre des systèmes utilisés. Les performances environnementales d'un procédé de refroidissement dépendent en grande partie du choix et de la conception du système. Pour les nouvelles installations, l'approche est axée sur la prévention des émissions (choix d'une configuration, conception, construction d'un système de refroidissement adapté). Pour les installations existantes, l'accent est surtout mis sur l'optimisation du fonctionnement et sur les circuits de contrôle/commande, l'approche MTD peut être considérée comme un but à long terme compatible avec un remplacement cyclique des équipements d'installations existantes. Le refroidissement étant un élément essentiel de nombreux procédés industriels, il prend part au système global de gestion de l'énergie (environnement, rapport coût/efficacité). Les MTD doivent avant tout tenir compte du rendement énergétique global du procédé industriel avant de prendre des mesures pour optimiser le système de refroidissement : réduction de la quantité de chaleur non récupérable adoption de programmes d'économie d'énergie intégrés échange d'énergie entre les différentes unités du site industriel ou avec l extérieur (réseau de chauffage urbain, serres agricoles, ). Le rejet dans l'atmosphère peut constituer la seule solution lorsqu'il n'existe aucun moyen de récupérer et de réutiliser la chaleur. Le choix d'un système de dissipation de la chaleur repose sur un certain nombre de paramètres décrits dans le tableau, page suivante : Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 8 / 64
Tableau 1 : Paramètres entrant dans le choix d un système de refroidissement Paramètres Eléments ou contraintes à prendre en compte température du procédé Le type de refroidissement nécessité capacité de refroidissement nécessaire par le processus phases de démarrage ou d arrêt efficacité, fiabilité et coût (réduction des pertes) climat local (températures sèches et humides) présence d eau de refroidissement et d eau réceptrice La situation du site industriel place disponible sensibilité de la zone aux émissions consommation d eau consommation d énergie rejet de chaleur émissions d additifs Les critères environnementaux milieux de réception (eau, air, zones industrielle ou résidentielle) captage d organismes vivants (ex/poissons) niveau sonore fuites Il s'agit de choisir le matériel et les équipements adéquats pour réduire la maintenance, faciliter le fonctionnement du système de refroidissement et respecter les exigences environnementales. Il est à noter que l'impact du système sur l'environnement est moins important lorsque l'on parvient à réduire la quantité et le niveau de chaleur à dissiper. Les principes des MTD peuvent également être appliqués aux systèmes de refroidissement existants. On peut adopter - sans en abuser - des solutions techniques, par exemple changer la technique de refroidissement ou modifier l'équipement existant ou les produits chimiques utilisés. 2. Systèmes de refroidissement utilisés On distingue la chaleur non récupérable présentant un niveau de température faible (10-25 C), moyen (25-60 C) et élevé (60 C). En général, le refroidissement par voie humide est appliqué en présence de faible température et le refroidissement sec à des niveaux de température élevés. Il n'y a pas de technique de prédilection pour les températures moyennes, pour lesquelles différentes configurations sont possibles. Les systèmes de refroidissement sont fondés sur les principes de la thermodynamique. Ils facilitent les échanges de chaleur entre le fluide de procédé et le réfrigérant ainsi que le rejet de la chaleur non récupérable dans l'environnement. Les systèmes de refroidissement industriel peuvent être classés selon leur conception et le type de réfrigérant utilisé : eau ou air ou une combinaison des deux. Les échangeurs de chaleur améliorent l'échange de chaleur entre le fluide de procédé et le réfrigérant. Le réfrigérant transporte la chaleur dans le milieu ambiant. Dans les systèmes en circuit ouvert, le réfrigérant est en contact avec le milieu ambiant. Dans les systèmes en circuit fermé, le réfrigérant ou le fluide de procédé circule dans des tubes ou des serpentins et il n'est pas en contact direct avec l'environnement. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 9 / 64
Note : ne sont pas présentés dans ce BREF : les systèmes de refroidissement de contact direct (à ne pas confondre avec les systèmes directs/indirects) car ils dépendent fortement du procédé industriel, les systèmes à passage unique avec condenseurs barométriques où un flux de gaz est refroidi directement avec une dose d eau (systèmes utilisant les techniques du vide ou des agents frigorigènes spécifiques) principalement utilisés en industrie agroalimentaire. Les principaux systèmes de refroidissement industriels et leurs caractéristiques sont décrits dans le tableau suivant (pour plus de détails, voir le chapitre 2 du BREF «Systèmes de refroidissement industriels») : Tableau 2 : Exemple de systèmes de refroidissement et caractéristiques (Source BREF «Systèmes de refroidissement industriels») Système de refroidissement Milieu de refroidissement Principale technique de refroidissement Température minimale de fin du procédé ( C) (4) Ouvert à passage unique direct Eau Conduction/Convection 18-20 Ouvert à passage unique Eau Conduction/Convection 21-25 indirect Ouvert aéroréfrigérant direct Eau (1) / Air (2) Evaporation (3) 27-31 Ouvert aéroréfrigérant indirect Eau / Air Evaporation 30-36 Par voie humide en circuit Eau / Air Evaporation + Convection 28-35 fermé Par air sec en circuit fermé Air Convection 40-45 Hybride ouvert Eau / Air Evaporation + Convection 28-35 Hybride fermé Eau / Air Evaporation + Convection 28-35 (1) eau = agent de refroidissement secondaire en grande partie recyclé. L eau d évaporation transfère la chaleur dans l air (2) air = moyen de refroidissement dans lequel la chaleur est transférée dans l environnement (3) évaporation = principal moyen de refroidissement. La chaleur est également transférée par conduction/convection mais avec un ratio moins important (4) ces températures finales pouvant être atteintes dépendent du climat du site : celles-ci sont données pour un climat européen tempéré (température de bulbe humide/sec de 30 C/21 C et une température maximale de l eau de 15 C) 3. Aspects environnementaux liés aux systèmes de refroidissement Les aspects environnementaux sont propres aux différents systèmes décrits au chapitre précédent. Les principaux impacts concernés sont : la consommation directe et indirecte d énergie les besoins en eau l entraînement potentiel de poissons et autres organismes les émissions dans la surface de l eau de chaleur ou d additifs les émissions directes dans l air la formation de panache l émission de bruit les risques de fuites les risques microbiologiques et sanitaires les résidus potentiels Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 10 / 64
Tous les problèmes ne revêtent pas la même importance selon le système rencontré ; ainsi la formation de panache ne joue aucun rôle dans les systèmes de refroidissement par voir sèche. Le tableau 3 suivant permet d avoir un aperçu rapide des impacts en fonction des différents systèmes de refroidissement rencontrés. Il peut constituer une première base qualitative lors de la rédaction de demande d autorisation pour laquelle un système de refroidissement est concerné. A noter cependant que le caractère et le niveau des émissions dans l environnement ne sont pas uniquement le résultat de la configuration du système de refroidissement utilisé, mais dépendent en grande partie du fonctionnement du système et de la gestion des ressources nécessaires. Dans de nombreux cas où les systèmes sont déjà en place, les options d amélioration seront limitées par rapport à la mise en place d installations entièrement nouvelles. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 11 / 64
Systèmes de refroidissement A passage unique-circuit direct A passage unique-circuit indirect Tour ouverte par voie humide circuit direct Tour ouverte par voir humide circuit indirect Tour ouverte par voie humide/sèche Tour par voie humide circuit fermé Par voie sèche en circuit fermé Par voie sèche/humide en circuit fermé Tableau 3 : Impacts environnementaux des différents systèmes de refroidissement (Source BREF «Systèmes de refroidissement industriels») Entraînement Emissions Formation Risques Consommation Besoins Emissions dans Emissions Risques des poissons directes de microbiologiques d énergie directe en eau l eau de surface de bruit de fuites (2) dans l air panache et sanitaires ( 3.2) (1) ( 3.3) ( 3.3) Faible ++ + Chaleur ( 3.3) ++ Faible ++ + ++ + + Additifs ( 3.4) + (biocides) + (biocides) - - Faible + (3) + + - - Faible + (3) Résidus ( 3.5) ( 3.5) ( 3.6) ( 3.7) ( 3.7) ( 3.8) - - - - - - ++ - - / Faible - - - - - - Faible - - / Faible Faible (dans le panache) Faible (dans le panache) + (6) + (6) + + + + -- / Faible + + Faible + + + Faible - - Faible Faible (3) - - (5) + Faible? + + + - - - - Faible Faible (4) (dans le panache) - - + ++ - - - - - - - - Faible - - ++ Faible - - - - + faible - - - - Faible (3) Faible - - Faible Faible Faible Faible Légende : (1) paragraphes du BREF (2) et autres espèces (3) biocides, anti-calaminage, anti-corrosion (4) potentiellement en cas de fuite (5) s il fonctionne correctement pas de problème (6) par déchet on désigne la boue provenant de la prise d eau et de la décarbonisation - - : aucun/pas important ; Faible : importance inférieure à la moyenne ; + : important ; ++ : extrêmement important Faible Faible - - / Faible Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 12 / 64
4. Meilleures techniques disponibles pour les systèmes de refroidissement industriels 4.1. L approche MTD Une approche horizontale permettant de définir la MTD pour les systèmes de refroidissement Dans une approche horizontale, on part du principe que les aspects environnementaux des techniques appliquées et des mesures de réduction associées peuvent être évalués et qu une MTD générique peut être identifiée indépendamment du processus industriel dans lequel ces techniques seront appliquées. Les systèmes de refroidissement industriels sont une partie intégrante du processus industriel à refroidir et sont utilisés dans de nombreux secteurs industriels dans le cadre de l'ippc. Par conséquent, il existe un grand nombre d'applications, de techniques et de pratiques opérationnelles. De plus, le caractère thermodynamique du processus entraîne de nombreuses variations de performance et a des impacts différents sur l environnement. En raison de ces variations, on peut difficilement comparer les techniques amenant à des conclusions générales sur la MTD. L identification d une approche générale de prévention est possible, sur la base de l expérience pratique acquise dans la réduction des émissions des systèmes de refroidissement Une approche préventive Dans cette approche préventive, ou approche MTD primaire, on fait tout d abord attention au processus à refroidir. La conception et la construction du système de refroidissement sont essentielles dans une deuxième étape, et notamment pour les nouvelles installations. Enfin, les changements de matériel et la façon dont le système de refroidissement devrait fonctionner sont importants à étudier, notamment pour les nouvelles installations, mais également dans les systèmes existants où les options technologiques sont considérablement limitées et coûteuses. Il faut effectuer des évaluations soigneuses au cas par cas. Une approche itérative L approche MTD est décrite séparément pour chaque problème environnemental et pour chaque technique en prenant en compte les effets croisés potentiels. Cette approche est représentée de façon schématique au schéma de la page suivante. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 13 / 64
Figure 1 : structure de répartition montrant les facteurs impliqués dans la détermination de la MTD pour les systèmes de rejet de la chaleur résiduelle [ source : BREF Refroidissement] Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 14 / 64
Le processus itératif comprend les étapes suivantes : identification des principaux problèmes environnementaux posés par le processus ; l augmentation de l efficacité énergétique (amélioration de l'efficacité énergétique globale du processus) est mise en évidence dans le processus de refroidissement ainsi que la réduction des émissions à la surface de l eau en optimisant le conditionnement de l eau de refroidissement ; étude des techniques les plus pertinentes pour répondre à ces principales questions ; identification des meilleurs niveaux de performances environnementales sur la base des données disponibles dans l'union européenne et dans le monde entier ; dans la plupart des cas, les niveaux de performance sont considérés comme propres à chaque installation. examen des conditions avec lesquelles les niveaux de performance ont été atteints ; tels que les coûts, les effets croisés, les principales forces motrices impliquées dans la mise en œuvre de ces techniques ; en général, les indications tarifaires des techniques dans les systèmes de refroidissement ont été analysées dans une moindre mesure. sélection des meilleures techniques disponibles (MTD) et des niveaux d'émission et/ou de consommation associés pour ce secteur de façon générale, conformément à l'article 2(11) et à l'annexe IV de la Directive. 4.2. Gestion intégrée de la chaleur Le refroidissement des procédés industriels fait partie de la gestion énergétique des installations industrielles et est étroitement lié en terme de performance à la configuration du système dans lequel il est intégré, l un agissant sur l autre et réciproquement. Cette gestion intégrée est basée sur quatre leviers d actions : refroidissement industriel = gestion thermique réduction de la décharge thermique choix du système de refroidissement en fonction des exigences du procédé choix du système de refroidissement en fonction des exigences du site Le tableau 4 résume les principaux éléments de cette gestion intégrée de la chaleur. Les tableaux suivants donnent des exemples appliqués au procédé (tableau 5) et au site (tableau 6) Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 15 / 64
Tableau 4 : gestion intégrée de la chaleur Leviers d actions Approche MTD Applications Restrictions et Recommandations Toutes les intégrée point de départ de installations Gestion thermique la MTD des systèmes de Comparaison refroidissement d alternatives Réduction du niveau de décharge thermique Système de refroidissement et exigences du procédé Système de refroidissement et exigence du site Préventive sur le procédé industriel visant à réduire les besoins de décharge de chaleur et à ré-utiliser celleci Comparative entre différentes alternatives Comparative entre différents sites si la capacité de décharge thermique est connue Installations nouvelles & Installations existantes Sélection d un système de refroidissement Sélection du site avec disponibilité requise de l eau de refroidissement Maintien de l équilibre entre les impacts directs (réduction des émissions) et indirects (modification de l efficacité énergétique) Mais absence de ratio minimum entre les deux pouvant conduire à définir des MTD L évaluation de la capacité thermique requise ne peut être une MTD que si elle résulte de l optimisation interne et externe et des options disponibles pour la réutilisation des excédents de chaleur Les améliorations du fonctionnement des systèmes en place sont généralement plus efficaces en terme de coûts que l utilisation de nouvelles technologies et peuvent être considérées comme une MTD Difficile de faire une première caractérisation de MTD sans études approfondies permettant de comparer des performances environnementales sur la base d unité énergétiques comparables (kwe ou kwth) La modification de la technologie de refroidissement pour réduire l impact sur l environnement ne peut être considérée comme MTD que si l efficacité de refroidissement est maintenue au même niveau ou portée à un niveau plus élevé La caractéristique thermodynamique la plus importante est le facteur climatique décrit par les températures de bulbe sec et humide. Les autres caractéristiques sont l espace, la disponibilité en eau, les zones sensibles urbaines et industrielles. Pour les eaux souterraines le choix d un système de refroidissement à sec permettant la réduction de cette ressource en eau (apauvrissement des zones aquifères) peut être une MTD Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 16 / 64
Tableau 5 : Exemples de besoins du procédé et MTD Caractéristiques du Critères Approche primaire de la MTD Remarques procédé Niveau de chaleur évacuée élevé (> 60 C) Niveau moyen de chaleur évacuée (25-60 C) Niveau de chaleur évacuée faible (< 25 C) Niveau et capacité thermique faible et moyenne Substances dangereuses à refroidir impliquant un risque élevé pour l environnement La réduction de l utilisation de l eau et des substances chimiques améliore l efficacité énergétique globale Améliore l efficacité énergétique globale Améliore l efficacité énergétique globale Efficacité énergétique globale optimale avec économies d eau et réduction du panache visible Réduction du risque de perte (Pré-) refroidissement avec de l air sec L efficacité énergétique et la taille du système de refroidissement sont des facteurs de limitation Références au BREF Refroidissement Section 1.1/1.3 Pas évident Propre au site Section 1.1/1.3 Refroidissement de l eau Sélection du site Section 1.1/1.3 Système de refroidissement hybride et humide Système de refroidissement indirect Le refroidissement sec convient moins en raison de l'espace requis et de la perte d'efficacité énergétique globale Accepter une hausse dans l'approche Section 1.4 Section 1.4 et Annexe VI Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 17 / 64
Tableau 6 : Exemples de caractéristiques de site et MTD Caractéristiques Critères Approche primaire de la MTD Remarques Références au BREF du site Avec les températures de bulbe sec et de bulbe Évaluer la variation dans les Température de conception humide, le refroidissement par air sec a Climat températures de bulbe sec et de Section 1.4.3 requise généralement une efficacité énergétique plus bulbe humide faible Espace Disponibilité de l eau de surface Sensibilité de la masse d eau de réception pour les charges thermiques Disponibilité restreinte des eaux souterraines Zone côtière Besoins propres au site Surface sur site réduite (Pré-assemblé) Constructions de type plafond Se limite à la taille et au poids du système de refroidissement Section 1.4.2 Disponibilité restreinte Systèmes à circulation forcée Faisable par voie humide, sèche ou hybride Section 2.3 et 3.3 Satisfaire la capacité pour traiter la charge thermique Réduction de l utilisation des eaux souterraines Capacité importante > 10 MWth En cas d obligation de réduction du panache et la hauteur de tour réduite - Optimiser le niveau de réutilisation du thermique - Utiliser les systèmes à re-circulation forcée - Sélection du site (nouveau système de refroidissement) Refroidissement par l air si aucune autre source d eau alternative n est disponible Systèmes à passage unique Appliquer un système de refroidissement hybride Section 1.1 : Accepter la pénalité énergétique Section 3.3 Éviter le mélange de panache thermique local à côté du point d arrivée, ex. par extraction profonde de l eau au dessous de la zone de mélange en utilisant la stratification de la température Accepter la pénalité énergétique Section 1.2.1 / Section 3.2 /Annexe XI.3 Ch.2 Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 18 / 64
4.3. Réduction de la consommation d énergie Dans la phase de conception d un système de refroidissement la MTD repose sur : la réduction de la résistance à l eau et au débit d air l utilisation d un matériel hautement efficace et consommant peu d énergie la réduction de matériel exigeant une grande quantité d énergie l utilisation d un traitement de l eau de refroidissement optimisé dans les systèmes à passage unique et les tours de refroidissement humides (surfaces propres, absence de calaminage, d encrassement ou de corrosion) Pour les procédés nécessitant d importantes capacités de refroidissement (> 10 MWth) l utilisation de systèmes de refroidissement à passage unique constitue une MTD. Ces systèmes peuvent être acceptés dans le cas de rivières ou d estuaires s ils remplissent les conditions suivantes : l extension du panache thermique dans l eau de surface laisse passer les migrations de poissons ; l arrivée d eau de refroidissement est conçue dans le but de réduire l entraînement des poissons ; la perte de chaleur n interfère pas avec d autres utilisateurs de l eau de surface de réception. Les principaux critères sont repris dans le tableau 7, page 20. 4.4. Réduction des besoins en eau Les options sont différentes selon qu on se situe en conception de nouveaux systèmes de refroidissement ou bien en utilisation de systèmes existants. Le refroidissement avec de l eau est le plus efficace. Pour les nouveaux systèmes, le choix du site et de la ressource en eau disponible sera un critère important. Dans le cas où la ressource en eau est limitée il faudra opter pour des systèmes mixtes consommant moins d eau. Pour les systèmes existants l effort devra porter sur l augmentation de la réutilisation thermique et l amélioration du fonctionnement du système pour réduire la quantité d eau utilisée. Les critères déterminant la MTD pour la réduction en eau sont repris dans le tableau 8, page 21. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 19 / 64
Tableau 7 : MTD visant à augmenter l efficacité énergétique globale Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Capacité de refroidissement importante Tous systèmes Efficacité énergétique globale Efficacité énergétique globale Sélectionner un site pour une option à passage unique Appliquer cette option pour un fonctionnement variable Tous systèmes Fonctionnement variable Modulation du débit d air/d eau Tous systèmes par voie humide Systèmes à passage unique Toutes les tours de refroidissement Surfaces propres circuit/échangeur Maintenir l efficacité de refroidissement Réduire la consommation énergétique spécifique Traitement optimisé de l eau et traitement de surface des tuyaux Éviter la re-circulation du panache d'eau chaude dans les rivières et le réduire dans les estuaires et les sites marins Utiliser des têtes de pompage et des ventilateurs avec une consommation énergétique réduite Références BREF Cf. Texte précédent Section 3.2 Identifier la plage de refroidissement requise Éviter la cavitation d instabilité dans le système (corrosion et érosion) Requiert une surveillance adéquate Section 1.4 Section 3.4 Annexe XII au Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 20 / 64
Tableau 8 : MTD pour la réduction des besoins en eau Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Tous les systèmes de refroidissement par voie humide Tous les systèmes de refroidissement par voie humide/sèche ainsi que les systèmes aéroréfrigérants Réduction du besoin de refroidissement Réduction de l utilisation de sources limitées Réduction de l utilisation de l eau Réduction de l utilisation de l eau en cas d obligation de réduction du panache et de hauteur de tour réduite Lorsque l eau (eau d appoint) n est pas disponible au cours du processus ou dans des zones très limitées (sécheresse) Réduction de l utilisation de l eau Optimisation de la réutilisation de la chaleur L utilisation des eaux souterraines n est pas une MTD Utilisation de systèmes de recirculation (aéroréfrigérants) Utilisation d un système de refroidissement hybride Utilisation du refroidissement par voie sèche Optimisation des cycles de concentration Propre au site en particulier pour les systèmes existants Différentes demandes de conditionnement de l eau Référence BREF Ch.1 Ch.2 Ch.2/3.3 Accepter les pénalités d énergie Ch.2.6/ 3.3.1.2 Accepter les pénalités d énergie Demande accrue du conditionnement de l eau telle que l utilisation d eau d appoint adoucie au Section 3.2 et 3.3 Annexe XII.6 Section 3.2 et section XI Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 21 / 64
4.5. Réduction de l entraînement d organismes La réduction d entraînement de poissons ou d autres organismes vivants dépend essentiellement des dispositifs de prise d eau. Aucune MTD générale n a pu être identifiée sur ce point car le choix d une technologie dépendra de la situation locale. La modification de systèmes existants est souvent coûteuse et l utilisation de tamis pose des problèmes ensuite de nettoyage également coûteux. Le Tableau 9 donne les principaux critères déterminant la réduction de l entraînement. Tableau 9 : MTD permettant la réduction de l entraînement Approche primaire de Pertinence Critère la MTD Tous les systèmes à passage unique ou les systèmes de refroidissement avec captage de l'eau de surface Positionnement et conception de l'arrivée d'air adéquats et sélection de technique de protection Construction conduits prélèvement de de Analyse du biotope à la surface de l eau Optimiser la vitesse de l'eau dans les entrées d'eau pour limiter la sédimentation ; surveiller la survenue saisonnière de macro-encrassement 4.6. Réduction des émissions dans l eau Remarques S'applique également aux zones critiques telles que les zones de frayage, les zones de migration et les nurseries pour poissons Référence au BREF Section 3.3.3 et Annexe XII.3.3 Section 3.3.3 Les émissions dans l eau dues aux systèmes de refroidissement sont de deux types : les émissions thermiques pour lesquelles aucune MTD générale n a été déterminée. Se référer également à la Directive 78/659/CE concernant les sources d eau douce et plus particulièrement l article 11 pour certaines dérogations. Les émissions chimiques considérées comme le principal problème posé par les systèmes de refroidissement. L approche consistera à chercher à réduire l utilisation des agents de traitement de l eau en limitant les possibilités d encrassement et de corrosion (conception et maintenance tableau 10) ou en optimisant le traitement et en surveillant le dosage (systèmes existants tableau 11). L annexe VIII du BREF peut permettre un premier classement des substances chimiques utilisables. Se référer aussi à la Directive 98/8/CE sur les produits biocides. Le ratio PEC/PNEC 1 pour chaque substance doit servir de référence dans la définition de la MTD. 1 PEC = concentration prévisible dans l environnement PNEC = concentration prévisible sans effet Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 22 / 64
Tableau 10 : MTD visant à réduire les émissions dans l eau par des techniques de conception et de maintenance Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Référence Analyse de la corrosivité des substances du processus ainsi Utilisation de matériaux moins que de l eau de refroidissement pour sélectionner le bon Ch.3.4 sensibles à la corrosion matériau Tous les systèmes par voie humide Coque & tube de l échangeur de chaleur Condenseurs des centrales électriques Condenseurs échangeurs chaleur Système de refroidissement à passage unique et de Diminution de l'encrassement et de la corrosion Conception visant à faciliter le nettoyage Réduire la sensibilité à la corrosion Nettoyage mécanique Diminution des dépôts (encrassement) dans les condenseurs Diminution des dépôts (encrassement) dans les échangeurs thermiques Éviter les engorgements Réduire la sensibilité à la corrosion Conception d un système de refroidissement pour éviter les zones stagnantes Refroidissement du flux d eau à l intérieur du tube et du fluide lourd encrassé sur les parois du tube Application de Ti dans les condenseurs en utilisant de l eau de mer ou de l eau saumâtre Utilisation d alliages faiblement corrosifs (Acier inoxydable avec un indice élevé de corrosion par piqûres ou de cupronickel) Utilisation de systèmes de nettoyage automatisés avec des billes de savon ou des brosses Vitesse de l eau > 1,8 m/s pour les nouveaux équipements et 1,5 m/s en cas de mise aux normes des faisceaux de tubes Vitesse de l eau > 0,8 m/s Utiliser les filtres à débris pour protéger les échangeurs de chaleur où il y a des risques d engorgement Utiliser de l acier au carbone dans les systèmes de refroidissement à eau si la surépaisseur de corrosion peut être atteinte Utiliser du plastique renforcé en fibres de verre, du béton armé enrobé ou de l acier au carbone enrobé en cas de conduits enterrés Utiliser du Ti pour les tubes des échangeurs de chaleur coque&tube dans les environnements extrêmement corrosifs ou de l acier inoxydable de qualité supérieure ayant une performance similaire En fonction de la conception, de la température de processus et de la pression Le choix d alliages à faible corrosion peut affecter la formation de pathogènes En plus du nettoyage mécanique, la pression élevée de l'eau peut être nécessaire En fonction de la sensibilité à la corrosion des matériaux, de la qualité de l eau et du traitement de surface En fonction de la sensibilité à la corrosion, de la qualité de l eau et du traitement de surface Pas pour les eaux saumâtres Ti pas en environnement réduit, le contrôle optimisé du bio encrassement peut s avérer nécessaire Annexe XI.3.3.2.1 Annexe III.1 Annexe XII Annexe XII.5.1 Annexe XII.5.1 Annexe XII.5.1 Annexe XII 3.2 Annexe XII Annexe IV. 1 Annexe IV.2 Annexe IV.2 Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 23 / 64
Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Référence Diminue l encrassement dans Utiliser un remplissage qui génèrera un faible encrassement Annexe des conditions d eau salée avec un support de charge élevé IV.4 Évite les substances Section 3.4 Traitement de cuivre, chrome et d arsenic des parties en bois dangereuses grâce au Annexe ou des peintures contenant de l oxyde de tributyle étain traitement anti-encrassement IV.4 Tours de refroidissement ouvertes par voie humide Tours de refroidissement par voie humide à tirage naturel Réduit le traitement antiencrassement Utiliser un remplissage tenant compte de la qualité de l'eau locale (ex. teneur importante en matière sèche, tartre) Annexe XII.8.3 Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 24 / 64
Tableau 11 : MTD pour la réduction des émissions dans l eau par traitement optimisé de l eau de refroidissement Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Référence Section 3.4 Surveillance et contrôle de la composition chimique de l eau de Réduire l'utilisation d additifs et Annexe refroidissement XI.7.3 Tous les systèmes humides Système de refroidissement à passage unique et tours aéroréfrigérantes Système refroidissement passage unique de à Utilisation réduite de substances chimiques dangereuses Dosage des biocides cibles Limite d'utilisation des biocides Réduction des émissions d OL Émissions d oxydants libres (résiduels) N'est pas considérée comme MTD l'utilisation de : - composés du chrome - composés du mercure - composés organométalliques (ex. Composés organoétain ) - mercaptobenzothiazole - traitement de choc avec des substances biocidiques autres que le chlore, le brome, l ozone et le H 2 O 2 Pour surveiller le macro-encrassement pour optimiser le dosage des biocides Avec une température d eau de mer située entre 10 et 12 C, pas d utilisation de biocides Utilisation des temps de résidence et de vitesse de l eau variables avec un niveau OL ou OLR associé de 0,1 mg/l au niveau de la sortie OL ou OLR 0,2 mg/l au niveau de la sortie pour la chloration continue de l eau de mer OL ou OLR 0,2 mg/l au niveau de la sortie pour la chloration intermittente et la chloration choc de l eau de mer OL ou OLR 0,5 mg/l au niveau de la sortie pour la chloration intermittente et une chloration choc de l eau de mer Dans certaines zones, un traitement hivernal peut être nécessaire (ports) Pas applicable aux condenseurs Valeur moyenne quotidienne (24 h) Valeur moyenne quotidienne (24 h) Valeur moyenne horaire d une journée utilisée pour les exigences de contrôle du processus Section 3.4/ Annex e VI Annexe XI.3.3.1.1 Annexe V Ch.3.4 Annexe XI.3.3.2 Annexe XI.3.3.2 Annexe XI.3.3.2 Annexe XI.3.3.2 Réduire la quantité de composés formant des OX dans l eau douce L ajout continu de chlore dans l eau douce ne constitue pas une MTD Ch.3.4 Annexe XII Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 25 / 64
Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Référence Réduire la quantité d hypochlorite Fonctionne avec un ph de l eau de refroidissement compris entre 7 et 9 Annexe XI Réduire la quantité de Annexe biocide et réduire la purge L utilisation d une biofiltration à courant latéral est la MTD XI.3.1.1 de déconcentration Tours refroidissement voie humide de par Réduire les émissions de biocides à hydrolyse rapide Utilisation d ozone Arrêter la purge de déconcentration temporairement après dosage Section 3.4 Niveaux de traitement de 0,1 mg O3/l Évaluation du coût total par rapport à l utilisation d autres biocides Annexe XI.3.4.1 Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 26 / 64
4.7. Réduction des émissions dans l air Sont principalement concernées par ce chapitre les tours de refroidissement à partir desquelles se forme un panache. L abaissement des concentrations de substances dans l eau de refroidissement circulante aura un impact sur l émission potentielle dans le panache. Les principales recommandations générales considérées comme MTD sont décrites dans le tableau 12. Tableau 12 : MTD visant à réduire les émissions dans l air Pertinence Critère Approche primaire de la MTD Remarques Toutes les tours de refroidissement par voie humide Éviter que le panache atteigne le niveau du sol Éviter formation panache la de Utilisation réduite de matières dangereuses Éviter d affecter la qualité de l air à l intérieur des locaux Réduction pertes décalage des de Émission de panache à une hauteur suffisante et avec une vitesse de décharge d air minimum au niveau de la sortie de la tour Utilisation d une technique hybride ou d autres techniques de suppression de panaches telles que le réchauffement de l air L utilisation d amiante ou de bois préservé avec du CCA (ou similaire) ou du TBTO n est pas la MTD Conception et positionnement de l'entrée de la tour pour éviter les risques de prise d air par les systèmes de conditionnement Utilisation de pare gouttelettes avec une perte de < 0,01 % du flux total de re-circulation Estimation locale nécessaire (zones urbaines, trafic) Devrait être moins importante pour les tours de refroidissement à tirage naturel de grande taille et particulièrement hautes Faible résistance au débit d air à gérer Référence au BREF Chapitre 3.5.3 Chapitre 3.5.3 Chapitre 3.8.3 Section 3.5 Section 3.5 et XI.5.1 4.8. Réduction des émissions sonores Des émissions sonores peuvent provenir en partie des systèmes de refroidissement et avoir un impact local. Deux types de mesures peuvent être pris : des mesures primaires : modification du niveau de puissance sonore de la source ; des mesures secondaires : réduction du niveau sonore émis, ce qui entraînera inévitablement une baisse de pression devant être compensée par un intrant énergétique supplémentaire d où une efficacité énergétique diminuée. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 27 / 64
Les mesures pouvant être considérées comme MTD sont décrites dans le tableau 13. Tableau 13 : MTD visant à réduire les émissions sonores Système de refroidissement Tours de refroidissement à tirage naturel Tours de refroidissement à tirage mécanique Critère Réduction du bruit de l eau en cascade au niveau de l entrée d air Réduction des émissions sonores autour de la base de la tour Réduction du bruit du ventilateur Conception optimisée du diffuseur Réduction du bruit Approche primaire de la MTD Différentes disponibles techniques Ex. utilisation de talus ou de murs anti-bruit Utilisation de ventilateurs peu bruyants dotés des caractéristiques suivantes : diamètre des pales plus important ; vitesse de l extrémité de la pale réduite ( 40 m/s) Hauteur suffisante ou installation d atténuateurs sonores Utilisation de mesures d atténuation aux zones d entrée et de sortie Niveaux de réduction associés Référence au BREF 5 db(a) Section 3.6 < 10 db(a) Section 3.6 < 5 db(a) Section 3.6 Variable Section 3.6 15 db(a) Section 3.6 4.9. Réduction du risque de fuites Les risques de fuites dépendent de la conception de l échangeur à chaleur, de la dangerosité de substances utilisées et de la configuration de refroidissement. Les MTD sont décrites dans le tableau 14, page 28. Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 28 / 64
Tableau 14 : MTD visant à réduire le risque de fuite Approche primaire de la Pertinence Critère MTD Tous échangeurs chaleur les de Coque & tube de l échangeur de chaleur Équipement Système de refroidissement à passage unique Éviter les petites fissures Fonctionne dans les limites de la conception Force du tube/construction de la plaque tubulaire Réduit corrosion score VCI* de 5-8 la score VCI de 5-8 score VCI 9 score VCI 9 score VCI 9 Refroidissement des substances dangereuses Utilisation de la maintenance préventive T au-dessus de l échangeur de chaleur de 50ºC Surveille le fonctionnement du processus Utilise la technologie de soudure T du métal au niveau de l eau de refroidissement < 60ºC Système direct PEau de refroidissement > PProcédé et surveillance Système direct PEau de refroidissement = PProcédé et surveillance analytique automatique Système direct PEau de refroidissement > PProcédé et surveillance analytique automatique Système direct avec échangeur de chaleur de matériaux hautement anticorrosifs/ surveillance analytique automatique Changement de technologie refroidissement indirect refroidissement à recirculation refroidissement à l air Surveillance continue de l eau de refroidissement Surveillance à l aide du courant eddy Refroidissement Systèmes Surveillance continue de la des substances aéroréfrigérants purge de déconcentration dangereuses Tableau non applicable aux condenseurs * VCI : Association de l industrie chimique allemande Remarques Solution technique pour un T plus élevé sur une base au cas par cas La soudure n est pas toujours disponible La temp. affecte l inhibition de la corrosion Mesures immédiates en cas de fuite Mesures immédiates cas de fuite Mesures immédiates cas de fuite en en Mesures automatiques en cas de fuite Autres techniques de contrôle non destructif disponibles Référence Annexe III Annexe III.1 Annexe III.3 Annexe IV.1 Annexe VII Annexe VII Annexe VII Annexe VII Annexe VII Annexe VII Guide v.00 Annexe 2 : MTD concernant les systèmes de refroidissement 29 / 64