Combustibles de substitution pour cimenteries – séchés de manière fiable par STELA

Les combustibles de substitution trop humides ne sont pas acceptés par les cimenteries – ou entraînent des problèmes de processus dans le four rotatif : la température de la flamme baisse, la qualité du clinker en pâtit et le four est plus difficile à réguler. Une limite d'humidité de 20 à 25 % est typique pour la livraison ; de nombreuses usines en exigent beaucoup moins. Le séchage résout directement ce problème : il augmente le pouvoir calorifique du matériau, le rend dosable de manière fiable et permet d'atteindre les taux de substitution thermique élevés de 60 à plus de 80 % que les principales cimenteries européennes atteignent aujourd'hui.

Le séchage améliore la rentabilité à plusieurs niveaux simultanément : le pouvoir calorifique du matériau augmente, ce qui permet d'obtenir un meilleur rendement pour la cimenterie ou d'éviter des pénalités pour un matériau trop humide. Le poids réduit grâce à l'extraction de l'eau diminue directement les coûts de transport – moins d'eau signifie moins de tonnage. De plus, la stabilité au stockage du matériau est considérablement améliorée, car l'activité biologique et le développement des odeurs sont nettement réduits. Pour la cimenterie elle-même, l'installation de séchage propre est généralement rentabilisée par les économies de combustibles primaires et l'augmentation du taux de substitution.

Les exigences varient selon l'usine, le type de four et les réglementations nationales. À titre indicatif : de nombreuses cimenteries n'acceptent les combustibles de substitution solides que jusqu'à un taux d'humidité de 20 % – pour les CSR selon la norme EN 15359, une humidité inférieure à 15 % est typique pour atteindre la classe de classification permettant une utilisation directe au brûleur principal. Les déchets solides broyés (SSW) avec des taux d'humidité à l'entrée de 30 à 45 % doivent généralement être séchés thermiquement avant utilisation. STELA dimensionne l'installation en fonction des valeurs cibles concrètement convenues et garantit le respect de celles-ci grâce à une régulation automatique de l'humidité finale.

Les cimenteries disposent généralement de plusieurs sources de chaleur fatale utilisables : air de refroidissement provenant du refroidisseur de clinker, chaleur issue des processus ORC (Organic Rankine Cycle) ou de la cogénération. Les séchoirs à bande STELA peuvent être exploités avec de l'huile thermique, de la vapeur saturée ou de l'air de processus déjà chauffé comme fluide caloporteur. Le raccordement à l'infrastructure existante est conçu spécifiquement pour le projet. Le résultat : l'installation de séchage fonctionne avec de l'énergie « gratuite » qui, sinon, s'échapperait sans être utilisée – les coûts d'exploitation restent donc bas.

Une déclaration générale n'est pas possible sans données d'installation concrètes – le débit, l'humidité d'entrée, la chaleur fatale disponible et le prix actuel du marché pour le combustible primaire sont déterminants. À titre indicatif : en utilisant la chaleur fatale de l'usine et avec un débit de plusieurs tonnes par heure, les délais d'amortissement se situent généralement entre deux et cinq ans. À cela s'ajoutent des facteurs difficiles à chiffrer, tels que l'évitement des pénalités pour les matériaux non conformes aux spécifications et l'amélioration de la sécurité de planification pour le processus de combustion. STELA établit un calcul de rentabilité individuel dans le cadre du conseil en projet.

Les séchoirs à bande STELA sont conçus pour tous les combustibles de substitution solides courants : RDF (Refuse Derived Fuel), SSW (Solid Shredded Waste), SRF (Solid Recovered Fuel), Fluff ainsi que les combustibles d'accompagnement (BGBS). Comme ces matériaux peuvent varier fortement en composition, en humidité et en comportement à l'écoulement d'un lot à l'autre et selon la saison, une régulation automatique de l'humidité finale est un composant standard chez STELA. Dans le centre technique interne, des essais de séchage peuvent être effectués au préalable afin de dimensionner l'installation exactement pour le matériau concerné.

Les séchoirs à tambour fonctionnent avec des températures de processus supérieures à 120 °C. Cela présente plusieurs inconvénients pour les combustibles de substitution : les fractions contenant du plastique peuvent se décomposer ou coller, des composés organiques volatils (COV) sont libérés et augmentent considérablement les coûts de traitement de l'air évacué, et le risque d'incendie et d'explosion augmente. Les séchoirs à bande STELA, en revanche, fonctionnent avec des températures inférieures à 120 °C. Les séchoirs à bande basse température sèchent le matériau en douceur et peuvent être exploités directement avec la chaleur fatale de l'usine – ce que les séchoirs à tambour ne peuvent souvent pas faire en pratique.

Les combustibles de substitution solides peuvent former des fractions de poussière lors du processus de séchage, qui sont explosives dans certaines conditions. STELA en tient compte grâce à des mesures de conception adaptées et des systèmes de surveillance et, si nécessaire, grâce à un concept complet de protection contre les explosions basé sur l'évaluation des risques CE. Les mesures concrètes nécessaires dépendent du produit à sécher, des caractéristiques de la poussière et des réglementations locales, et sont évaluées conjointement avec le client dès la phase initiale de vente.

Le BT (largeurs de bande de 6 200 et 8 400 mm) est le séchoir haute performance pour les cimenteries ayant un besoin important en combustible, avec des débits allant jusqu'à 60 t/h de produit séché. Le BTL (largeurs de bande de 2 000 et 3 000 mm) convient aux capacités plus petites à moyennes ou pour débuter dans le séchage des combustibles de substitution. Les deux types fonctionnent selon le même principe technique et sont configurables individuellement.

Oui. Les installations de séchage STELA sont livrées sous forme d'unités clés en main et peuvent être intégrées dans les configurations d'usine existantes, même en cas d'espace restreint. Le raccordement aux systèmes de transport, d'alimentation en chaleur et de contrôle existants fait partie du périmètre standard de la planification de projet. STELA accompagne le client depuis le premier calcul de dimensionnement jusqu'à la mise en service.

Chaque tonne de combustible fossile remplacée par des combustibles de substitution réduit directement les émissions de CO₂ de l'usine, et donc le besoin en quotas d'émission de l'UE (EUA). Cela devient financièrement de plus en plus important : les allocations gratuites du SEQE pour l'industrie cimentière diminueront progressivement à partir de 2027 et disparaîtront complètement d'ici 2034. Les usines qui n'auront pas atteint un taux de substitution suffisant d'ici là devront acheter 100 % de leurs émissions de CO₂ sur le marché. Avec un prix des quotas d'émission (EUA) actuellement compris entre 60 et 80 €/t de CO₂ et une cimenterie typique produisant plusieurs centaines de milliers de tonnes par an, cela représente rapidement des millions d'euros. Une installation de séchage, qui permet d'utiliser le combustible de substitution de manière fiable dans le processus, n'est donc pas seulement un investissement dans l'efficacité, mais aussi dans la viabilité réglementaire future de l'usine.

La situation en matière d'autorisation dépend du site, de la réglementation nationale et du type de matériau à sécher. En Allemagne, le séchage des combustibles de substitution est généralement soumis à l'obligation d'autorisation BImSchG ; des exigences similaires s'appliquent dans d'autres pays de l'UE sur la base de la directive sur les émissions industrielles (IED). Les points centraux sont le traitement de l'air évacué (NOₓ, poussières, COV, odeurs) ainsi que l'évacuation des eaux usées issues du condensat. Comme les séchoirs à bande STELA fonctionnent avec des températures de processus basses, inférieures à environ 120 °C, les quantités de COV libérées sont nettement plus faibles que dans les installations de séchage à haute température, ce qui simplifie considérablement le dimensionnement du traitement de l'air évacué et la situation en matière d'autorisation. STELA conseille ses clients dès la phase initiale du projet sur le traitement de l'air évacué et collabore si nécessaire avec des bureaux d'ingénierie spécialisés dans les autorisations environnementales.

Un combustible de substitution correctement séché et conforme aux spécifications n'a pas d'influence négative sur la qualité du clinker. Au contraire : seule une humidité d'entrée constante et définie permet une conduite de flamme stable et des températures de combustion uniformes dans le four rotatif, condition préalable à une qualité de clinker homogène. Les problèmes ne proviennent pas de l'utilisation de CSR ou de CSS en soi, mais de matériaux trop humides ou de qualité variable qui déstabilisent le fonctionnement du four. En ce qui concerne les émissions du four : l'influence dépend fortement de la composition du combustible de substitution. Les fractions riches en matières plastiques peuvent augmenter l'apport en chlore et nécessitent éventuellement une gestion adaptée du bypass. Les émissions de NOₓ et de SO₂ peuvent également varier en fonction du mélange de combustibles et doivent être évaluées dans le cadre de la procédure d'autorisation. STELA fournit l'installation de séchage en tant que condition technique préalable à une utilisation stable ; l'évaluation de la composition du combustible et de ses effets sur le processus du four incombe à l'exploitant de la cimenterie ou aux ingénieurs de procédé employés.