Description de la centrale thermoélectrique de MP3 et MP4

Présentation du groupe office chérifien des phosphates OCP :

Le groupe office chérifien des phosphates OCP est un opérateur international dans le domaine de l’industrie des phosphates et de ses produits dérivés. Le phosphate brut extrait du soussol marocain est exporté ou livré aux industries chimiques du groupe à Safi ou à Jorf lasfar pour être transformé en produits dérivés commercialisables : acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié, engrais solide. Le groupe OCP livre aux cinq continents de la planète ; ses exportations représentent 25 à 30% de commerce international du phosphate et de ses produits dérivés. Présent dans cinq zones géographiques du pays. (Trois sites d’exploitations minières : Khouribga, Benguérire/Youssoufia, Boucraâ/Laâyoune et deux sites de transformation chimique : Safi et Jorf Lasfar)

Description de la Centrale thermoélectrique

La centrale thermoélectrique assure la production de l’énergie électrique et de la vapeur. Elle est équipée essentiellement de trois Groupes Turbo Alternateurs de capacité 37MW chacun et de deux chaudières auxiliaires chacune avec une capacité de production de 25 t/h. La vapeur haute pression (HP) générée par les chaudières de récupération de l’atelier sulfurique et par les chaudières auxiliaires est collectée dans deux barillets HP qui alimentent les trois Groupes Turbo Alternateurs (GTA) et l’usine EMAPHOS. La vapeur à l’extraction des turbines, à l’aval des contournements (seulement en cas d’excès de vapeur HP) et à l’échappement des turbosoufflantes (au niveau de l’atelier sulfurique) est collectée dans deux barillets moyenne pression (MP) pour alimenter les différents ateliers du complexe. Les condensats en retour de tous les ateliers, exceptés ceux du phosphorique qui passent directement dans la bâche alimentaire après le passage à travers le dégazeur pour éliminer l’oxygène dissout, sont collectés dans la bâche à condensats pour être refoulés par des pompes vers l’installation de traitement des eaux à travers des refroidisseurs à eau de mer. Après traitement, ils sont admis dans le dégazeur de la bâche alimentaire. Des pompes aspirent l’eau de cette dernière pour être refoulé vers les chaudières de récupération, les chaudières auxiliaires (s’ils sont en marche) et les désurchauffeurs. La centrale fournit aussi l’eau NORIA pour le refroidissement des huiles des turboalternateurs, des compresseurs et des turbosoufflantes. Après son utilisation cette eau passe à travers des refroidisseurs à eau de mer, puis elle est refoulée par des pompes aux différents utilisateurs, donc elle fait un circuit fermé. La centrale dispose aussi d’un groupe électrogène autonome fonctionnant au gas-oil qui maintient les fonctions vitales du complexe en service, en cas de déclenchement des GTA.

Définition de la chaudière :

La chaudière auxiliaire est un générateur de vapeur .Elle a pour rôle de transmettre la chaleur issue de la combustion de fuel-oil ou du Gas-oil dans le foyer à l’eau alimentaire dont le but de le préchauffer, l’évaporer et le surchauffer jusqu’à une température de 495 °C et une pression de 58 Bars.; Les combustibles utilisés sont : le gas-oil pour le démarrage et le fuel-oil pour la marche normale dont les fluides pulvérisateurs sont respectivement l’air et la vapeur à 16bars.(voir le schéma de la chaudière dans l’annexe1) L’injection des combustibles se fait par des brûleurs spéciaux à tubes parallèles et concentriques. Chaque chaudière est alimentée en 2000Kg/h en fuel-oil (9500Kcal/Kg) à une pression de 20bars et en eau alimentaire (à 85 bars et 115°C). Elle produit la vapeur surchauffée à une pression de 58bars et sous une température de 495°C (850Kcal/Kg).

Quelques notions sur les échangeurs : L’échangeur de chaleur est un équipement qui permet d’assurer un transfert de chaleur d’un fluide chaud à un fluide froid sans contact direct entre les deux fluides. Le même fluide peut conserver son état physique (liquide ou gazeux) ou se présenter successivement sous les deux phases : c’est le cas des condenseurs, évaporateurs, bouilleurs, ou des tours de refroidissement En principe, pour les échangeurs les plus courants dans l’industrie, les deux fluides s’écoulent dans des espaces séparés par une paroi ou cloison à faible inertie thermique au travers de laquelle les échanges se font par conduction. En effet, la chaleur que l’un des fluides cède à la paroi par convection le long de la surface de contact est transférée par conduction et, est cédée à l’autre fluide par convection le long de l’autre face. Le rayonnement n’intervient de manière significative que s’il existe des différences de température très importantes entre un fluide semi-transparent et la paroi. De par leurs différentes applications, les caractéristiques des échangeurs se situent dans une gamme très étendue en encombrement, en puissance échangée, en pression et en température. Les exigences de fonctionnement, les différentes normes imposées par le législateur pour la conception de tels appareils, les technologies ainsi que les matériaux utilisés sont inévitablement variés et difficilement comparables.

Conclusion

Les travaux présentés dans ce rapport s’inscrivent dans le cadre de mon stage de fin d’études. Ils ont été proposés par la Division Maroc Phosphore III-IV Jorf lasfar, dans l’objectif de l’optimisation énergétique des deux chaudières auxiliaires à la centrale thermoélectriques. Dans cette perspective, nous avons choisi une démarche consistant en première étape à positionner le niveau énergétique actuel de ces deux chaudières. En réalisant un audit énergétique permettant de voir les possibilités d’optimisation. Ensuite, étudier techniquement la faisabilité de la solution proposée, afin de faciliter leur mise en oeuvre. Ce stage nous a été d’un grand intérêt. Celui-ci se traduit sur plusieurs axes dont :

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Table des matières

Dédicace
Remerciement
Introduction générale
Chapitre 1 : Présentation du Groupe Office chérifien des Phosphates
Présentation du groupe office chérifien des phosphates OCP
Historique
Statut juridique
Fiche technique
Présentation de Pôle chimique Jorf lasfar
Organisation de Jorf Lasfar
Description de Jorf Lasfar
Ateliers du complexe Jorf Lasfar
Chapitre II : Description de la centrale thermoélectrique de MP3 et MP4
I.Description de la Centrale thermoélectrique
II.Généralités sur les chaudières
Définition
Type des chaudières
Caractéristiques principales des chaudières
III. La description détaillée de la chaudière auxiliaire
Définition de la chaudière
Les principaux éléments de la chaudière
Principe de fonctionnement
Rôle de la chaudière auxiliaire du Maroc III-IV
Chapitre III : Etude théorique de la combustion
I.Généralités sur la Combustion
II.Définition
Les différents types de combustion
Généralités sur le combustible (fuel n°2)
Etude thermochimique de la combustion
Réaction de la combustion
Grandeurs caractéristiques d’une combustion
III. Rendement et étude thermique de la combustion
Le rendement de la chaudière
les puissances introduites dans la chaudière
Les pertes
Chapitre IV : Calcul et analyse du rendement des deux chaudières auxiliaires
I.Le rendement nominal de la chaudière (Constructeur)
II.Paramètres de la combustion
Les pertes d’énergie
Le rendement de la chaudière
Le rendement actuel de la chaudière auxiliaire n°1 :
Bilan massique de la chaudière auxiliaire n°1 :
Calcul des Pertes d’énergie :
Quantité de chaleur entrante
Rendement :
III. Le rendement actuel de la chaudière auxiliaire n°2 :
Quantité de chaleur entrante :
Calcul des pertes
Le rendement :
Chapitre V: Amélioration des performances énergétiques
Etude de l’amélioration du rendement :
Quelques notions sur les échangeurs :
Dimensionnement des échangeurs de chaleur :
Résultats apportés par les solutions proposées :
Conclusion générale
Bibliographie
Annexe