Chaufferie et équipements

Chaufferie et équipements

La Sarre 2 juin 2011

Jean Baribeault ing.

Plan de la présentation

1. Mission de l’entreprise

2. Les activités de l’entreprise

3. Facteurs qui influencent la
conception des chaufferies

4. Les composantes d’une
chaufferie

5. Des exemples dans le monde

6. Le combustible

7. Les émissions

1

1. Mission de l’entreprise

 Développer, commercialiser et opérer
des équipements de chauffage à la
biomasse destinés aux bâtiments
commerciaux, institutionnels et
agricoles.

2

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

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

3.Facteurs qui influencent la conception des
chaufferies
 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

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

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

3. Dimensionnement de la puissance des chaudières

Méthode 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 consommée
Avantages Consommation minimale de combustibles Minimise les coûts d’investissement
fossiles Optimise le rendement
Permet l’ajout de nouvelles charges Minimise les émissions

Désavantages 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

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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

4. Dimensionnement des réserves

Dimension 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

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

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

4. Systèmes de convoyage

 Dessileur rotatif à
pales

 Utilisé pour les
copeaux et granules
 Capacité 50 m3 max.

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4. Systèmes de convoyage (suite)

 Dessileur rotatif à vis

 Utilisé pour les sous-
produits de
transformation secs

Source: Justsen

14

4. Systèmes de convoyage (suite)

Convoyeur vibrant Convoyeur à Convoyeur à vis
palettes

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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

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4. Type de chambre de combustion
 Grille mobile

→ Utilisation avec combustible
humide
→ Utilisation avec combustible
avec haute teneur en cendres

17

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

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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

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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 combustion

CSA B366.1-M91 sécurité
appareil

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5. Des exemples dans le monde
HLM Autrans, France

 Édifices chauffés : HLM
 Puissance : 320 kW
 Gestion et entretien: Compagnie privée
 Approvisionnement: Coopérative
forestière
 Propriété: HLM

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5. Finlande

Édifices chauffés : École et centre sportif
Puissance : 400 kW
Gestion, entretien et approvisionnement par ENO
(coopérative forestière)
Propriété: École et centre sportif

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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

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6. Le combustible

 Conditionnement
 Caractéristique
 Granules
 Normalisation

25

6. Conditionnement

Séchage en bord de route Séchage sous abri capacité 2000 map
De 3 mois à 1 ans
Taux d’humidité passe de 60% à 25%

26

6. Conditionnement (suite)

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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

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6. Granules de bois

Les 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 tonne

Les désavantages:
•Disponibilité de la matière première
•Stabilité de l’approvisionnement
Les besoins
Recherche de nouvelle matière première
Prix de vente compétitif

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6. Normalisation, contrôle de la qualité

Paramètres Caractéristiques Méthode de
vérification
d’échantillonnage

Granulométrie 0,5 à 2 po X 0,25 à 0,5 po Mesure

Taux d’humidité 5% à 35 % Mesure (étuve)

Taux de cendre 1% à 5 % Laboratoire+ volume
de cendres
Taux de poussières 1% à 3 % laboratoire

Impureté 0 Inspection visuelle

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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

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

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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
l'ordre de 12 - 13).

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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)
→ Grande consommation d’énergie
En Suisse, tous les nouveaux chauffages au bois de
plus de 70 kW devront être équipés d’un dispositif de
dépoussiérage efficace
(électrofiltre, filtre en tissu, etc.) d’ici à 2015.

30 mg/Nm3
Actuellement au Québec les normes permettent
600 mg/Nm3

34

7. Systèmes de dépoussiérages
Filtre à sacs
→ Utilisation des fibres de verre requise

 Électro-filtres
→ Coûts élevés

Source: FEI

35

Fin de la présentation

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