Explosion Power augmente la disponibilité de la chaudière vapeur biomasse de Silbitz

Article paru dans le Bioénergie International n°62 de l’été 2019

La centrale biomasse de Sibitz, photo Plambeck Neue Energien AG

La centrale de Silbitz, située en Thuringe (Allemagne), produit, à partir de bois de recyclage, 5,6 MW d’électricité et 3 MW de chaleur pour le réseau de chauffage urbain. Afin de maintenir une production compétitive, un niveau élevé de disponibilité de l’usine est nécessaire. Ce niveau n’était pas satisfaisant à Silbitz. Le problème se situait dans le foyer : des dépôts de cendres volantes sur les parois du foyer engendraient des périodes de fonctionnement raccourcies et des plages d’arrêt fréquentes. Depuis 2011, quatre générateurs d’impulsions de chocs – SPG (Shock Pulse Generator) – nettoient la chaudière pendant son fonctionnement. Ils permettent de réduire la production de mâchefers et d’allonger les périodes de fonctionnement de la chaudière de manière pérenne.

Andree Michaelis, responsable d’exploitation de la centrale, témoigne : « Depuis que nous procédons au nettoyage continu du foyer avec quatre SPG, dans les chambres de combustion et les chambres de rayonnement, nous avons maintenu l’efficacité de la chaudière à un niveau élevé et constant tout au long de son utilisation ».

La centrale biomasse a été mise en service en 2003. Sa chaudière verticale comprend un foyer, un parcours de rayonnement, un parcours de convection et un économiseur. Le constructeur, la société Standardkessel Baumgarte, n’avait pas installé de système de nettoyage dans le foyer ni sur les parcours de rayonnement pour éliminer les dépôts en cours de fonctionnement. En revanche, dès l’origine, les parcours du surchauffeur et de l’économiseur étaient équipés de ramoneurs de suie à vapeur (ramoneurs de suie rotatifs et rétractables Rosink).

Chiffres clés de la centrale biomasse de Silbitz
Puissance de la chaudière 27 MWth
Consommation annuelle de bois 55 000 tonnes (classe B sans PCB)
Puissance électrique brute 5,6 MW
Production d’électricité nette 40 GWh/an

L’encrassement a provoqué des indisponibilités fréquentes

Alors que la chaudière fonctionnait en plages courtes, elle montrait déjà des signes d’encrassement fort. Au niveau du foyer, l’accumulation de cendres était telle que leur poids provoquait leur chute des parois latérales avec blocage de l’évacuation des cendres et des endommagements de la grille. En conséquence, la chaudière devait être arrêtée pour nettoyage et réparation.

Le foyer de la chaudière de Sibitz en 2010 après une période de fonctionnement de 10 semaines avant l’installation des générateurs d’impulsions de chocs, photo Explosion Power

« Les périodes d’arrêt répétées ont fortement réduit les plages de fonctionnement de notre chaudière. La situation devenait intenable et nous devions trouver des solutions », déclare M. Michaelis.

L’exploitant de la centrale a trouvé la solution chez Explosion Power. Depuis octobre 2011, quatre SPG EG10 sont en service sur le site.

Un intervalle d’impulsions de chocs de 24 heures pour remplacer huit ramoneurs vapeur

Les SPG permettent d’améliorer le nettoyage de l’ensemble de la chaudière. Le premier SPG empêche l’accumulation des mâchefers et l’encrassement dans le foyer, le deuxième est chargé de nettoyer les parcours de rayonnement. Le troisième complète les ramoneurs à vapeur dans le parcours de convection pour mieux nettoyer le surchauffeur 1 et pour réduire le recours aux ramoneurs à vapeur (dont le fonctionnement puise dans la production de vapeur de la chaudière et fait baisser le régime de production d’électricité de la centrale), et le quatrième remplace complètement les ramoneurs à vapeur dans l’économiseur.

Positionnement des générateurs d’impulsion de chocs dans la chaudière de Silbitz

En utilisant des SPG dans le foyer et le parcours de rayonnement, la température des gaz de combustion peut être maintenue à un niveau constamment bas à l’entrée du parcours de convection. Cela réduit le niveau de corrosion dans les faisceaux des surchauffeurs et rend plus facile le nettoyage des faisceaux.

Dans le parcours de convection, seul le ramoneur vapeur situé entre les deux surchauffeurs et celui situé entre le surchauffeur et l’évaporateur sont encore utilisés. Grâce aux températures d’entrée plus basses, les dépôts sur les surchauffeurs sont moins collants. Les tubes peuvent être nettoyés plus facilement et la fréquence d’utilisation des ramoneurs à vapeur peut être diminuée. Au cours des six premières semaines qui suivent une révision de la chaudière, il n’est même plus nécessaire d’utiliser les ramoneurs vapeur dans le parcours de convection.

Un générateur d’impulsions de chocs, photo Explosion Power

L’usine peut désormais se passer complètement des huit ramoneurs à vapeur de l’économiseur car un seul SPG fonctionnant avec un intervalle de 24 heures accomplit désormais le même travail que l’ensemble de ces ramoneurs à vapeur.

En octobre 2017, un cinquième SPG a été installé dans le troisième passage entre le surchauffeur 1 et le surchauffeur 2, afin d’optimiser le nettoyage du surchauffeur 2.

Une augmentation significative de la disponibilité…

Grâce au nettoyage automatique de la chaudière au moyen de SPG, la disponibilité du système a considérablement augmenté, les temps d’arrêt étant réduits au minimum.

Selon M. Michaelis : « Entre les intervalles de nettoyage, l’usine fonctionne toujours à régime nominal. Nous avons également été en mesure de réduire la température des gaz de combustion en haut du foyer à un maximum de 850 °C ».

Le foyer de la chaudière de Sibitz après une période de fonctionnement de 12 semaines avec les générateurs d’impulsions de chocs installés en 2011, photo Explosion Power

… et bien d’autres avantages

Les SPG allongent également la durée de vie de la chaudière et simplifient sa maintenance.

M. Michaelis explique que « contrairement aux ramoneurs à vapeur, les SPG ne provoquent pas d’abrasion à la surface des tuyaux. Cela signifie que nous avons pu enlever les coques de protection sur les tubes de l’économiseur ».

Le moindre recours aux ramoneurs à vapeur a un effet sur le bilan énergétique global de la centrale à biomasse. Ainsi, la production d’électricité a augmenté de 2 %. En outre, le besoin de préparation d’eau déminéralisée a diminué.

« Comme nos ramoneurs à vapeur sont beaucoup moins utilisés, nous avons pu réduire de moitié notre consommation d’eau », déclare M. Michaelis avec le sourire.

Maintenance simple par le client

Christian Steiner directeur technique Explosion Power

La centrale biomasse de Silbitz a fait former ses propres techniciens en la maintenance des SPG. Cela signifie qu’ils sont en mesure eux-mêmes de procéder à l’entretien des SPG. Cet entretien s’effectue toutes les 3000 impulsions de chocs ou tous les 12 mois. Les pièces de rechange et d’usure sont achetées directement auprès d’Explosion Power GmbH.

La centrale électrique a été construite par Standardkessel Baumgarte et est exploitée par PNE Biomasse GmbH depuis 2003. Quatre SPG EG10 y sont en service depuis 2011, et un nouveau Shock Pulse Generator a été ajouté en 2017.

Christian Steiner
, directeur technique chez Explosion Power /
+41 62 886 50 91 – christian.steiner@explosionpower.ch
 – explosionpower.ch

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@ www.explosionpower.ch christian.mosbeck@explosionpower.ch
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