Contribution à la mise en conformité : Amélioration du système de chaufferie

On sait que l’environnement devient une préoccupation internationale à cause des changements climatiques. Il est considéré comme une donnée exogène au développement. Sachant qu’un air pur est indispensable au maintien d’une biosphère saine. Depuis plus de trente ans, l’ONU, ses institutions spécialisées et les organisations intergouvernementales portent une attention toute particulière aux effets de la pollution atmosphérique et encouragent sa réduction et la limitation de ses répercussions. Il est impératif de lutter contre la pollution de l’air lors des processus de production économique.

Madagascar est parmi les pays où la protection de l’environnement se présente actuellement comme un des plus grands soucis majeurs. A Antananarivo comme tout les capitales du monde, la pollution atmosphérique appartienne aux contaminations qui s’éparpillent plus vite et nuire l’environnement.

Ainsi, une des priorités du secteur environnement à Madagascar est de réduire l’émission atmosphérique, en utilisant la fonctionnalité des technologies existantes. C’est dans ce cadre que l’entreprise PLG-Confection, à Ankadimbahoaka – zone Filatex, nous a accueillir comme stagiaire dans son volet environnement. Il est à noter que PLG est une industrie textile de confection des jeans, et comporte une unité de chaudière. Cette dernière génère un volume assez important de fumées. De ce fait, une étude sur l’amélioration du système de chaufferie, ayant comme combustible le bois, s’avère indispensable. Toutefois, d’après les lois et décrets en vigueur, le maintien d’une certaine intégrité de l’environnement est la seule approche fiable à long terme pour garantir la durabilité de l’activité.

Cadre technique et pratique

Chaudière

Généralité sur la chaudière

D’abord, la chaudière n’est rien d’autre qu’un générateur de vapeur. C’est-à-dire un appareil qui transmet de l’énergie, sous forme de chaleur à partir de l’eau sous pression pour obtenir soit de l’eau surchauffée sous pression, soit de la vapeur ou un fluide à l’état supercritique qui devient de la vapeur par détente. La vapeur d’eau est utilisée comme fluide caloporteur : elle est chargée de transporter la chaleur entre deux ou plusieurs sources de température. Il est à noté que l’idée d’utiliser la vapeur comme force motrice remonte dès le premier siècle après JC. Sachant que la vapeur est un moyen économique pour véhiculer de grandes quantités d’énergies d’un point à un autre et facile à produire car c’est à partir de l’eau qu’on la produit.

Ensuite, l’unité de mesure de l’énergie est le joule (J). Et la quantité d’énergie à apporter par échange thermique pour élever d’un degré la température de l’unité de masse d’une substance est appeler la chaleur massique (symbole c) ou capacité thermique massique. Ainsi, pour l’eau (liquide), la chaleur massique est de 4,186 kJ/kg. C’est-à-dire à dire qu’il faut une enthalpie de 4,186 kJ pour relever de 1°C, 1 kg d’eau. Notons que l’enthalpie de l’eau est l’augmentation de l’énergie totale obtenue par transmission de chaleur qui entraîne l’élévation de la température. En effet, la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température d’un kg d’eau de 1°C est de 4, 186kJ. La qualité de l’eau utilisée pour les chaudières est de préférence eau déminéralisée.

En outre, lors de la mise en route de la chaudière, l’eau possède déjà une enthalpie initiale appelée « enthalpie de l’eau». Et on appelle «enthalpie de l’eau saturée» (hg) la somme de l’enthalpie initiale et de l’augmentation de l’enthalpie sous l’effet de la transmission de chaleur jusqu’au moment de l’ébullition (où l’eau est appelée « eau saturée »). Hf =hi+ augmentation de l’enthalpie où hi l’enthalpie initiale de l’eau.

Par ailleurs, il existe deux types de vapeurs: la « vapeur saturée» et la « vapeur surchauffée ». La vapeur saturée peut être sèche ou humide. La vapeur saturée sèche est la vapeur saturante dont l’enthalpie est maximum à la pression considérée. Elle ne contient aucune gouttelette de brouillard, c’est à dire ne contient aucune particule d’eau, d’où son appellation. Quant à la vapeur saturée humide, son enthalpie est inférieure à l’optimum possible à la pression considérée. En chauffant la vapeur saturé sa température augmente en suspension et la vapeur est dite surchauffée: c’est une forme de vapeur que l’on rencontre que rarement.

Eléments constitutifs du système chaudière : système de chauffe

D’abord, la chaudière proprement dite est constitué des éléments suivants:
– Corps de la chaudière en fonte ou en acier assemblé par soudure
– Instruments de mesure de pression, de niveau de l’eau et de température
– Instruments de régulation de la pression, du niveau de l’eau et de la température
– Tuyauterie et robinetterie de sectionnement d’eau et de vapeur .

Ensuite, le corps de la chaudière est composé essentiellement de chambre de combustion ou foyer « spreader » où on brule le combustible en libérant une certaine quantité de chaleur.

Et enfin, un équipement de traitement de fumée.

Type de chaudière

On sait que l’économie de combustible passe d’abord pour augmenter la température de l’eau. En générale, il existe trois types de chaudière : à tube de fumée, à tube d’eau et mixte (cas du PLG) où les deux types se mélangent. Prenons un par un ces types.

Tube de fumée

En 1800, l’ingénieur américain Evans mis au point la première chaudière à tubes de fumée qui servit dans les premières locomotives. Comme principe, pour les chaudières à tube de fumée, les gaz chauds circulent à l’intérieur du tube. C’est-à-dire on récupère la chaleur issue de la fumée.

Une chaudière à tubes de fumées est constituée d’un grand réservoir d’eau traversé par des tubes dans lesquels circulent les fumées. Le premier tube du parcours de fumées est un tube de plus gros diamètre qui constituent le foyer. Ce type de construction est aujourd’hui utilisé presque exclusivement pour les combustibles gazeux et liquides. Ensuite la forme du foyer des chaudières à tubes de fumées rend difficile l’extraction des cendres. Lorsqu’elles sont utilisées avec des combustibles solides le foyer est placé à l’extérieur de la chaudière proprement dite. Ce type de construction est généralement réservé à des puissances n’excédant pas 20 ou 30 MW.

Tube d’eau 

La nécessité d’avoir des débits et pressions de vapeur importants aboutit en 1867 à la mise au point de la chaudière a tubes d’eau par les ingénieurs américains Babcok et Wilcox. Depuis, celles-ci se sont sans cesse perfectionner pour permettre d’avoir des rendements de plus en plus élevés.

Dans cette construction, c’est le fluide caloporteur qui circule dans des tubes, les gaz chauds circulant à l’extérieur de ceux-ci. L’avantage de cette formule est surtout la sécurité de ne pas avoir de grandes quantités d’eau dans la chaudière même, qui pourraient en cas de rupture mécanique, entraîner une création explosive de vapeur. Elles ont également l’avantage d’avoir une plus faible inertie. Dans ce type de chaudière, le foyer a toujours un volume très important. De plus, le foyer a la possibilité d’être ouvert dans sa partie inférieure. Ce sont ces deux caractéristiques qui font qu’elles sont souvent utilisées avec des combustibles solides même pour des puissances de quelques MW seulement.

Chaudière de type mixte

Il s’agit d’un mélange des deux types ci-dessus. C’est le cas du PLG Confection, où nous avons fait le stage en entreprise. Ce système est économique car il récupère la chaleur de la fumée dégagé. En effet, avant de sortir le fumée, on l’utilise encore pour chauffé l’eau au lieu de augmenter les combustible utilisé (bois de chauffe).

Technologie sur la chaudière

Par définition, un combustible est la substance qui brûle. Les Combustibles peuvent être de types combustibles solides tel le charbon et le lignite, combustibles liquides comme le fioul, et combustibles gazeux. C’est par ces différences de combustible qu’on classe la chaudière ici où nous allons voir les deux technologies principale : chaudière à bois et chaudière à fioul.

Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : ETAT DE L’ART
1.1. Cadre technique et pratique
1.1.1. Chaudière
1.1.2. Les rejets et traitements
1.2. Cadre juridique et institutionnel
1.2.1. Chartre de l’environnement Malagasy
1.2.2. Décret MECIE
1.2.3. Gestion et contrôle de pollution à Madagascar
1.2.4. Hygiène-Sécurité-Environnement
1.2.5. Prévoyance sociale
1.2.6. Règlement complémentaire
DEUXIEME PARTIE : ETUDE DE CAS DE LA SOCIETE PLG CONFECTION
2.1 Méthodes de collecte des données
2.1.1. Descente sur terrain et observation
2.1.2. Enquêtes et interview
2.1.3. Documentation
2.2. Résultats
2.2.1. Délimitation administrative
2.2.2. Généralité de PLG
2.2.3. Donnés environnementales
2.2.4. Donnés techniques
2.2.5. Donnés socio-économiques
TROISIEME PARTIE : RECOMMANDATIONS
3.1. Aspect technique : amélioration du système de chauffe
3.1.1. Traitement des fumées
3.1.2. Préserver les bois de chauffe contre l’humidité
3.1.3. Déplacement du réservoir de la chaudière à fuel
3.2. Aspect professionnelle
3.2.1. Système de sécurité des ouvriers
3.2.2. Contrôle et entretien périodique
3.2.3. Politique de maintenance des appareils
3.3. Aspect économique
3.3.1. Coût d’installation
3.3.2. Coût d’exploitation
3.3.3. Analyse coût – bénéfice de l’unité de traitement de fumée
3.4. Activités alternatives
3.4.1. Plan de gestion Environnementale
3.4.2. Valorisation des déchets
3.4.3. Reboisement
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES WEBOGRAPHIQUES
ANNEXE

Lire le rapport complet