Cimenterie Norcem : la mesure de poussière fiable

11 août 2020

Le producteur de ciment norvégien Norcem, société du groupe international HeidelbergCement, s’engage à réduire davantage ses émissions de polluants dans l’environnement. Pour garantir que le processus soit conforme aux exigences légales en matière de valeurs limites basses, les appareils de mesure de poussière innovants de SICK sont cruciaux pour la mesure à la sortie de l’épurateur de gaz. Les exigences, particulièrement élevées, ne sont remplies que lorsque Norcem Kjøpsvik, l’exploitant de l’installation est lui aussi satisfait.

In the middle of the harsh Norwegian remoteness, the world's northernmost cement plant is taking on a remarkable task: Norcem Kjøpsvik produces cement for the domestic market
In the middle of the harsh Norwegian remoteness, the world's northernmost cement plant is taking on a remarkable task: Norcem Kjøpsvik produces cement for the domestic market

 

Gouttelettes d’eau ou particules de poussière ? Seule une excellente acuité visuelle permet de les distinguer. Humainement impossible ? C’est la raison pour laquelle il existe des appareils de mesure spécialisés dans la mesure des concentrations de poussières dans les gaz humides. Malheureusement, certains appareils de mesure de poussières ne permettent pas de déterminer avec fiabilité si les limites d’émission peuvent être respectées. Les gaz de combustion provenant des épurateurs sont généralement fortement refroidis et saturés d’eau. Cela constitue un réel défi pour la technologie de mesure.

 

De véritables prouesses sont réalisées dans le cercle arctique. Isolée de la Norvège, la cimenterie la plus septentrionale du monde - et la seule dans un rayon de 1.000 km - effectue un travail considérable. Norcem Kjøpsvik produit du ciment pour le marché local. Ce n’est pas toujours chose facile. Les routes menant au 68e parallèle nord sont peu praticables et très longues. En raison de la distance, il est important que le procédé et les installations fonctionnent parfaitement. De plus, le calcaire sulfureux a été source de bien de problèmes par le passé. La teneur en soufre était trop élevée et l’installation dépassait de plus en plus fréquemment les limites d’émission autorisées. La chaux nécessaire à la production de ciment provenait de l’usine à chaux voisine, les courtes distances étant économiquement avantageuses. Norcem a tout d’abord commencé par modifier son plan minier en important de la chaux à faible teneur en soufre d’autres régions, mais avec des distances de transport beaucoup plus longues. Une solution qui n’a pas pu s’imposer à long terme, puisqu’elle ne constituait aucunement une amélioration durable. La situation change radicalement pour Norcem lorsque le fonds environnemental national Miljøfondet l’aide à acquérir une installation de désulfuration des gaz de combustion basée sur un épurateur d’eau de mer. Cette technologie permet d’éliminer le SO2 contenu dans les gaz de combustion à un taux de séparation élevé. Norcem a ainsi pu reprendre l’exploitation de chaux dans l’usine à chaux voisine. Les capteurs de poussière SICK utilisés mesurent depuis lors les concentrations de poussières dans les gaz humides, confirmant les limites d’émission de Norcem Kjøpsvik, qui se situent désormais dans la plage autorisée.

 

Rapport sur les émissions

Des gaz de combustion propres et le respect des limites d’émission sont la clé du succès. L’installation d’épuration des gaz était opérationnelle en peu de temps. Le contrat avec le constructeur de l’installation a été signé à l’automne 2017, tandis que les travaux d’installation ont débuté à l’été 2018, suivis de la mise en service à chaud en mai 2019. Plus de 95 % du dioxyde de soufre est éliminé des gaz de combustion aujourd’hui par lavage. La concentration maximale de SO2 à la sortie de la cheminée est limitée à < 50 mg/>³, ce qui est une excellente valeur. L’installation utilise exclusivement l’eau de mer à la place d’absorbants chimiques. L’eau de mer est en effet une ressource disponible et économique au bord de mer. Cependant, cela pose un défi pour la mesure continue des concentrations de poussières. Qu’est-ce qu’une gouttelette d’eau ? Qu’est-ce qu’un grain de poussière ? Il est difficile pour les appareils standard de les distinguer dans le conduit de gaz humides. Par conséquent, des valeurs de mesure inexactes sont inacceptables pour le rapport sur les émissions. Les performances de l’appareil de mesure de poussière SICK sont bien au-delà des appareils standards du marché, car le FWE200DH est spécialement conçu pour des conditions de mesure difficiles comme celles-ci.

 

 

Clean exhaust gas and compliant emission limit values are the cornerstones of success. The gas cleaning system was ready for operation in short time
Clean exhaust gas and compliant emission limit values are the cornerstones of success. The gas cleaning system was ready for operation in short time

 

La mesure de poussière fiable

Selon le principe optique, l’intensité de la lumière diffusée détermine la concentration de poussière. Il est important d’éliminer les gouttelettes d’eau gênantes avant la mesure. L’appareil de mesure de la poussière à lumière diffusée FWE200DH prélève le gaz de mesure dans le flux de gaz de combustion. Les gouttelettes d’eau s’évaporent dans le système bypass, ne gênant plus ainsi la mesure précise. Une fois la mesure terminée, les gaz de combustion retournent dans le conduit de gaz. Bien que le FWE200DH ait déjà fait ses preuves dans de nombreuses applications et industries à travers le monde, les conditions d’installation particulières de Norcem Kjøpsvik ont constitué un nouveau défi pour l’équipe d’analyseurs de particules de SICK. Il n’était pas possible d’utiliser une sonde de prélèvement de gaz standard pour l’aspiration des gaz de combustion en raison du faible espace disponible au point de prélèvement. En effet, pour un fonctionnement correct, la sonde de prélèvement de gaz doit être montée face vers le bas, ce qui n’aurait pas été possible avec une version standard de la sonde. Ce défi n’a pu être relevé qu’avec une géométrie de sonde spécifique pour cette installation, fournie par SICK. Il a été constaté lors de la mise en service que la sonde de prélèvement de gaz pouvait être installée sans problème. Cela a permis de concilier les exigences de fonctionnement avec les conditions réelles d’installation. Aujourd’hui encore, l’installation fonctionne sans problème et de manière fiable.

 

Certaines particules préfèrent l’humidité, d’autres les milieux secs.


Il n’y a pas que les gaz sulfureux volatils qui ont un impact sur le climat. Les matières premières et les combustibles contiennent de nombreux polluants qui sont rejetés lors de la combustion. Outre les substances volatiles à haute teneur en soufre provenant des matières premières, l’apport élevé en chlore des combustibles alternatifs pose également des problèmes lors de la production de ciment. L’adoption de combustibles alternatifs à base de biomasse réduit les émissions de dioxyde de carbone, mais augmente généralement l’apport en chlore et le risque de blocage des cyclones. Pour garantir que l’échangeur thermique fonctionne sans restriction, un système bypass prélève jusqu’à 60 % de l’air de réchauffage. Cela permet d’éliminer du préchauffeur les composants gazeux qui perturbent le processus. Ces composants gazeux sont ensuite réinjectés dans le processus lors de l’ajout de la farine brute. Norcem exploite généralement le bypass avec moins de 10 % du volume de gaz de combustion.

 

Les filtres à manches sont une technologie de filtrage particulièrement efficace et fréquemment utilisée. Les gaz de combustion chargés de poussière sont introduits dans la chambre de filtrage où ils traversent plusieurs manches filtrantes. La force de gravité entraîne les particules grossières dans la trémie. Les particules fines s’accumulent à la surface du milieu filtrant et forment une couche de poussière, généralement appelée gâteau de filtre. Ce gâteau de filtre est régulièrement éliminé à l’aide d’air comprimé. Avec le temps, cela peut provoquer de petits trous dans le tissu filtrant. Ainsi, le gaz peut à nouveau pénétrer dans l’air extrait sans être filtré, ce qui augmente les valeurs d’émission.

 

 

After a few hours, the DUSTHUNTER was ready to start working. The dust measuring device was mounted on the exhaust duct on one side only.
After a few hours, the DUSTHUNTER was ready to start working. The dust measuring device was mounted on the exhaust duct on one side only.

 

La mesure de poussière ‒ pratique et facile

Pour éviter que cela ne se produise, le DUSTHUNTER SB30 mesure en aval du système de filtration du bypass. L’appareil de mesure de poussière signale en temps réel quand les filtres sont endommagés. L’appareil de mesure de poussière à lumière diffusée – dans ce cas avec diffusion vers l’arrière – fonctionne de manière fiable, sans se laisser perturber par la vitesse d’écoulement ou la charge des particules de poussière. Ceci est un grand avantage par rapport à d’autres méthodes de mesure telles que le principe triboélectrique. La fonction d’autosurveillance est particulièrement facile à utiliser. Les cycles de test automatiques réduisent les coûts d’entretien tout en garantissant le bon fonctionnement. L’installation et la mise en service ont également été effectuées sans difficulté chez Norcem Kjøpsvik. Le DUSTHUNTER était opérationnel au bout de quelques heures seulement. L’appareil de mesure de poussière est monté d’un seul côté sur le conduit de gaz de combustion. L’effort supplémentaire pour des alignements spéciaux, comme ceux requis pour les analyseurs de poussière de transmission traversants, est complètement éliminé. Cette variante ne possédant pas de sonde de prélèvement, une longue durée de vie de l’appareil est garantie. En effet, les gaz agressifs attaqueraient une telle sonde, ce qui aurait pour conséquence la corrosion et l’abrasion.

 

La sensibilité de détection considérablement plus élevée du DUSTHUNTER SB30, associée à une installation et un entretien rentables, est la clé du succès sur toute la ligne : des performances accrues pour un coût total réduit sur l’ensemble du cycle de vie de l’appareil de mesure de poussière.

 

La rentabilité de l’installation de Kjøpsvik a considérablement augmenté – non seulement au niveau de l’échangeur thermique, mais aussi dans l’ensemble du système d’épuration des gaz de combustion. SICK avait déjà fourni des analyseurs de gaz pour le four rotatif de Norcem Kjøpsvik des années auparavant. Norcem a donc décidé, par conviction, d’utiliser aussi la technologie de mesure de la poussière de SICK. Erik Nilsen, Maintenance Manager NORCEM AS: « Regarding the dust analyzers, there is not much to say. We oversee the equipment every fourth week and we haven’t had a single problem since we installed them. »

 

 

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