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L’augmentation de la capacitécomme l’optimalisation des per-formances énergétiques ont étéconcrétisées par SVEX (une autrejoint-venture d’Indaver et de

Sita qui assure l’exploitation, la maintenanceet l’optimisation des installations de SLECOet d’Indaver sur le site de Doel). L’optimisa-tion énergétique a notamment été renduepossible grâce à une extension de la capacitéde l’installation de condensation d’air. Aprèsune période d’étude et de planification,l’opération a été lancée en août, lors del’arrêt du lit fluidisé de SLECO. Les entraîne-ments de six ventilateurs de condensationont été remplacés. Le choix pour ces trainsd’entraînement – une commande fréquen-tielle, un moteur CA de 60 Hz et un réduc-teur mécanique – s’est porté sur Siemens carce fournisseur était en mesure de les fourniren un seul lot, dans le cadre d’un projet

unique. Trois jours d’arrêt total, puis 14 joursde fonctionnement à capacité réduite ontsuffi pour régler l’affaire. Industrie Technique& Management s’est entretenu de cetteadaptation avec Geert Pluckers, responsa-ble des projets et des adaptations, Luc Mam-paey, Senior Project Manager E&I chez SVEXet Mark Dirckx, de la division Industry DriveTechnologies de Siemens.

EXTENSION DE LA CAPACITÉDES CONDENSATEURS À AIRSLECO a été créé en 2000 pour la constructionet l’exploitation d’une installation de troisfours à sol vibrant destinés à l’incinération deboues et de déchets industriels non dange-reux dans le but d’une valorisation énergé-tique. Cette valorisation prend la forme d’uneproduction de vapeur qui génère de l’électri-cité par le biais d’une turbine. L’installationest érigée sur les terrains d’Indaver qui abri-

tent également trois fours à grille pour l’inci-nération de déchets ména gers et de déchetsindustriels assimilables, ici aussi assortied’une valorisation énergétique.

En 2010-2011, une augmentation de 13 pcde la capacité de l’installation avait déjà eulieu. La turbine transforme en électricité dela vapeur produite à 400°C à une pression de40 bars, la vapeur n’étant plus qu’à 45°C à lasortie de la turbine. Elle est ensuite conden-sée dans des condensateurs à air sous formed’eau à 45°C. L’opération s’effectue via unéchangeur thermique dont les ventilateursrefroidissent la vapeur par insufflation d’unegrande quantité d’air. Lors de cette adapta-tion, les condensateurs n’avaient pas étéadaptés. Pour que leur performance soitmaximisée, ils doivent produire à la sortie dela turbine une pression négative de l’ordre de100 à 150 mbars absolus (soit -900 mBarg).Etant donné l’afflux de vapeur, cette condi-

Le calcul et l’achat auprèsd’un opérateur uniqueAccroître la capacité de plus de 10 pc et optimaliser les performances énergétiques del’installation: telle fut la mission initiée et réalisée avec succès chez SLECO, la joint-ventured’Indaver et de Sita. Cette société, installée sur le site d’Indaver à Doel, produit de la vapeuret de l’électricité à partir de l’incinération de boues et de déchets industriels non dangereuxdans des fours à sol vibrant. L’entreprise possède trois lignes et une capacité de 580.000tonnes par an, ce qui lui confère le titre de plus grande installation en Europe. Par Alfons Calders

Fourniture d’une technologie d’entraînement

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Luc Mampaey, Senior Project Manager E&I chez SVEX.

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tion ne pouvait être maintenue que jusqu’àune température extérieure de 9°C. Lorsqueles températures extérieures étaient supé-rieures à 9°C, la capacité de refroidissementdisponible était donc trop faible pour assu-rer le fonctionnement optimal de la turbine.

En calculant la perte de rendement éner-gétique, on a déterminé qu’il serait possiblede récupérer encore plus d’électricité enaugmentant la capacité des condensateurs.Cette extension était envisageable en ajou-tant de nouveaux modules, mais l’investis-sement aurait été de loin supérieur au gainde performance obtenu. Une seconde pos-sibilité consistait à insuffler une plusgrande quantité d’air dans les échangeursde chaleur via les condensateurs à air, cequi impliquait une augmentation de lavitesse de rotation des ventilateurs de 9,8mètres de diamètre.

UNE ANALYSE THÉORIQUEAVANT L’ÉTUDE PRATIQUEUn bureau d’ingénierie néerlandais a pro-cédé à une étude théorique des modulesexistants. Il a calculé qu’en augmentant ledébit d’air des condensateurs de 20 pc, ils

parviendraient à maintenir leur pressionnégative de 100 mbara jusqu’à 15°C. Ses cal-culs ont également révélé que ce résultatpouvait être atteint avec les ventilateurs ins-tallés, mais pas avec les dispositifs d’entraî-nement en place (moteurs Simotics et ré-ducteurs de 80 kW pièce). Pour ce faire, ilétait nécessaire de disposer d’un entraîne-ment Sinamics de 132 kW.

Ce fut ensuite au tour de SVEX d’analyserquelles étaient les possibilités et les coûtsafférents. Pour rendre le projet réalisablesans que les coûts n’explosent, deux condi-tions devaient être remplies. La premièreétait la réutilisation des câbles électriquesexistants, soit, pour chaque moteur, plus de250m de câble “noyé” et donc inaccessiblesous le bâtiment et l’installation. Il est viteapparu qu’ils suffisaient pour alimenter lesmoteurs de 132 kW... à condition que l’onéquipe ces derniers d’une commande fré-quentielle. Telle était du reste l’intentionvisée, car la volonté était de mieux pouvoirréguler la pression à la sortie de la turbine, cequi devait aussi se traduire par un gain derendement. En équipant les ventilateursd’un régulation de vitesse, on pouvait garan-

tir une pression négative constante ou variantlentement là où la seule commutation on/offen place engendrait des chocs de pression auniveau des condensateurs. Les anciens câblesservent donc à alimenter le régulateur de fré-quence installé juste à côté des moteurs.Depuis cet emplacement, il est ensuite aiséde tirer de nouveaux câbles pour lesquelsle choix s’est porté sur un modèle blindé.

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Siemens a notamment livré un moteur CA tri-phasé Simotics de 132 kW tournant à 60 Hz.

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La seconde condition était que la structuremécanique existante soit suffisammentrobuste. Il ne faut pas perdre de vue qu’aufinal, 12 millions de m³/heure d’air devaientêtre insufflés via les six modules. Et un ac-croissement du flux d’air transitant par leséchangeurs de chaleur induit aussi une plusgrande pression sur l’installation. Le calculeffectué pour la structure mécanique enfonction des nouvelles conditions a permisde déterminer qu’elle était suffisammentrésistante, tant pour ce qui concernait lescontraintes à absorber que les vibrations.

UNE LIGNE D’ENTRAÎNEMENTHOMOGÈNE

Puisque aucun investissement supplé-mentaire de grande ampleur ne s’imposaitpour la partie mécanique et électrique descondensateurs existants, les estimationsindiquaient que l’investissement nécessaireétait rentable. L’établissement d’un cahierdes charges a donc permis de donner le coupd’envoi de la recherche de fournisseurs po-tentiels pour les trois composants du dispo-sitif d’entraînement: le régulateur de fré-quence, le moteur et le boîtier de réductionmécanique. Alors que les autres soumis-sionnaires devaient assembler du matérielvenant de différents fabricants, Siemensproposait une solution d’un seul tenant.C’est ce point de contact unique, associé àdu matériel compatible qui a séduit SVEX.

D’ailleurs, les boîtiers de réduction méca-niques antérieurs étaient également demarque Flender (repris voici 7 ans parSiemens) et le changement n’était pas dû àun mécontentement vis-à-vis du fournis-seur, bien au contraire: sa seule motivationétait l’augmentation de la capacité.

UNE SOLUTION SPÉCIFIQUEADAPTÉE À L’APPLICATION

Le choix de SVEX n’a pas seulement été in-fluencé par l’unicité de ce point de contactet par le service d’entretien préventif offertpar Siemens – et qui relève du concept IDS(Integrated Drives Systems). En effet, dansson offre, Siemens a fait preuve d’originalitéen adoptant une approche techniquementmieux profilée en fonction des exigencesfixées par l’installation. La firme a proposéun moteur CA triphasé Simotics de 132 kWtournant à 60 Hz. Ce choix permettait, touten restant dans la plage de fonctionnementsouhaitée, de proposer un moteur plus petit(mais néanmoins standard) capable de four-nir le couple nécessaire (pour atteindre la

vitesse requise avec un moteur fonction-nant à 50 Hz, il fallait agir sur le taux deshuntage alors qu’à 60 Hz, le couple dimi-nue de façon inversement proportionnelleà la vitesse ce qui, au final, induit un mo-teur plus onéreux en raison d’un couplenominal plus élevé à 50 Hz).

Pour le boîtier de réduction, Siemens aprévu un facteur d’utilisation du service de2, ce qui signifie qu’il convient pour fournirle double du couple nominal. Ce facteur aété jugé nécessaire parce qu’il s’agit de l’axede sortie et que la contrainte exercée par ledéplacement d’air sur ce type de ventila-teur peut s’avérer très élevée. Un facteurd’utilisation du service de 2 garantit doncla fiabilité de l’installation. La conséquenceinduite était cependant loin d’être négli-geable: les boîtes à engrenages pèsent envi- ron le double des alternatives proposées parles autres fournisseurs.

UNE RÉALISATION DANS UN TIMING SERRÉ

L’installation de la ligne d’entraînementdevait suivre un planning précis. Les installa-teurs disposaient en août d’une fenêtre detravail de trois jours durant laquelle les foursà sole vibrante devaient être mis à l’arrêt pourl’entretien quadriennal de l’installation deproduction de vapeur. Il fallait pouvoir s’as-su rer que l’ensemble du câblage soit raccordéet que les premiers modules (moteurs +boîtes à engrenages) soient installés pendantce laps de temps de manière à ce qu’au termedes trois jours, le premier four et sa turbine(donc également les deux premiers conden-sateurs) puissent être remis en service.Ensuite, les techniciens disposaient de deuxsemaines pour finaliser le reste de l’installa-tion, soit la période au terme de laquelle lesautres lignes devaient pouvoir être relancées.

La commande a été passée auprès deSiemens en mars. Le fournisseur avait prévuun ingénieur de projet pour coordonnerl’ensemble du projet jusqu’à sa réception. Ledélai de livraison des boîtes à engrenagesétant le plus long, il fallait donc qu’ellessoient prêtes une semaine avant l’arrêt – cequi fut le cas. SVEX a pris en charge l’ingé-nierie des détails à finaliser et a défini leplanning pour l’ensemble de l’opération.Les régulateurs de fréquence Sinamics pou-vaient être livrés dans un laps de temps pluscourt, de sorte qu’ils avaient pu être instal-lés au préalable, de même que les câbles me-nant jusqu’à l’endroit où les moteurs étaientmis en place. Pour les abriter, on a construitun petit bâtiment supplémentaire sous lescondensateurs, tandis que Fabricom prenaiten charge la pose des câbles. ACC Team, unesociété néerlandaise spécialisée dans l’opti-misation des condensateurs à air, avait réa-lisé au préalable les adaptations méca-niques à la structure des nouveaux sup-ports. Fabricom a également installé et rac-cordé les moteurs et les boîtes à engrenagesdans les délais impartis. Le personnel deSVEX a pour sa part procédé aux adapta-tions de la programmation du DCS Yoko-gawa afin que la régulation de la pression etde la vitesse des ventilateurs s’effectue au-tomatiquement. Enfin, Siemens a assuré lamise en service des régulateurs de fré-quence, le test de l’ensemble et le démar-rage proprement dit de l’installation.

Tout s’est déroulé dans le délai fixé et sansproblèmes notoires. Une semaine après lamise en service complète, des mesures de vi-tesse de l’air ont été effectuées. Il en est res-sorti que la capacité des ventilateurs aug-mentée de 23 pc, soit bien au-delà de la barredes 20 pc fixés comme objectif. ●

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Fourniture d’une technologie d’entraînement

Les régulateurs de fréquence Sinamics ont été installés au préalable.

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