Décarbonisation des fours à arc discontinus dans l’industrie sidérurgique

Un pas vers un processus plus écologique

La production d’acier est actuellement la plus grande source industrielle de pollution climatique. Pour décarboniser ses processus de production, un fabricant d’acier en Espagne 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 permet à l’aciérie d’économiser plus de 800 000 euros sur sa facture annuelle de gaz et de faire un pas de plus vers la décarbonisation de ses processus.

Un processus à forte intensité de carbone

Le processus de production est gourmand en 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 avec de l’acier impur et suivent un cycle 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.

Economies d’énergie grâce à la récupération de chaleur

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

Sur une année, la réutilisation de cette énergie thermique auparavant gaspillée permet à l’entreprise d’économiser plus de 800 000 euros sur sa facture annuelle de gaz en réduisant considérablement le gaz consommé par les chaudières à vapeur.
Les fours fonctionnant près de 6 000 heures par an, nos ingénieurs ont méticuleusement conçu des mécanismes de sécurité au sein du système de récupération de la 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 des raisons de maintenance.
– La poussière est un sous-produit inévitable présent dans les flux d’échappement des déchets du four.

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

Un programme complet d’entretien et de maintenance permet de maintenir le système dans des conditions optimales.

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 de ≈3700 tonnes/an et économies** = 348 000 € par an.
• Économies totales = 1 148 000 € 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 au 24/02/22 et prix à terme (2023) = €120 et €60/MWh respectivement – source ref tradingeconomics.com ;
**Prix du carbone@ 24/02/22 = €95/T & économies/MWh gaz nat. = €17.4/MWh – ref. CarbonCredits.com- exclu des économies ;
Tous les prix et les retours sur investissement sont des estimations mais fluctuent.