Raisons du remplacement du système de filtre
Interrogé sur les raisons du remplacement des systèmes d'épuration des fumées, Ralf Borrmann évoque deux facteurs décisifs. D'une part, l'argile utilisée sur ce site ne pourrait pas être valorisée sans un système complexe d'épuration des gaz de combustion. La propre carrière de l’entreprise fournit de l’argile de Lauenburg, une sorte d’argile que l’on trouve dans toute la plaine de Basse-Saxe. Il se caractérise par son jeune âge d'environ 60 000 ans. Les composants argileux ne sont que légèrement altérés, c'est pourquoi l'argile contient beaucoup de matière organique. Outre les composés fluorés et chlorés, l'argile de Lauenburg contient également une très forte proportion de pyrite. En conséquence, les gaz bruts issus de la cuisson de ces produits en argile contiennent de grandes quantités de soufre, environ 2 000 à 3 000 mg/m³ d'oxydes de soufre. Les valeurs limites du TA Luft (Instructions techniques sur le contrôle de la qualité de l'air) sont actuellement de 500 mg/m³.
En revanche, un goulot d’étranglement dans l’approvisionnement était devenu apparent pour le sorbant utilisé jusqu’alors. Les filtres à couches en vrac utilisés avant la conversion utilisaient un granulé d'hydroxyde de calcium et de carbonate de calcium comme sorbant. La granulation était essentielle, car l'augmentation de la teneur en soufre ne pouvait être traitée qu'en utilisant des surfaces particulièrement grandes et des matériaux réactifs. En Allemagne, une seule entreprise produisait ce sorbant dans une seule usine. Après que cette installation ait été convertie des précipitateurs électrostatiques en filtres à poussière en 2018, la température de processus pour le séchage des granulés n'a plus pu être atteinte. La qualité des matériaux qui en résultait ne permettait plus de respecter les valeurs limites de Querenstede. Les absorbants ou granulés alternatifs n'étaient pas disponibles dans les quantités requises et étaient relativement coûteux, rapporte Borrmann. Il fallait donc mettre en place à moyen terme une nouvelle méthode d'épuration des gaz résiduaires.
Décision en faveur du système de filtre à tubes de Hellmich
En collaboration avec Hellmich GmbH & Co. KG - technologie d'épuration et de dépoussiérage des fumées de Rhénanie du Nord-Westphalie, poursuit Borrmann, ils ont discuté de solutions. Christoph Hellmich a suggéré un système de filtre à tubes comme remplacement viable à long terme. Ces systèmes sont utilisés lorsqu'un système à contre-courant atteint ses limites de performance avec des valeurs de gaz brut élevées. Le processus à flux entraîné suivi d'une filtration permet de séparer des concentrations élevées de SOx avec simultanément des concentrations élevées de chlore et/ou de poussière, ainsi que du fluorure d'hydrogène. En vue de l'avenir du site, Röben a alors décidé de remplacer les systèmes d'épuration des fumées des deux fours de l'usine 2 et de l'usine 4. Le contrat a été attribué en décembre 2019.
La phase d'installation du nouveau système a été très exigeante, explique Borrmann. En effet, la conversion a eu lieu pendant les opérations de production en cours. Cela correspondait à la philosophie d’entreprise de Röben selon laquelle les fours ne sont pas éteints autant que possible. Les deux usines fonctionnent sans interruption depuis 2008, même pendant le boom économique de 2020 et 2021. Borrmann résume ainsi les défis qui en résultent : « C'est comme remplacer le pot catalytique et l'ensemble du système d'échappement de votre voiture. en conduisant sur l'autoroute.
La sécurité du personnel notamment lui a valu des nuits blanches. Afin de réduire le danger et d'éviter que les installateurs ne se trouvent directement dans le flux de fumées, une cheminée de secours a été construite pour l'aménagement afin d'évacuer les fumées via le toit. Néanmoins, l’opération était difficile et stressante. Avec des gaz de combustion à des températures de 200 degrés, un masque à gaz et un équipement de protection étaient indispensables. Pour retirer la tuyauterie et poser les nouveaux raccordements, seuls les brûleurs ont été éteints et la poussée arrêtée. Borrmann salue donc expressément les efforts de Christoph Hellmich et de ses monteurs ainsi que de sa propre équipe : « C'était une grande réussite. Vraiment louable.
Le premier système de l'usine 2 a été mis en service en décembre 2020, le système 2 de l'usine 4 en mai 2021.
Performance et description du nouveau système
Borrmann ne tarit pas non plus d’éloges sur les systèmes de Hellmich. « Ils sont à la pointe de la technologie et peuvent fonctionner avec une précision de 10 milligrammes près. » Steffen Hennicke ajoute que le nouveau matériau de sorption, l'hydroxyde de calcium pur, est beaucoup plus efficace pour séparer le soufre. Le filtrage basé sur le principe du flux entraîné est obtenu en introduisant le matériau dans le flux de gaz de combustion, où il lie les particules de soufre, de chlore et de fluor. Le flux de liant et de particules liées est ensuite envoyé dans les filtres à tuyaux, où il est séparé sous forme de chaux réactionnelle.
Christoph Hellmich explique les détails du mode de fonctionnement : Le système de filtre à tuyau installé ici est une variante dans laquelle seul l'hydrate de chaux (Ca(OH)2) est dosé à l'état sec à l'aide d'une vis de dosage à fréquence contrôlée. Cela permet de capter des émissions de soufre allant jusqu'à 1 200 mg/m³. Le chlore peut également être bien filtré de cette manière.
Cependant, le site de Querenstede, avec une moyenne de 2 400 mg/m³ et dans certains cas jusqu'à 3 000 mg/m³ de soufre dans les gaz d'échappement, nécessite une capacité de séparation nettement plus élevée. Le système présente donc deux particularités. Premièrement, jusqu'à 80 pour cent du sorbant est saturé en recyclant la matière traitée dans un circuit. Deuxièmement, la réactivité du sorbant est augmentée par le conditionnement. Le matériau en circulation est retiré du système et introduit dans un tambour mélangeur. L'eau est injectée pour produire un matériau absorbant humide, pulvérulent et chaud avec une réactivité élevée. Le processus s'équilibre en fonction de la quantité de matière fraîche introduite et de la quantité de poussière arrivant dans le système de filtration.
Toutefois, le principal défi consiste à garantir qu’un tel système fonctionne de manière fiable et stable. Selon Hellmich, c'est la raison pour laquelle un mélangeur continu avec conditionnement a été développé il y a 20 ans et a depuis été modifié. Cela fonctionne avec certaines quantités et permet des valeurs de performances prévisibles. Si le débit volumique ou la quantité de polluants à séparer double, le nombre de mélangeurs peut simplement être doublé. Quatre mélangeurs continus ont donc été installés à Querenstede.
Pour un fonctionnement stable, une vitesse minimale de plus de 20 m/s doit être atteinte afin que le matériau soit entraîné dans le flux d'air. Si la poussée du flux de fumées change, par ex. en raison d'un fonctionnement différent du four, cela peut être compensé par la recirculation d'une partie des fumées et la vitesse minimale peut être maintenue.
Par conséquent, comme l'ajoute le directeur de l'usine Hennicke, les paramètres clés pour l'épuration des gaz de combustion sont la vitesse de poussée, c'est-à-dire la quantité de gaz de combustion par unité de temps, et le processus de combustion, c'est-à-dire la quantité de polluants. « Pour nous adapter aux paramètres changeants, nous faisons varier la quantité de sorbant nouvellement ajoutée. Par exemple, si je sais qu'une combustion de briquet est imminente et que le taux de poussée diminue, j'ajuste la quantité ajoutée trois ou quatre jours à l'avance. Cela se produit par étapes de kilogrammes. Nous activons également tôt de la même manière pour éviter la sursaturation.
Borrmann ajoute : « Ces systèmes nécessitent beaucoup plus d'efforts. C'était plus facile avec les précédentes cascades de fluor. Le sorbant s'écoulait simplement, il suffisait de s'assurer que les réservoirs de stockage étaient pleins. Le système actuel consomme plus d’électricité et aussi d’eau, en raison de la différence de pression et de la capacité de séparation élevée. Un expert est nécessaire pour s'occuper des deux systèmes.
En revanche, l'élimination de la chaux réactionnelle séparée est très simple. Celui-ci peut être utilisé comme engrais et est reconnu et régulièrement testé comme engrais par la Chambre d'agriculture et l'Inspection du commerce. Röben travaille en collaboration avec un entrepreneur qui transforme la poudre fine pour l'utiliser comme engrais.
Par rapport à l’ancien système de filtration, la quantité d’engrais nécessaire est nettement inférieure. Chaque four consomme désormais env. 2,5 tonnes de absorbant par jour ou 910 tonnes par an, au total env. 1 820 tonnes. Avec l'ancien système, la consommation de absorbants était de 4 000 à 5 000 tonnes par an. En outre, il existe plusieurs fournisseurs pour la chaux hydratée nécessaire, ce qui exclut les goulots d'étranglement dans l'approvisionnement. Cependant, la chaux hydratée est nettement plus chère que les granulés utilisés auparavant.
Particularités de l'usine de Querenstede
Borrmann ajoute : « Au début, il n'était pas facile d'adapter le système à la cuisson spéciale et réduite qui a lieu ici. » Le four a un comportement très complexe. La cuisson s'effectue sous atmosphère localement réductrice. Pendant la période de réduction, l'air de traitement est maintenu stationnaire dans la zone de réduction afin de créer des effets de couleur. Afin d'obtenir un certain jeu de couleurs sur la section transversale du wagon, quelque chose de spécial est réalisé : bien que l'ensemble du wagon soit cuit dans une atmosphère réductrice, une ou deux cheminées peuvent être cuites dans une atmosphère oxydante au moyen du bouton de commande. mode. « C'est pourquoi nous devons maintenir la pression des conduits de fumées très stable. L’ensemble du système est très sensible, tout doit donc s’adapter parfaitement. Étant donné que le four détermine le processus, le filtre flexible ne doit pas influencer le mode de fonctionnement ou le fonctionnement du four. Cela a été une période d'apprentissage pour nous et pour l'entreprise Hellmich.
Coût de l'installation
Les coûts pour les deux systèmes s'élèvent au total à env. 5 millions d'euros. Outre la livraison, cela comprend l'installation, la démolition des anciens systèmes, des fondations et des périphériques. À titre de comparaison, Hellmich explique que les coûts de la technologie en cascade du fluor utilisée auparavant n'étaient que d'environ un tiers. Cependant, un tel système ne pouvait pas faire face aux concentrations de polluants à Querenstede.
