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Chaufferie et équipements
Jean Baribeault ing.
La Sarre 2 juin 2011
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Plan de la présentation
1. Mission de l’entreprise
2. Les activités de l’entreprise
3. Facteurs qui influencent la conception des chaufferies
4. Les composantes d’une chaufferie
5. Des exemples dans le monde
6. Le combustible
7. Les émissions
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1. Mission de l’entreprise
Développer, commercialiser et opérer
des équipements de chauffage à la
biomasse destinés aux bâtiments
commerciaux, institutionnels et
agricoles.
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2. Les activités de l’entreprise
Conception et vente de chaudières à combustible solide
Produit: – Complètement automatisées – Puissance entre 50 kW et 350 kW– Performantes
Commercialisation Études de faisabilité Mise en route Formation Suivi du fonctionnement
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2. Les activités de l’entreprise (suite)
Conception, fabrication et vente de chaufferie
Bâtiment contenant la chaudière, les contrôles et la réserve de combustible
Vente d’énergie
Vente d’énergie directement au client facturation basée sur la consommation
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3.Facteurs qui influencent la conception des
chaufferies Coût de l’énergie Application
→ Bâtiments institutionnels→ Agricoles→ Réseaux
Charge→ Charge de base→ Charge de pointe
Type de combustible→ Pouvoir calorifique (essence)→ Taux d’humidité→ Granulométrie→ Teneur en cendre → Taux de poussières
Réglementations et normes en vigueurs et à venir Localisation Autonomie Mode de gestion
→ Type et durée du contrat
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3. Comparaison du coûts de l’énergie pour le chauffage
Type de combustible
Coûts Par unité
Coûts$/kWh
Efficacité de conversion
%
Coûts$/kWh
net
Mazout #2 0,89 $/litre(1) 0,083$ 70-80 0,11
Gaz 0,50 $/m3 (2) 0,05 $ 70-85 0,065Électricité 0,08 $/kWh (3) 0,08 $ 100 0,08
Copeaux 65 $/tmv (4) 0,022 $ 70-80 0,029
Granules 175 $/tma (5) 0,035 $ 70-80 0,047
1- Source: Régie de l’énergie moyenne saison de chauffe actuelle Abitibi- Témiscaminque
saison dernière 0,77 $/litre
2- Coût moyen dépend de la consommation
3- Basé sur le coût moyen au tarif M pour une école
4- Comprend la récolte, le transport et le conditionnement
5- Comprend achat et transport
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3. Énergie annuelle selon la puissance installée
Puissance de pointe : 335 kW Énergie totale chauffage: 392 000 kWh (50 000 litres mazout) 75% - 250 kW: 97% de l’énergie 50% - 167 kW: 75% de l’énergie
Énergie vs Puissance installée de la chaudière
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
Puissance de la chaudière [% de la capacité maximale requise]
Én
erg
ie a
nn
uel
le [
% d
e l
a d
ema
nd
e t
ota
le]
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3. Dimensionnement de la puissance des chaudières
Méthode Selon la charge de pointe: Selon la charge de base:
Définition: Dimensionner selon la charge de pointe + (15 %) Dimensionner selon une portion de la charge de pointe (50 à 70 %) qui couvrent plus de 90 % de l’énergie consommée
Avantages Consommation minimale de combustibles fossilesPermet l’ajout de nouvelles charges
Minimise les coûts d’investissementOptimise le rendementMinimise les émissions
Désavantages Augmentation des coûts d’investissementAugmentations des émissionsAugmentation de la consommation des combustibles fossiles à faible régime < 30 %
Augmentation de l’utilisation des combustibles fossiles reliée à la portion haut régimeNécessite l’utilisation d’un système d’appoint
Utilisation: Procédé Chauffage
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4. Les composantes d’une chaufferie
Réserve de combustible
Système d’alimentation
Générateur de chaleur
Système de dépoussiérage
Système de gestion des cendresContrôle
Sécurité
Source: Itebe
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4. Dimensionnement des réserves
Dimension de la réserveDimensionnement de la réserve en fonction :
% du volume de livraison et de l’autonomie prévue:
Exemple: Bâtiment qui consomme 80 000 litres de mazout #2 pour le chauffage
Type de combustible
Mazout #2 Granules 4700 kWh/t
Copeaux @20% H 4250 kWh/t
Copeaux @ 35% H3330 kWh/t
Poids (tonnes)
68 178 201 257
Volume (m3 ) 80 275 1005 1028
Volume du camion (m3 )
20 25 40 40
Nombre de livraison
4 11 25 26
Volume de la réserve (m3 )
20 30 60 60
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4. Réserve de combustible (suite)
Réserve pour granules→ Facile d’accès pour la
livraison→ Dimension suffisante
pour contenir au moins1,5 fois le volume de livraison
→ Respecter l’intégrité architecturale du site
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4. Réserve de combustible
Réserve pour copeaux
→ Protéger du gel→ Facile d’accès pour la livraison→ Dimension suffisante pour contenir
au moins1,5 fois le volume de livraison
→ Respecter l’intégrité architecturale du site
Source: FEI
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4. Systèmes de convoyage
Dessileur rotatif à pales
Utilisé pour les copeaux et granules
Capacité 50 m3 max.
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4. Systèmes de convoyage (suite)
Dessileur rotatif à vis
Utilisé pour les sous-produits de transformation secs
Source: Justsen
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4. Systèmes de convoyage (suite)
Convoyeur à palettes
Convoyeur vibrant Convoyeur à vis
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4. Livraison du combustible
Transport de copeaux et granules
→ Permettre une livraison rapide et propre
→ Facilité de mesurer le poids du chargement
Plancher mobile Benne à bascule Camion souffleur
Capacité de soufflage 2 m3/mindistance maximum 50 mHauteur Maximum 20 mVolume 28 – 36 m3
Source: Metla
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4. Type de chambre de combustion
Grille mobile
→ Utilisation avec combustible humide
→ Utilisation avec combustible avec haute teneur en cendres
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4. Nettoyage automatique des tubes de fumée
Injecteur d’air comprimé ou de vapeur
→ Fonctionne généralement lorsque le brûleur est en marche
→ Fonctionne de façon séquentielle, le quart des tubes ou moins sont nettoyés simultanément
→ La vapeur ou l’air est projeté en direction opposé à l’écoulement des gaz de combustion
Mécanique→ L’utilisation de tubulateurs
augmente l’efficacité de transfert thermique
Source: Köb
Source: Hargassner
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4. Mesures de sécurité
Valve rotative ou clapet coupe feu
Puits coupe feu
Valve thermostatique
Mesure de température dans la vis d’alimentation
Pression négative dans le foyer
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4. Mesures de sécurité (suite)
Mesure de température dans la chambre de combustion ou détecteur de flamme
Aquastat
Sonde de bas niveau
Mesure de la température des gaz de combustion
CSA B366.1-M91 sécurité appareil
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4. Chaufferies
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5. Des exemples dans le monde
HLM Autrans, France
Édifices chauffés : HLM Puissance : 320 kW Gestion et entretien: Compagnie privée Approvisionnement: Coopérative
forestière Propriété: HLM
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5. Finlande
Édifices chauffés : École et centre sportif Puissance : 400 kW Gestion, entretien et approvisionnement par ENO
(coopérative forestière) Propriété: École et centre sportif
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5. Plus près de nous…
Centre hospitalier de Campbellton chauffage aux écorces KMW
Centre hospitalier de Val-d’or chauffage aux écorces Volcano depuis 1981.
Centre Hospitalier de Amqui Biomasse forestière.
Centre Hospitalier de La Sarre…
Centre Hospitalier de Roberval
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6. Le combustible
Conditionnement Caractéristique Granules Normalisation
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6. Conditionnement
Séchage en bord de route
De 3 mois à 1 ans
Taux d’humidité passe de 60% à 25%
Séchage sous abri capacité 2000 map
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6. Conditionnement (suite)
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6. Caractéristiques des combustibles
Combustible Pouvoir calorifique
kWh/kg
Densité énergétique
kWh/m3
Volume de stockage(mazout=1)
Copeaux@35% H 3,3 750-1000 10-13
Granulés 5,0 3200 3
Mazout no.2 11,8 10 700 1
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6. Granules de bois
Figure 6.2 Bateau contenant de 27 000 tonnes de granules de bois au port de Rotterdam
Les avantages:
• Grande densité d’énergie (5 kWh/Kg)
• Combustible normalisé
• Facilité de transport (capacité de fluage)
• Transport par bateau
• Distribution en sac de 18 Kg (90 kWh)
• Distribution par camion souffleur
• Gros sac de 1 tonne
Les désavantages:
• Disponibilité de la matière première
• Stabilité de l’approvisionnement
Les besoins
Recherche de nouvelle matière première
Prix de vente compétitif
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6. Normalisation, contrôle de la qualité
Paramètres Caractéristiques Méthode de vérificationd’échantillonnage
Granulométrie 0,5 à 2 po X 0,25 à 0,5 po Mesure
Taux d’humidité 5% à 35 % Mesure (étuve)
Taux de cendre 1% à 5 % Laboratoire+ volume de cendres
Taux de poussières 1% à 3 % laboratoire
Impureté 0 Inspection visuelle
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7. Émissions
Règlement en vigueur au Québec
Émissions particulaires: > 3 MW 300 mg/Nm3 (200 mg/MJ)
< 3 MW 600 mg/Nm3 (400 mg/MJ) Depuis avril 2011
• CSA B-415:< 2 MW 137 mg/MJ
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7. Émissions de CO, NO2 et SO2 lors de la combustion
(mg/MJ)
Type de Système Eff % SO2 NOxCOV CO CO2 Poussières
mazout 75 140 40 10 50 78000 5
gaz naturel 80 0 40 5 50 52000 0
Chaudière bûches moderne 75 10 42 9 366 0 100 à 300
Chaudière à copeaux ou granules
75 10 45 2 100 0 10 à 150
Poêle non certifié Combustion lente
40 10 50 1000 6000 0 2000
Poêle certifié EPA(5 à 7,5 g/h)
60 10 42 9 366 0 165-250
SO2 : dioxyde de soufre
NOx : oxydes d’azote
COV : composés organiques volatiles
CO : monoxyde de carbone
CO2 : dioxyde de carbone
Source: BLT
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7. Gestion des cendres
2 modes de décendrage
→ Par voie sèche ( 500 à 600 kg/m3)→ Par voie humide(1000 kg/m3)
Volume produit pour 1000 tonnes de bois@ 40 % H
→ 6 tonnes ou 11 m3 (voie sèche)→ 8,4 tonnes ou 8,4 m3 (voie humide)
Utilisation→ Amendement sols agricoles ou forestiers→ Redressement du pH
Composition
→ contiennent du calcium, du potassium, du magnésium, du phosphore
→ un pouvoir basique très intéressant (pH de l'ordre de 12 - 13).
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7. Systèmes de dépoussiérages
Cyclone→ Filtration maximale autour de 200 mg/Nm3
Multi-cyclones → Filtration maximale 150 mg/Nm3
Lavage des gaz, système humide (scrubber)→ Filtration maximale 20 mg/Nm3
→ Grande consommation d’énergie
En Suisse, tous les nouveaux chauffages au bois de plus de 70 kW devront être équipés d’un dispositif de dépoussiérage efficace(électrofiltre, filtre en tissu, etc.) d’ici à 2015.
30 mg/Nm3
Actuellement au Québec les normes permettent
600 mg/Nm3
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7. Systèmes de dépoussiérages
Filtre à sacs→ Filtration maximale 20 mg/Nm3
→ Utilisation des fibres de verre requise
Électro-filtres→ Filtration maximale 20 mg/Nm3
→ Coûts élevés
Poussières
Gaz etparticules
Gaz propre
Sacs filtrantsou cartouches
(a) Statique
Source: FEI
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Fin de la présentation
Merci de votre
attention!