Des pneus usés comme combustible dans une cimenterie

RÉSULTAT 264
AIE
CA 96.506/2C.F06
OCDE
efficacité énergétique
Le remplacement du charbon
par des produits de rebut
Des pneus usés comme
combustible dans une cimenterie
Résumé
En juin 1994, on a
amorcé l’utilisation de
pneus usés comme
combustible à la cimenterie
Saint-Laurent de Joliette,
au Québec, alors que des
pneus entiers ont servi à
alimenter des fours en
long. Ce procédé technologique constitue un
moyen d’éliminer les vieux
pneus puisque ceux-ci ne
sont alors pas enterrés ou
accumulés sur un terrain
vague. Il permet, d’autre
part, d’économiser certaines
ressources énergétiques
non renouvelables utilisées
dans la cimenterie comme
le charbon.
Près de la moitié des
cimenteries du Canada et
des États-Unis ont recours
à des fours en long, ce qui
en représente une
cinquantaine qui auraient
la possibilité de se tourner
vers la technique liée aux
pneus usés.
Faits saillants
• Permet
d’économiser 18 000
tonnes de charbon
par année.
• Des capacités
d’éliminer 1,5 million
de pneus par année.
• Période de récupération de 5 ans.
Stocks de pneus usés à la cimenterie Saint-Laurent de Joliette.
Centre for the Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies
L’objectif du projet
Le recours à des pneus usés en
tant que combustible dans les
cimenteries est très répandu en
Europe où une grande partie des
fours sont de type préchauffage.
En raison de la configuration de
ce genre de four, les pneus
entiers (non déchiquetés) sont
placés dans la zone de transition
située entre la tour d’échange de
chaleur et le four rotatif.
Toutefois, les cimenteries qui
ont recours à des fours en long
n’ont pas la possibilité de
procéder à l’alimentation par
pneus entiers insérés à
l’extrémité froide du four. Les
températures trop basses et les
chaînes de traction installées
pour récupérer la chaleur
provenant des gaz de
combustion empêchent
l’insertion de pneus entiers dans
le four. Par conséquent, seuls
des pneus déchiquetés sont
injectés dans l’extrémité chaude
d’un four en long. On a déjà
tenté d’utiliser des pneus
déchiquetés au Québec, mais les
coûts liés à l’opération de
déchiquetage rendaient ce
procédé non viable sur le plan
économique. Le projet visait à
la mise au point d’une technique
permettant le recours à des
pneus entiers pour l’alimentation
des fours en long.
L’intérêt qu’il y a à recourir à
des pneus entiers se situe au
niveau des économies découlant
de l’absence de déchiquetage.
Ainsi, cette façon de faire
demeure la plus concurrentielle
et offre la possibilité
d’épargner une grande quantité
de combustible, en l’occurrence
du charbon.
Le principe
Une technique récemment mise
en marché facilite désormais
l’alimentation des fours en long
à l’aide de pneus entiers. En
fait, un mécanisme, installé à
même les parois du four et qui
en suit les rotations, permet
l’insertion de pneus entiers à
un endroit où la température
est suffisamment élevée pour
assurer une combustion
complète. Tel que montré à la
figure 1, un système
automatique se charge
d’emporter les pneus jusqu’au
point d’alimentation.
Il convient également de noter
que les pneus n’agissent pas
seulement en tant que
combustible de remplacement
à l’intérieur du four. En effet,
l’armature métallique des
pneus fournit, en se
décomposant, un apport de
matières premières sous forme
d’oxyde de fer indispensable à
la combustion du calcaire dans
le four. D’autre part, les cendres
qui découlent de la combustion
des pneus, tout comme celles
Figure 1 : Schéma du système automatique d’alimentation en pneus.
Vers les fours 1-2-3
Vers les fours 1-2-3-4
633 pneus
incinerés
Balance
Total de
5944 kg
Zone de
récuperation
5,4
kg
Four 4
produites à la suite du brûlage
des charbons, constituent une
partie intégrante du produit fini
qui est le ciment.
La situation
En 1994, on a posé le même
genre de mécanisme sur l’un
des quatre fours de la
cimenterie de Joliette. Il a alors
été possible d’entreprendre la
mise à l’essai du procédé,
comprenant, notamment, un
programme d’échantillonnage
des gaz de combustion, au
cours duquel près de 20 % de
l’énergie requise au fonctionnement du four provenait de la
combustion de pneus usés.
La société, en février 1995, a
pris la décision d’investir dans
l’automatisation de l’alimentation de trois de ces quatre
fours. En juin 1995, au moment
de l’installation de ces systèmes
automatiques, le remplacement
du charbon par des pneus usés
a abouti à des économies
atteignant environ 18 000
tonnes par année et à la combustion de près de 1,5 million
de pneus.
La cimenterie n’avait donc
plus besoin des 30 personnes
qui, auparavant, introduisaient
les pneus dans les fours en
long. Depuis son installation,
le système automatisé a subi
quelques modifications
mineures qui visaient à
améliorer le procédé.
Néanmoins, il ne s’était
manifesté aucun problème
important susceptible de
provoquer une perte de
production. Le quatrième four
sera l’objet de modifications
aussitôt qu’il sera possible
d’obtenir un approvisionnement suffisant en pneus.
Chaque four est alimenté à
l’aide de quatre silos d’une
capacité de 2 000 tonnes métriques. Fabriqués par la société
Fuller, ces fours mesurent
192 m de long et présentent un
diamètre de 3,66 m. Deux
d’entre eux sont munis de
mécanismes dont les dimensions
permettent d’accepter les pneus
d’automobile (qui pèsent chacun
10 kg) à un rythme d’un par
révolution (un four accomplit
87 révolutions à l’heure). Le
troisième a été adapté pour
recevoir des pneus de camion
(qui pèsent 50 kg) à un rythme
d’un par cinq révo-lutions. Les
pneus usés montrent une valeur
calorifique de 28 GJ/tonne,
tandis que le char-bon en offre
une de 25 GJ/tonne.
Le recours à des pneus en tant
que combustible dans la
cimenterie en permet l’élimination, évite de les enterrer ou
des les accumuler en tas, et
contribue aux économies de
ressources énergétiques non
renouvelables telles que le
charbon actuellement utilisé.
La société
La société Ciment SaintLaurent constitue le plus gros
producteur de ciment de l’est
du Canada, en plus de se
révéler le deuxième en importance au pays. Elle compte
également parmi les premiers
producteurs et fournisseurs de
ciment du nord-est des ÉtatsUnis. Parmi ses actifs d’exploitation, on retrouve 5 cimenteries,
33 centres de distribution, 66
usines à béton, ainsi que
31 carrières et sablonnières.
Elle approvisionne le Québec,
les Maritimes, l’Ontario et 14
États américains. Sa cimenterie
de Joliette dispose d’une capacité de production de
1 075 million de tonnes et fournit de l’emploi à 225 personnes.
Aspects économiques
Le remplacement du charbon
par des pneus entraîne des
économies et des recettes qui
adoptent deux formes, soit :
• des économies sont réalisées
grâce à l’achat de quantités
moindres de charbon
(11 000 tonnes en 1995);
• la cimenterie perçoit des frais
de réception des pneus usés
(950 000 pneus en 1995, et
des prévisions atteignant
1,2 million de pneus en 1996).
En contrepartie, les frais
d’exploitation et les redevances
liées à l’obtention de permis se
chiffrent à environ 600 000
dollars canadiens par année. La
société a investi jusqu’à
3,5 millions de dollars
canadiens pour l’installation
d’un mécanisme d’alimentation
automatique de pneus dans le
cas de trois de ses fours. Il
s’agit là d’un investissement
qui deviendra rentable dans
environ 5 années.
Le recours à des pneus usés
pour remplacer l’utilisation
d’un combustible classique ne
contribue pas à accroître la
productivité. Néanmoins, la
réduction des coûts variables de
production découlant des
économies de combustible rend
la cimenterie plus compétitive
sur les marchés d’exportation,
en plus de renforcer la stabilité
de plus de 200 emplois.
Organisation
principale/agent
de surveillance
Ciment Saint-Laurent de
Joliette
C. P. 480
966, chemin des Prairies
Joliette (Québec)
Canada J6E 6H7
Tél.: +1-450-756-1076
Fax: +1-450-756-4366
Personne-ressource:
M. P. Beaulieu
Organisation
principale
Organisation de
l’information
Ciment Saint-Laurent inc.
1945, boul. Graham
Mont-Royal (Québec)
Canada H3R 1H1
Tél.: +1-514-340-1881
Fax: +1-514-342-8155
Personne-ressource:
M. A. Auger
Adresse électronique:
[email protected]
Ressources naturelles du
Canada
Direction de la technologie de
l’énergie de CANMET
580, rue Booth, 13e étage
Ottawa (Ontario)
Canada K1A 0E4
Tél.: +1-613-947-3812
Fax: +1-613-947-1016
Personne-ressource:
M. M. Lamanque
Adresse électronique:
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OCDE
efficacité énergétique
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Adresse électronique : [email protected]
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* AIE:
OCDE:
AIE
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L’AIE a été mise sur pied en 1974 à
l’intérieur des cadres de l’OCDE dans le
but de mettre en œuvre un programme
international d’énergie. L’objectif principal
de l’AIE est de favoriser la coopération
entre les 24 pays participants de l’organisation afin d’accroître la sécurité des approvisionnements énergétiques en ayant recours
aux économies d’énergie, au développement
de sources d’énergie de remplacement, aux
nouvelles techniques énergétiques et à la
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CADDET représente le Centre de l’AIE en
vue de l’analyse et de la diffusion des
techniques énergétiques éprouvées. Le
Programme d’efficacité énergétique
fonctionne actuellement dans 12 pays
membres et la Commission Européenne.
On parvient à atteindre cet objectif, en
partie grâce à un programme de technologie
énergétique et de collaboration en matière
de recherche-développement réalisé
actuellement dans le cadre de 40 ententes
de mise en œuvre qui englobent au-delà de
70 projets conjoints individuels.
La présente réalisation peut désormais être
répétée dans les pays membres du
Programme d’efficacité énergétique de
CADDET. Les parties intéressées à adopter
le procédé en question peuvent s’adresser à
l’Équipe CADDET de leur pays ou aux
responsables du Programme d’efficacité
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liens indispensables entre la recherchedéveloppement ou les études pilotes, et les
divers marchés s’adressant aux utilisateurs.
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Mai 1999