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.

6

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

8

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)

9

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.

13

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

14

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