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Maintenance & Entreprise n° 628

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Spécial maintenance expo 2012

Technologie Gestion des

Technologie Gestion des déchets > La recherche en valorisation énergétique Beaucoup d’industriels deviennent, qu’ils le veuillent ou non, de véritables gestionnaires de déchets. Mais la technologie peut transformer cette contrainte réglementaire en opportunité. Le point sur les avancées de la recherche en matière de valorisation énergétique, par Mohand Tazerout, de l’Ecole des Mines de Nantes. L’industrie agroalimentaire de l’Ouest de la France où l’on dispose de quantités très importantes de déchets d’élevage et de transformation de produits, est particulièrement concernée. La majeure partie de ce potentiel, souvent pollué, n’a actuellement que très peu de possibilité de valorisation. Ces déchets ont un contenu énergétique faible. Il faut donc éviter de transporter cette « biomasse» qui doit être valorisée localement, en mettant en œuvre des installations de petite puissance. Les travaux de recherche, dans ce domaine, ont pour objectif, d’une part, la formulation ou la production de biocarburants/ biocombustibles et, d’autre part, l’optimisation des rendements des installations de valorisation énergétique des déchets. Elle est centrée sur la valorisation énergétique des résidus solides ou liquides. Les technologies les plus prometteuses, qui sont explorées au sein du laboratoire de l’EMN (Ecole des Mines de Nantes), sont la pyrolyse, la solvolyse et la gazéification. La pyrolyse est une technologie simple et peu coûteuse, capable de traiter une grande variété de matières premières, produisant des gaz, des liquides (hydrocarbures et autres produits chimiques), et du charbon. Une approche prometteuse est la production d'un produit liquide qui peut être utilisé dans les installations énergétiques existantes. L'intérêt majeur de cette technique est que ces produits sont hautement valorisables. L'association par exemple de la pyrolyse en four tournant et de la gazéification permet d'obtenir du gaz de synthèse, mélange de CO et H2, pouvant servir de matière première à un très large éventail de synthèses de chimie organique. D'autres gaz issus de la pyrolyse peuvent servir de combustible pour alimenter en énergie le système, ou fabriquer de la vapeur pour la production d'électricité. Les déchets huileux sont valorisables en combustibles pouvant alimenter les moteurs stationnaires. Les études menées portent sur l’optimisation des conditions opératoires de pyrolyse au regard de la composition des matériaux précurseurs (les déchets), de la composition des gaz émis et des résidus solides de la pyrolyse. Dans ce cadre, la valorisation des déchets graisseux en biocombustibles pour moteur diesel a été effectuée dans le cadre d’une thèse de doctorat. Pour cela, nous avons utilisé le craquage catalytique comme procédé thermochimique de valorisation de ces déchets en biocarburant. Les propriétés physicochimiques du biocarburant produit sont conformes aux normes européennes et américaines relatives au diesel. Traitement au gaz La solvolyseest la décomposition d’un déchet solide en présence d’un solvant. Elle s’effectue dans un réacteur sous pression et température variant en fonction du déchet à valoriser et des caractéristiques des coproduits souhaitées. Les recherches menées concernent surtout l’identification des cinétiques de dégradation mises en jeu afin d’accéder à l’optimisation de ces procédés vis- -à- -vis des propriétés recherchées pour les produits obtenus (tant solides que liquides), et ainsi maîtriser à terme la nature des produits de dégradation.Pour le cas des déchets composites, l’objectif est de rechercher les meilleurs paramètres de décomposition de la matière première pour l’obtention des phases solide, liquide et gaz réutilisables. La gazéification, quant à elle, paraît être une alternative intéressante à l’utilisation de l’énergie fossile. Elle permet la transformation thermochimique de la biomasse solide directement en gaz combustible valorisable dans les moteurs à combustion interne. L'installation de petites unités locales et même déplaçables pour valoriser le résidu à l'endroit où il est produit permet l’optimisation du bilan énergétique. Le résidu est une ressource dont le contenu énergétique est faible. Il ne faut donc pas envisager de le transporter. Il doit être valorisé localement par des installations de faibles puissances pour lesquelles le gazogène couplé à un moteur se prête bien. L’activité scientifique consiste en une connaissance fine des caractéristiques thermiques du processus de gazéification et en une meilleure compréhension du processus thermochimique afin de limiter la production des goudrons. Actuellement, des études de modélisation des différentes étapes du procédé sont en cours, d’une part pour optimiser les paramètres physicochimiques des phénomènes mis en jeu et d’autre part optimiser les paramètres géométriques des procédés en fonction de la puissance désirée et de la qualité de la biomasse en entrée. Mohand Tazerout 38 Octobre-Novembre-Décembre 2012 – N°628

Technologie Expertise > Limitation du couple contrôlée par API à l’aide d’un élément de glissement Le démarrage de grosses machines d’entraînement telles que les moteurs synchrones est souvent associé à des pics de couple momentanés. Afin de tenir compte de cette charge de démarrage dans la construction, les couples de démarrage sont spécifiés comme étant 5 à 8 fois supérieurs au couple nominal. Cette charge de démarrage provoque donc le surdimensionnement de toute l’installation. Grâce à un élément de glissement commandé par automate, cette charge peut être limitée de manière sûre et être sensiblement réduite. Le dimensionnement d’une chaîne d’entraînement dépend la plupart du temps des charges de démarrage et des charges par choc. La charge de démarrage est générée par la brusque mise en marche de la machine motrice ainsi que par la dynamique élevée en traversant les plages de vitesses critiques. Même un coûteux surdimensionnement de l’installation n’est pas toujours une protection efficace contre les désagréables surprises de la mise en service. Ces pointes de couple peuvent être maîtrisées et éliminées de manière sûre grâce au Hyguard® Control System. Ce système se compose d’un accouplement Hyguard(transformé en élément de glissement), d’une surveillance électronique et d’un interrupteur avec commande à distance. Fonctionnement de l’Hyguard- Control System L’accouplement modifié Hyguard ® est réglé au couple de glissement souhaité grâce à une pression hydraulique. Ce couple est généralement de 2,5 à 3 fois le couple nominal. Si, lors du démarrage, les couples de pointe momentanés atteignent la valeur réglée du couple de glissement, l’accouplement patine. Ce phénomène de glissement contrôlé et momentané limite les pointes de couple aux valeurs admissibles.L’encoche de friction des surfaces de glissement est revêtue d’un bronze spécial. Ce revêtement dispose d’un coefficient de friction constant et reproductible. La course de glissement maximale admissible par phénomène de glissement est limitée afin d’éviter toute surcharge thermique. La course de glissement est surveillée par un automate. Quand la valeur limite est dépassée, l’accouplement Hyguardest enclenché en quelques millisecondes via l’interrupteur avec commande à distance. Après séparation, l’accouplement tourne librement dans ses paliers et la masse importante du moteur d’entraînement est séparée du reste de l’installation. HyguardControl System intégré dans l’accouplement L’accouplement de sécurité Hyguard fonctionne principalement comme un assemblage à frettage qui peut être ouvert à l’aide d’un interrupteur avec télécommande. Cet assemblage à pression se produit en générant une pression hydraulique dans une gorge annulaire et peut être réactivé après le déclenchement de l’accouplement. Ensuite, l’automate de l’HyguardControl System peut émettre, vers l’automate central de l’installation, un signal “Accouplement interrompu”, ce qui arrête le moteur. Des informations importantes concernant l’installation sont stockées dans l’automate. Des données telles que la distance de glissement par procédure de démarrage individuelle sont disponibles et peuvent être utilisées. L’HyguardControl System fonctionne avec un automate programmable fiable qui peut éventuellement être adapté à l’installation. Description du fonctionnement de l’accouplement Hyguard Deux bagues emboîtées l’une dans l’autre sont fermées de façon hermétique à leurs extrémités (formant une chambre annulaire). Cette chambre annulaire est mise sous pression par l’huile hydraulique via un injecteur. Ceci conduit à une expansion diamétrale, engendrant ainsi Octobre-Novembre-Décembre 2012 – N°628 39

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