Etude des interactions entre une chaudière vapeur et ses clients consommateurs

Avr 7, 2022

Entreprise

BURGO ARDENNES (Rue de la Papeterie, 1 à 6760 VIRTON) est implantée sur son site gaumais depuis 1963 avec, au départ, une usine de pâte à papier (Cellulose des Ardennes). Aujourd’hui, la société dispose de deux unités de production chacune d’une capacité de 360.000 T/an.

L’une pour la fabrication de pâte à papier.
• L’autre pour la production de papier

Burgo Ardennes exploite le procédé Kraft pour transformer le bois en pâte à papier (cellulose). Le site est optimisé pour valoriser / recycler l’ensemble de ses sous-produits en vue de se rapprocher de l’autonomie énergétique & en réactifs chimiques et réduire au maximum son empreinte carbone.

Ainsi les réactifs chimiques sont régénérés dans une boucle de recyclage interne à l’usine.

Les écorces et les composés du bois séparés de la cellulose sont valorisés pour produire +/-100% des besoins thermiques (vapeur) et +/- 80% des besoins électriques de l’usine (cogénération au départ de la même vapeur).

Sujet : Étude des interactions entre une chaudière vapeur et ses clients consommateurs (turbines vapeur cogénération, consommation vapeur lignes process, …) et optimisation de la régulation de niveau du ballon d’évaporation

Une usine de pâte à papier et son procédé Kraft de dissolution par voie chimique de la lignine du bois pour en extraire la cellulose génère une grande quantité de sous-produits combustibles (écorces, sciures de bois et solution de lignine concentrée appelée liqueur noire).

Burgo Ardennes les valorise en interne pour auto générer son énergie et réduire son besoin en énergie fossile. 100% de son besoin en énergie thermique est couvert par la combustion dans des chaudières spécifiques des sous-produits. Une première chaudière est spécialisée dans la valorisation des écorces et des sciures de bois. Une seconde est spécialisée dans la régénération des réactifs chimiques et dans la valorisation thermique de la liqueur noire.

Ces deux chaudières produisent de la vapeur à 60 bar qui alimente des turbines de cogénération. La vapeur détendue en sortie de turbine sert au chauffage des procédés présents dans l’usine et l’électricité générée couvre +/- 80% des besoins électriques du site.

L’ensemble chaudières – turbines – procédés consommateurs de vapeur est assez complexe à équilibrer et pose parfois des problèmes de stabilité de réseau vapeur quand des variations de charge rapides surviennent (exemple : le déclenchement d’une turbine suite à un incident peut conduire au déclenchement en cascade de chaudières par perte de niveau dans le ballon d’évaporation suivi d’arrêt obligatoire de la fabrication de papier sur le site par manque de vapeur). Ces arrêts d’usine coûtent très cher…

L’objectif de cette étude est de modéliser l’ensemble du circuit énergétique vapeur / cogénération, les interactions entre les différents producteurs / consommateurs et d’en déduire les impacts sur le ballon d’évaporation de la chaudière de régénération afin de proposer des stratégies de régulation permettant un maintien en fonctionnement de cette chaudière même en cas d’ incident.