Décarbonation des fours à arc discontinus dans l’industrie sidérurgique

Un pas vers un processus industriel plus écologique

Pour décarboner ses processus de production, un fabricant d’acier espagnol a chargé Operational de mettre en œuvre un système de récupération d’énergie pour récupérer et réutiliser la chaleur des gaz d’échappement des fours.

Voici comment cette solution a permis à l’aciérie d’économiser plus de 800000 euros sur sa facture annuelle de gaz et de faire un pas de plus vers la décarbonation de ses processus industriels.

Un processus à forte intensité de carbone

Le processus de production est à forte intensité de carbone et nécessite des températures élevées dans le four à arc pour produire un acier de qualité. Pour fabriquer de l’acier de haute qualité, plusieurs fours à arc sont chargés d’acier impur et suivent un cycle prescrit de chauffage, de refroidissement, de réchauffage, de maintien et de refroidissement sur une période de plusieurs heures. Ce processus est gourmand en énergie, car les températures d’échappement des fours peuvent atteindre 550 degrés Celsius.

Réduction des coûts énergétiques grâce à la récupération de la chaleur

Après avoir évalué les paramètres de traitement de l’air d’échappement du four, tels que les concentrations de poussière, le débit d’air et les températures d’échappement, Operational a mis au point une solution qui capte l’énergie résiduelle des gaz d’échappement du four pour produire environ 10 000 kg/h de vapeur à 7 barg pendant les périodes de pointe.

Sur une année, la réutilisation de cette énergie thermique autrefois perdue permet à l’entreprise d’économiser plus de 800 000 € sur sa facture annuelle de gaz en réduisant considérablement la consommation de gaz des chaudières à vapeur.
Les fours fonctionnant près de 6 000 heures par an, nos ingénieurs ont méticuleusement conçu des mécanismes de sécurité dans le système de récupération de chaleur afin de minimiser les temps d’arrêt.

Notre équipe a fourni une solution complète, par exemple :

• Le nouveau système de récupération d’énergie peut être contourné s’il doit être mis hors service pour la maintenance.
• La poussière est un sous-produit inévitable et incontournable présent dans les flux d’échappement des fours.

L’accumulation de poussière entraînant des temps d’arrêt importants et nuisant aux performances, notre équipe a conçu et installé un système de nettoyage par projection en continu pour éliminer toute accumulation de poussière sur les échangeurs de chaleur. La poussière est collectée dans une trémie et est régulièrement vidée pendant le fonctionnement du système. Cela permet également de minimiser la quantité de poussière émise dans l’environnement.

Un ensemble complet de services après-vente et de maintenance permet de maintenir le système dans un état optimal.

Retour sur investissement

• Énergie récupérée des fours à arc et réutilisée dans les chaudières = 20 000 mégawattheures (MWh) par an de gaz naturel.
•  Réduction des émissions de CO2 environ 3700 tonnes/an & économies** = 348 000 € par an
• Économie totale = 114 000 € par an
• Retour sur investissement = sur la base d’un prix du gaz de 40 €/MWh*, des économies de CO2 et d’une subvention de 25 % = 1,3 an
  

Notes :
*Prix du gaz utilisé = 40 €/MWh. Prix réel @ 24/02/22 et prix à terme (2023) = 120 € et 60 €/MWh respectivement – source : tradingeconomics.com ;
**Prix du carbone@ 24/02/22 = 95 €/T et économies/MWh de gaz naturel = 17,4 €/MWh – réf. CarbonCredits.com- exclu des économies ;
Tous les prix et ROI sont des estimations mais fluctuent.