Leroux & Lotz réalise la chaudière biomasse de la centrale de Pierrelatte

Article paru dans le Bioénergie International n°26 de juillet-août 2013

La centrale de Pierrelatte, photo Frédéric Douard

La nouvelle centrale de cogénération biomasse de Pierrelatte dans la Drôme a été mise en service à partir du 23 décembre 2012. Financée et exploitée dans le cadre d’une délégation de service public par Drôme Energie Service, une filiale du groupe Coriance, elle remplace la chaleur auparavant produite par les installations d’enrichissement d’uranium de Areva-Tricastin dont le processus rejetait de la chaleur fatale. À l’origine, cette chaleur alimentait un réseau de 30 km de chauffage urbain pour la ville de Pierrelatte, 40 ha de serres agricoles qui emploient 300 personnes autour de l’usine, les installations d’enrichissement d’Areva et la Ferme aux Crocodiles, un site touristique qui accueille 300.000 visiteurs par an.

Ilôt chaudière biomasse à la centrale de Pierelatte, photo Frédéric Douard

En vue du changement du processus d’enrichissement de l’uranium qui a été effectif en 2012, pour un processus à centrifugation sans rejet de chaleur récupérable, le Conseil général de la Drôme, afin de ne pas abandonner les utilisateurs de chaleur, a confié, via son syndicat d’aménagement SMARD, la réalisation et l’exploitation d’une centrale de cogénération à la biomasse de remplacement au groupe Coriance. Ce groupe, créé en 1998 suite à la vente de certaines entités de GDF, appartient aujourd’hui au fonds d’investissement américain Kohlberg Kravis Roberts & Co (KKR). Cette nouvelle activité va générer un chiffre d’affaires annuel de 20 millions d’euros avec 23 salariés sur le site et engendre également de nombreux emplois indirects en sous-traitance et dans la filière d’approvisionnement en bois.

La construction de la centrale a été confiée par Coriance à un consortium formé par Areva Renewables GmbH et Leroux & Lotz Technologies (LLT). Areva Renewables GmbH, en tant que contractant conception et construction, avait en charge la préparation, le stockage et la manutention du combustible, la production d’électricité avec une turbine à vapeur de 12 MWé, ainsi que la fourniture de chaleur pour les réseaux de chauffage (1000 logements HLM, 2 collèges, 1 piscine et 1 gymnase), via des échangeurs sur la vapeur en sortie de turbine. Coriance a de plus réalisé une chaufferie d’appoint et de secours au gaz et au fioul domestique comprenant 4 chaudières de 17 MW chacune. LLT avait en charge la réalisation de l’îlot chaudière biomasse qui intègre le système d’alimentation en bois, une chaudière à vapeur de 47 MW, le traitement des cendres et des fumées, l’alimentation en eau et le poste commande et régulation de l’ilot. Pierrelatte est la troisième réalisation d’une centrale de cogénération biomasse pour LLT, après Limoges et Tours. L’ensemble des investissements se monte à 55 millions d’euros.

Les chiffres clés de la centrale

Injecteurs d’urée sur la chaudière, pour la maîtrise des émissions d’oxydes d’azote, photo F. Douard

La chaudière bois fonctionne avec des consignes de vapeur surchauffé à 90 bar et 520°C. Les 47 MW de production de vapeur fournissent 12 MWé d’électricité et 30MW de chaleur avec un rendement de combustion avoisinant les 92%. La consommation de combustibles annuelle est de 150 000 tonnes de bois, ce qui correspond à environ 500 tonnes par jour. Plus de 90% du bois est d’origine forestière et un complément est apporté par du bois de récupération propre, le tout collecté dans un proche rayon de 80 km pour 80% des volumes et dans un rayon de 200 km pour 1 00% des volumes.

La répartition prévue entre les combustibles est la suivante : 93% de bois, 7% de gaz naturel. A partir de 2013, la production prévisionnelle d’électricité est de 85 GWh/an pour 1 70 GWh de chaleur, dont 145 en cogénération et 25 à partir du gaz. La consommation de chaleur se repartira ainsi : 90 GWh pour les serres, 8 GWh pour la ferme aux crocodiles, 17 GWh pour le réseau urbain et 55 GWh pour l’usine Areva. La centrale fonctionne toute l’année, avec quelques petites périodes d’arrêts pour maintenance.

Le foyer bois

Le filtre à manche, photo Frédéric Douard

La chaudière LLT en place à Pierrelatte est à la demande du client, une installation extérieure de 30 m de hauteur, c’est-à-dire sans bâtiment. Elle est alimentée par une trémie doseuse garantissant une autonomie de 20 minutes et est équipée de la nouvelle génération du système à grille Spreader Stoker. Le foyer est muni d’une grille tournante refroidie par air. Les parties les plus fines se consument en suspension tandis que les parties les plus lourdes sont brûlées sur la grille. La majeure partie de la combustion se fait ainsi en suspension, le reste sur la grille. La combustion est complétée par une réinjection dans le foyer des imbrûlés présents dans les cendres volantes récupérés avant les filtres dans les zones de sédimentation. Ce type d’installation permet de brûler des bois difficiles tout en garantissant une faible teneur en imbrûlés. La granulométrie du bois s’apparente à celle du P63 avec une humidité pouvant varier entre 30 à 55%.

Afin de contrôler au mieux les émissions d’oxydes d’azote, de l’urée est injectée dans les parties hautes de la flamme de manière à réduire les oxydes en N2. Cet équipement est utile lors de l’utilisation de bois de recyclage ou de biomasses agricoles azotées. Les émissions d’oxydes d’azote sont également contrôlées grâce à un recyclage des fumées dans la zone de combustion, qui permet notamment d’abaisser la production de NOx , grâce à la réduction des températures de flamme.

Le système de dépoussiérage des fumées est composé successivement de multi-cyclones et d’un filtre à manches. A Pierrelatte, l’engagement sur les émissions de poussières totales est très bas avec moins de 8 mg/Nm3 en allure stabilisée et hors périodes de ramonage. Le niveau des émissions de poussières est ainsi inférieur de 60% aux maximums autorisés.

Ramoneurs vapeur Clyde Bergmann, photo Frédéric Douard

La production de vapeur

La vapeur à haute pression et surchauffée est obtenue par une chaudière dite à tubes d’eau à circulation naturelle, et fabriquée en l’occurrence à Nantes : les parois de la chaudière sont ainsi constituées de tubes d’eau, reliés entre eux par des plats métalliques appelés membranes, dans lesquels circule et se vaporise l’eau.

Pour la circulation naturelle, il n’y a pas de pompe de circulation dans la chaudière : l’eau liquide part du réservoir chaudière et alimente les tubes en partie basse, puis en se réchauffant se vaporise progressivement pour donner une émulsion eau/vapeur en sortie. En passant à l’état de vapeur, l’eau active alors un phénomène de thermosiphon qui met le fluide en mouvement, et ce proportionnellement à la charge thermique de la chaudière, donc de manière totalement en phase avec la production thermique. Les échangeurs sont ramonés régulièrement et automatiquement à la vapeur pour maintenir en permanence un échange optimal.

Les autres éléments de la chaudière

Économiseur de la chaudière biomasse, photo Frédéric Douard

Les surchauffeurs : ce sont des échangeurs, placés dans le flux des fumées, qui permettent de surchauffer la vapeur qui circule à l’intérieur. À Pierrelatte, la chaudière en dispose de quatre dont deux, à forme pendulaire, suspendus en partie haute du foyer. Les surchauffeurs permettent de rehausser la température de la vapeur de 200°C pour atteindre les 520°C requis pour le turbinage.

Les économiseurs : dans ces échangeurs positionnés en aval des surchauffeurs, l’eau en provenance du poste d’eau (la plus froide) est réchauffée par récupération d’énergie sur les fumées, avant introduction dans le réservoir chaudière.

Le réservoir : c’est là, au sommet de l’installation, que la séparation se fait entre les phases liquide et gazeuse de l’eau. Depuis le réservoir, la vapeur saturée passe dans les surchauffeurs avant d’être admise dans la turbine.

En aval de la turbine, l’installation de Pierrelatte a été conçue pour un soutirage de 46 tonnes de vapeur à 2.8 bar par heure à 137°C. Ce soutirage est pratiqué au premier étage de la turbine via deux échangeurs de 15 MW chacun, dans lesquels la vapeur cède sa chaleur sensible et surtout sa chaleur latente en se condensant, et qui alimentent les réseaux de chauffage.

Frédéric Douard, en reportage à Pierrelatte

1 réponse
  1. 7 février 2014

    […] Leroux & Lotz réalise la chaudière biomasse de la centrale de Pierrelatte […]

Informations de contact de Leroux&Lotz

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10, rue des Usines-BP 88509
F-44185 Nantes Cedex 4
+33 240 95 96 97
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