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Chaufferie et équipements
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L’entreprise Écosens Énergie inc. a pour mission de développer, de commercialiser et d’opérer des équipements de chauffage à la biomasse. Cette présentation illustre en images et en chiffres les …

L’entreprise Écosens Énergie inc. a pour mission de développer, de commercialiser et d’opérer des équipements de chauffage à la biomasse. Cette présentation illustre en images et en chiffres les différents aspects de cette activité ainsi que les caractéristiques des combustibles.

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  • 1. Chaufferie et équipementsLa Sarre 2 juin 2011 Jean Baribeault ing.
  • 2. Plan de la présentation1. Mission de l’entreprise2. Les activités de l’entreprise3. Facteurs qui influencent la conception des chaufferies4. Les composantes d’une chaufferie5. Des exemples dans le monde6. Le combustible7. Les émissions 1
  • 3. 1. Mission de l’entreprise  Développer, commercialiser et opérer des équipements de chauffage à la biomasse destinés aux bâtiments commerciaux, institutionnels et agricoles. 2
  • 4. 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 3
  • 5. 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 4
  • 6. 3.Facteurs qui influencent la conception deschaufferies  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 5
  • 7. 3. Comparaison du coûts de l’énergie pour le chauffage Type de Coûts Coûts Efficacité de Coûts combustible Par unité $/kWh conversion $/kWh % net Mazout #2 0,89 $/litre(1) 0,083$ 70-80 0,11 Gaz 0,50 $/m3 (2) 0,05 $ 70-85 0,065 Électricité 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 6
  • 8. 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 1 Énergie annuelle [% de la demande totale] 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 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] 7
  • 9. 3. Dimensionnement de la puissance des chaudièresMéthode 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 consomméeAvantages Consommation minimale de combustibles Minimise les coûts d’investissement fossiles Optimise le rendement Permet l’ajout de nouvelles charges Minimise les émissionsDésavantages Augmentation des coûts d’investissement Augmentation de l’utilisation des combustibles Augmentations des émissions fossiles reliée à la portion haut régime Augmentation de la consommation des Nécessite l’utilisation d’un système d’appoint combustibles fossiles à faible régime < 30 %Utilisation: Procédé Chauffage 8
  • 10. 4. Les composantes d’une chaufferie Source: Itebe Réserve de Système Générateur Système de d’alimentation dépoussiérage combustible de chaleur Système de gestion des cendres Contrôle Sécurité 9
  • 11. 4. Dimensionnement des réservesDimension de la réserve Dimensionnement 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 Mazout #2 Granules Copeaux @20% H Copeaux @ 35% H combustible 4700 kWh/t 4250 kWh/t 3330 kWh/t Poids 68 178 201 257 (tonnes) Volume (m3 ) 80 275 1005 1028 Volume du 20 25 40 40 camion (m3 ) Nombre de 4 11 25 26 livraison Volume de la 20 30 60 60 réserve (m3 ) 10
  • 12. 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 11
  • 13. 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 12
  • 14. 4. Systèmes de convoyage Dessileur rotatif à pales  Utilisé pour les copeaux et granules  Capacité 50 m3 max. 13
  • 15. 4. Systèmes de convoyage (suite) Dessileur rotatif à vis  Utilisé pour les sous- produits de transformation secs Source: Justsen 14
  • 16. 4. Systèmes de convoyage (suite)Convoyeur vibrant Convoyeur à Convoyeur à vis palettes 15
  • 17. 4. Livraison du combustible Transport de copeaux et Capacité de soufflage 2 m3/min distance maximum 50 m granules Hauteur Maximum 20 m → Permettre une livraison Volume 28 – 36 m3 rapide et propre → Facilité de mesurer le poids du chargement  Plancher mobile  Benne à bascule  Camion souffleur Source: Metla 16
  • 18. 4. Type de chambre de combustion Grille mobile → Utilisation avec combustible humide → Utilisation avec combustible avec haute teneur en cendres 17
  • 19. 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 Source: Köb des gaz de combustion Mécanique → L’utilisation de tubulateurs augmente l’efficacité de transfert thermique Source: Hargassner 18
  • 20. 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 19
  • 21. 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 combustionCSA B366.1-M91 sécurité appareil 20
  • 22. 4. Chaufferies 21
  • 23. 5. Des exemples dans le mondeHLM Autrans, France Édifices chauffés : HLM Puissance : 320 kW Gestion et entretien: Compagnie privée Approvisionnement: Coopérative forestière Propriété: HLM 22
  • 24. 5. FinlandeÉdifices chauffés : École et centre sportifPuissance : 400 kWGestion, entretien et approvisionnement par ENO(coopérative forestière)Propriété: École et centre sportif 23
  • 25. 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 24
  • 26. 6. Le combustible Conditionnement Caractéristique Granules Normalisation 25
  • 27. 6. ConditionnementSéchage en bord de route Séchage sous abri capacité 2000 mapDe 3 mois à 1 ansTaux d’humidité passe de 60% à 25% 26
  • 28. 6. Conditionnement (suite) 27
  • 29. 6. Caractéristiques des combustibles Combustible Pouvoir Densité Volume de calorifique énergétique stockage kWh/kg kWh/m3 (mazout=1) Copeaux@35% H 3,3 750-1000 10-13 Granulés 5,0 3200 3 Mazout no.2 11,8 10 700 1 28
  • 30. 6. Granules de boisLes avantages:•Grande densité d’énergie (5 kWh/Kg)•Combustible normalisé•Facilité de transport (capacité de fluage) •Transport par bateau Figure 6.2 Bateau contenant de 27 000 tonnes de granules de bois au port de Rotterdam •Distribution en sac de 18 Kg (90 kWh) •Distribution par camion souffleur •Gros sac de 1 tonneLes désavantages:•Disponibilité de la matière première•Stabilité de l’approvisionnementLes besoinsRecherche de nouvelle matière premièrePrix de vente compétitif 29
  • 31. 6. Normalisation, contrôle de la qualitéParamètres Caractéristiques Méthode de vérification d’échantillonnageGranulométrie 0,5 à 2 po X 0,25 à 0,5 po MesureTaux d’humidité 5% à 35 % Mesure (étuve)Taux de cendre 1% à 5 % Laboratoire+ volume de cendresTaux de poussières 1% à 3 % laboratoireImpureté 0 Inspection visuelle 30
  • 32. 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 31
  • 33. 7. Émissions de CO, NO2 et SO2 lors de la combustion(mg/MJ) Type de Système Eff % SO2 NOx COV 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 75 10 45 2 100 0 10 à 150 granules Poêle non certifié 40 10 50 1000 6000 0 2000 Combustion lente Poêle certifié EPA 60 10 42 9 366 0 165-250 (5 à 7,5 g/h) Source: BLT SO2 : dioxyde de soufre NOx : oxydes d’azote COV : composés organiques volatiles CO : monoxyde de carbone CO2 : dioxyde de carbone 32
  • 34. 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 lordre de 12 - 13). 33
  • 35. 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’énergieEn Suisse, tous les nouveaux chauffages au bois deplus de 70 kW devront être équipés d’un dispositif dedépoussiérage efficace(électrofiltre, filtre en tissu, etc.) d’ici à 2015.30 mg/Nm3Actuellement au Québec les normes permettent600 mg/Nm3 34
  • 36. 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 Source: FEI 35
  • 37. Fin de la présentation 36