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23 janvier 2020
ETW Energietechnik: Deux unités de cogénération avec catalyseurs SCR


Rendement global maintenant de 85 % + + + La cogénération est déjà équipée de catalyseurs SCR pour 2023

L‘entreprise de gestion des déchets Rems-Murr à Backnang-Neuschöntal dans le Bade-Wurtemberg dispose de deux nouvelles centrales de cogénération à haut rendement énergétique dans lesquelles le méthane des installations de biogaz est co-incinéré. A partir de 2023, ils émettront cinq fois moins d‘oxyde d‘azote qu‘aujourd‘hui.

Le 23 octobre 2019, deux nouvelles centrales de cogénération de la société de gestion des déchets municipaux Rems-Murr (AWRM) ont été mises en service à Backnang- Neuschöntal. Ils ont été construits par la société ETW Energietechnik GmbH de Moers en Rhénanie du Nord-Westphalie. Pour le renouvellement, les deux vieux moteurs à gaz de la société de gestion des déchets ont été remplacés après 65 000 heures de fonctionnement et plus de huit ans d‘exploitation. Il en a résulté un bond en avant en termes d‘efficacité, qui repose essentiellement sur l‘installation de moteurs à gaz plus grands et plus puissants ainsi que sur le perfectionnement de la technologie des moteurs à gaz. De plus, des économies de carburant sont réalisées grâce à l‘utilisation du méthane résiduel contenu dans l‘air d‘échappement des résidus de fermentation.

ETW Energietechnik a adopté une approche progressive à cet égard : Dans un premier temps, les moteurs de cogénération usagés de 800 kilowatts (kW) chacun ont été démontés. Au même endroit, l‘entreprise a installé deux nouveaux moteurs à gaz de plus grande taille, d‘une puissance électrique de 1560 et 1200 kilowatts. Il s‘agit d‘unités de cogénération en conteneur, c‘est-à-dire que les centrales électriques sont placées dans un conteneur spécial de 14 mètres sur 3,2 mètres sur 3.

Il y a la centrale de cogénération de conteneurs „ETW 1560 BG“ avec un agrégat de gaz MWM TCG 2020 V16 (puissance électrique : 1560 kW, puissance thermique : 1528 kW, consommation de combustible : 3683 kW). Le second est la centrale de cogénération de conteneurs „ETW 1200 BG“ avec un agrégat de gaz MWM TCG 2020 V12 (puissance électrique : 1200 kW, puissance thermique : 1153 kW, consommation de combustible : 2804 kW).

En comparaison avec les anciens groupes électrogènes, le changement augmente le rendement électrique de près de 1,6 point de pourcentage : Alors que les unités de cogénération utilisées avaient une efficacité électrique de 40,4 %, celle-ci s‘élève maintenant à 42 %. L‘efficacité globale de l‘usine augmente légèrement pour atteindre 85 p. 100.

Le concept d‘utilisation de la chaleur contribue de manière significative à ce chiffre élevé. La chaleur résiduelle des centrales thermiques de type bloc est utilisée pour chauffer les fermenteurs et le bâtiment d‘exploitation. L‘excédent de chaleur résiduelle est ensuite mis à la disposition de la ville de Backnang pour le séchage des boues d‘épuration.

Un autre saut d‘efficacité est obtenu grâce à une particularité de l‘installation : l‘air d‘échappement des résidus de fermentation est ajouté à l‘air de combustion des moteurs à gaz. Bien que cet air d‘échappement ait une teneur en méthane trop faible (moins de 1,75 p. 100) pour qu‘il puisse être utilisé directement dans un moteur à gaz, l‘usine est tout de même en mesure de fonctionner avec un haut degré d‘efficacité.

Cependant, en le mélangeant à l‘air de combustion, la faible teneur en méthane est rendue utilisable. Cela présente un autre avantage : cette teneur en méthane dans l‘air de combustion n‘a pas besoin d‘être acheminée par la conduite de biogaz et peut donc être économisée du côté du biogaz.

„C‘est la première fois que nous avons équipé une installation ETW de cette manière„, rapporte Alexander Szabo. L‘ingénieur est le responsable des ventes chez ETW Energietechnik.

La société de gestion des déchets municipaux espère que cet échange lui permettra de rendre le fonctionnement de la cogénération plus variable à l‘avenir en raison de la puissance plus élevée du moteur tout en maintenant les mêmes quantités de gaz pendant la journée. En outre, la société de gestion des déchets s‘attend à une augmentation de la quantité d‘électricité injectée dans le réseau public.

Pour le projet pilote, l‘air d‘échappement des résidus de fermentation extraits des réservoirs de stockage des engrais liquides et du réservoir de sédimentation de l‘installation de biogaz est nettoyé par un laveur-sécheur de gaz, puis acheminé vers l‘alimentation en air de combustion des moteurs à gaz. Pour éviter un mélange inflammable dans l‘air de combustion, l‘air d‘échappement des résidus de fermentation débarrassé de l‘hydrogène sulfuré (H2S) est surveillé en permanence au moyen d‘une analyse des gaz.

La mise à jour du système est durable dans la mesure où deux changements prévus dans la législation allemande sont déjà réalisés :
  • L‘une d‘elles est l‘utilisation du méthane résiduel dans l‘air d‘échappement des résidus de fermentation pour empêcher les gaz à effet de serre de s‘échapper. Ce système a été conçu par la société de planification Ingenieurgruppe RUK GmbH de Stuttgart.
  • Il a déjà été décidé que les installations de cogénération à partir de 2023 ne peu- vent pas émettre plus de 100 milligrammes d‘oxydes d‘azote (NOx) par mètre cube. Actuellement, cette limite supérieure est de 500 mg/m3. Ces valeurs s‘appliquent dans chaque cas à une teneur en oxygène résiduel de cinq pour cent. C‘est ce que prévoit l‘ordonnance sur les installations de moyenne puissance des moteurs à combustion, des turbines à gaz et des moteurs à combustion interne, la 44e ordonnance fédérale sur la protection contre les immissions (44e OImSchV), qui a été actualisée en juin 2019.
Afin d‘éviter un rééquipement ultérieur coûteux du système d‘échappement, les deux centrales de cogénération ont donc déjà été équipées de catalyseurs d‘oxyde d‘azote modernes. Les éléments catalytiques sont montés sur un support en céramique. Cette technologie SCR - SCR signifie „ Selected Catalytic Reduction „ - est la seule technologie permettant de réduire la quantité d‘oxydes malades (NOx) dans les gaz d‘échappement du moteur à gaz. Les oxydes d‘azote dans les gaz d‘échappement sont composés de monoxyde d‘azote (NO) et de dioxyde d‘azote (NO2).

Pour réduire les oxydes d‘azote, l‘Adblue doit être injecté dans le système d‘échappement - ce mélange a une teneur en urée de 32,5 %. La température élevée des gaz d‘échappement transforme l‘Adblue en ammoniac. L‘ammoniac réagit avec les oxydes d‘azote sur la surface catalytique des éléments de catalyseur avec la formule de réaction suivante : 4NO + 4NH3 + O2 4N2 + 6H2O.

ETW Energietechnik a déjà installé une partie des éléments de catalyseurs SCR. Ceux-ci réduisent - même sans injection d‘urée - le formaldéhyde dans les gaz d‘échappement. Le formaldéhyde (CH2O) est transformé en eau et en CO2. Le système complet de catalyseur SCR, y compris l‘injection d‘urée, ne sera pas mis en service avant 2023. Afin de respecter les limites plus strictes, il suffit alors de pro- céder à un rééquipement mineur grâce au système moderne d‘épuration des gaz d‘échappement.

Après l‘attribution du contrat pour les nouvelles installations de cogénération, ETW Energietechnik GmbH a également obtenu le contrat pour l‘extension de l‘installation de fermentation des déchets. Cela comprend l‘ensemble de la technique de processus, de mesure et de régulation. L‘étendue de la livraison comprend également l‘installation de séchage par lavage de gaz pour l‘air d‘échappement des résidus de fermentation.

Mise à niveau pour la réduction des NOx

En 2022, ETW Energietechnik modernisera les deux centrales de cogénération afin qu‘elles puissent respecter la valeur limite de 100 mg/m3 pour les oxydes d‘azote à partir de 2023 :

Un réservoir d‘urée, la tuyauterie en acier inoxydable entre le réservoir d‘urée et l‘injection, une conduite d‘aspiration dans le moteur à gaz et un dispositif de dosage d‘urée sont encore nécessaires. Cela nécessite un compresseur d‘air, des capteurs de pression et de température, des capteurs d‘oxyde d‘azote et d‘oxygène en amont et en aval du convertisseur catalytique. Pour cela, le boîtier du catalyseur est entièrement équipé d‘éléments catalytiques.

  Source : ETW Energietechnik




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