La centrale thermique Achouat et la production électrique

  1. La centrale thermique: déf., types, avantages et principe
  2. Yahia Kriter
  3. La centrale thermique Achouat et la production électrique
  4. Poste d’eau : Condenseur, dégazeur, réchauffeurs, pompe
  5. Cycles de production d’énergie à vapeur
  6. Analyse énergétique et éxergétique: la centrale thermique

Centrale thermique Achouat: chaudière, équipement, turbine

III. La production d’énergie électrique en Algérie :

III.1 Capacité nationale de production d’énergie électrique en Algérie :

Les centrales de production nationale :

Le parc de production national de l’énergie électrique est dominé par cinq (5) centrales à cycle combiné d’une puissance totale de 5007 MW représentant un pourcentage de 35.87%, elles sont suivies par seize (16) centrales à gaz d’un totale de 4701 MW, un pourcentage de 33.67%, et puis neuf(9) centrales à vapeur qui produisent un total de 3833 MW (27.46%), viendront ensuite treize(13) centrales hydrauliques avec un total de 269.208 MW soit 1.93%, et enfin 150 MW de la puissance totale nette est produite par la nouvelle centrale hybride de Hassi R’Mel qui représente 1.07% de la production totale.

On les résume dans le tableau I.1 suivant :

Type de la Centrale cycles de prod uction d’énergi e à vapeur Site
Nom de la central Puissance nette nominale (MW) Energie primaire (Combustible)
Turbine à gaz (TG) Adrar 100 Gaz Adrar
Bab Ezzouar 108 Gaz Alger
Annaba 80 Gaz Annaba
Boufarik 96 Gaz Blida
Larbaa 500 Gaz Blida
Tilghemt 200 Gaz Laghouat
SKB 500 Gaz Alger
M’Sila 730 Gaz M’Sila
Kahrama 318 Gaz Oran
Hassi Messaoud I 120 Gaz Ouargla
Hassi Messaoud II 200 Gaz
Hassi Messaoud Sud 72 Gaz
Hassi Messaoud Ouest 492 Gaz
F’Krina 300 Gaz Oum el Bouaghi
Relizane 465 Gaz Relizane
Tiaret I &

II

420 Gaz Tiaret
Total / 4701 / /
Thermiques à vapeur (TV) Ras Djinet 672 Gaz/ Diesel Boumerdes
Jijel 588 Gaz/ Diesel Jijel
Marsat 840 Gaz/ Diesel Oran
Ravin Blanc 133 Gaz/ diesel Oran
Skikda3833 262 Gaz/ Diesel Skikda
Hamma II 418 Gaz/ Diesel Alger
Berrouaghia 500 Gaz Media
Touifza 220 Gaz Nâama
Marsat El Hadjadj 200 Gaz Oran
Total / 3833 / /
Cycles Combinés Hadjret Ennous 1227 Gaz Tipaza
SKS Skikda 880 Gaz Skikda
Koudiet Eddraouch 1200 Gaz El Taref
M’Sila 500 Gaz M’Sila
Targa 1200 Gaz Aïn Timouchent
Total / 5007 Gaz /
Centrale Hydrauliques Darguina 71.5 Eau Bejaia
Ighil Emda 24 Eau Kherrata
Mansouria 100 Eau Jijel
Erraguene 16 Eau Jijel
Souk El Djemaa 8.085 Eau Tizi Ouzou
Tizi Meden 4.458 Eau Tizi Ouzou
Ighzernchebel 2.712 Eau Tizi Ouzou
Ghrib 7.000 Eau Ain Defla
Gouriet 6.425 Eau Tizi Ouzou
Bouhanifia 5.700 Eau Mascara
Oued Fodda 15.600 Eau Chlef
Beni Behdel 3.500 Eau Tlemcen
Tessala 4.228 Eau Mila
Total / 269.208 Eau /
Centrales Hybride Hassi R’mel 150 Gaz-Solaire Laghouat

Tableau I.1 Les centrales de production électrique en Algérie

IV. La centrale thermique d’Achouat :

IV.1 Présentation de la centrale :

Pour satisfaire la demande en énergie électrique à l’Est du pays surtout en prévention de l’alimentation du complexe sidérurgique prévu dans la région de l’Est de Jijel et qui constitue un important client vu sa consommation de 320 MW, SONELGAZ a entreprit de réaliser un projet de construction d’une centrale thermique pour couvrir ce manque qui est de trois tranches chacune ayant une puissance nominale de (210 MW) soit au total (630 MW).

La centrale thermique de Jijel est située à l’Est du pays à 210 km à vol d’oiseau, au bord de la mer méditerranée, elle est implantée à 10 km à l’Est de chef lieu de wilaya à proximité :

  • * Du port de DJENDJEN
  • * De L’aéroport FARHAT ABBAS
  • * De La route nationale 43

Elle s’étend sur une superficie de 60 Hectares. La centrale thermique est composée principalement de 03 turbos alternateurs (turbines à vapeur) d’une puissance unitaire de 210MW.

IV.2 Caractéristiques techniques :

IV.2.1 Fiche technique :

Nombre de groupes : 3

Combustible principal : gaz naturel (156 000 Nm3 /h) Fluide de refroidissement : eau de mer (80 000 m3 /h) Tension d’évacuation: 220 KV

Superficie du terrain : 60 Ha

Puissance d’extension prévue : 3 x 300 MW

Puissance nomLes trois turboalternateurs de la centrale de Jijelinale unitaire (bornes alternateur): 210 MW Puissance nominale unitaire (bornes usine) : 196 MW Puissance max unitaire continue (bornes alternateur) :215 MW Cos φ nominal : 0.85

Puissance nominale installée (bornes usine) : 588 MW Combustible de secours : fuel

Capacité de stockage du fuel : 40000 m3 Capacité de stockage d’eau déminée : 10000 m3 Capacité de stockage d’eau dessalée : 10000 m3

Figure I.3 Les trois turboalternateurs de la centrale de Jijel

IV.2.2 Equipement du cycle de production :

IV.2.2.1 La chaudière :

Une chaudière est un composant d’une centrale électrique, appelée aussi Un générateur de vapeur qui est un réservoir contenant un fluide et muni d’un système de chauffage.

Son but est de produire et stocker de l’énergie thermique dans ce fluide et d’utiliser cette énergie dans un autre lieu. Il destiné à extraire l’énergie calorifique du combustible et à la céder à la vapeur.

La chaudière de la centrale de Jijel est une chaudière en dépression (circulation forcée des fumées), elle possède les caractéristiques suivantes :

  • -Débit nominal : 670 t/h.
  • -Pression de service de la vapeur primaire a la sortie de la chaudière : 140 bars.
  • -Température de la vapeur surchauffée : 545°C.
  • -Débit de la vapeur secondaire : 590 t/h.
  • -Pression de la vapeur secondaire a l’entrée de la chaudière : 28 bars.
  • -Pression de la vapeur secondaire a la sortie de la chaudière : 25 bars.
  • -Température de la vapeur à resurchauffer : 335 °C.
  • -Température de la vapeur resurchauffée : 545 °C.
  • -Température de l’eau d’alimentation : 240 °C

 

La chaudière de la central de Jijel
Figure I.4 La chaudière de la centrale de Jijel

IV.2.2.1.1 Constituants de la chaudière:

a. Chambre de combustion (foyer):

C’est dans cette enceinte que l’on brûle le mélange (air gaz), l’oxygène de l’air se combine avec le combustible en produisant de la chaleur et des gaz.

C’est dans cette chambre que se dégage toute l’énergie calorifique du combustible (zone la plus chaude du générateur de vapeur).

Cette chambre est généralement formée de tôles réfractaires soudées entre elle ainsi que les différent écrans tel que :

  • -L’écran frontal
  • -Les deux écrans latéraux
  • -L’écran arrière

b. Les brûleurs:

Les brûleurs ont pour but d’engendrer et d’entretenir la combustion du combustible dont ils assurent le mélange homogène avec l’air ambiant.

La chambre de combustion porte au total douze (12) brûleurs mixtes gaz /fuel à tourbillonnements disposés en deux étages de six brûleurs chacun. Le premier étage est situé à une hauteur de 7.25 m et le deuxième est à 9.85m.

Chaque brûleur est constitué par :

  • -une boite d’air de combustion divisée en deux canaux : le canal intérieur pour l’air principal et le canal extérieur pour l’air périphérique.
  • -un collecteur de gaz avec deux lignes pour le gaz d’allumage et le gaz principal.
  • -une torche.
  • -un tube pour installer la buse d’injection de fuel.

c. Ventilateurs de soufflage:

Ils ont pour but de fournir l’air nécessaire à la combustion au niveau des brûleurs. Les débits d’air brassés par ces ventilateurs sont très importants.

Les ventilateurs de soufflage aspirent de l’air atmosphérique et refoulent cet air vers la chambre à travers un réchauffeur d’air.

 

Le ventilateur de soufflage de la centrale
Figure I.5 Le ventilateur de soufflage de la centrale.

d. Réchauffeur d’air rotatif :

C’est un chauffeur thermique dont le but est de :

  • -Récupérer une partie de la chaleur encore contenue dans les gaz de combustion
  • -Elever la température de l’air comburant pour améliorer la combustion.
  • -De plus, dans les générateurs à vapeur, brûle du charbon pulvérisé, l’air chaud est utilisé pour faire sécher le charbon.

e. Ballon (réservoir):

C’est un réservoir cylindrique horizontal placé à la partie haute de la chaudière.

Il a deux rouleaux d’appuis qui lui assurent un libre allongement lors de l’échauffement (de travail),il est muni de six colonne d’alimentation des écrans de la chaudière (lieu d’évaporation d’eau ), à l’intérieur du ballon on trouve 84 cyclones (les cyclones assurent la séparation de la vapeur de l’eau du mélange résultant de l’évaporation : sécheur de vapeur par mouvement centrifuge ).

La partie supérieure du ballon contient de la vapeur (léger) et la partie inférieur contient de l’eau.

f. Ecrans vaporisateurs:

Dans les générateurs de vapeur moderne, les écrans vaporisateurs sont constitués presque uniquement des tubes d’écrans d’eau tapissant les parois de la chambre de combustion sous l’action de la chaleur dégagée par la flamme contenue dans les tubes d’écran se vaporisent sous forme de bulles.

g. Economiseur:

C’est un échangeur thermique qui a pour but de récupérer une partie de la chaleur restante dans les gaz de combustion pour élever la température de l’eau d’alimentation avant d’être introduite dans le réservoir.

h. Surchauffeur :

C’est un échangeur thermique dont le but est de récupérer une partie de la chaleur contenue dans les gaz de combustion et d’élever la température de la vapeur venant du réservoir à pression constante.

La vapeur surchauffée est dirigé vers la CHP.

i. Resurchauffeur :

C’est un reconditionnement en température de la vapeur après l’échappement du corps haute pression (1’ere) détente) pendant le trajet dans le resurchauffeur la température s’élève une deuxième (2’eme) fois à pression constante puis elle sera véhiculer vers le corps moyen pression.

j. Cheminées:

C’est l’échappement des gaz de fumée de hauteur 80m. Les cheminées sont élevés afin d’éviter le rabattement des gaz de combustion et obtenir leur plus grande dispersion dans l’atmosphère.

Le sommet des cheminées est protégé contre l’action des gaz et des agents atmosphériques par un couronnement en fonte où en cuivre rouge.

 

Les cheminées des 3 groupes
Figure I.6 Les cheminées des 3 groupes

k. ventilateur de tirage:

Le tirage naturel de la cheminée n’étant pas toujours suffisant pour assurer la circulation des gaz depuis le foyer.

Les ventilateurs de tirage peut être installés à la base de la cheminée, ils aspirent les gaz de combustion de leur sortie de la chaudière pour les refouler vers la cheminée.

l. Ventilateur de recyclage:

Il aspire les fumées a la sortie de la chaudière, les refouler dans celle-ci en face des brûleurs .cela permet :

  • Augmenter le rendement de la chaudière.
  • Protéger les tubes écrans frontaux des flammes des brûleurs.
IV.2.2.2 La turbine :

C’est une machine thermique dont le rôle est de transformer une partie de l’énergie calorifique en énergie mécanique par l’intermédiaire de la vapeur d’eau.

La centrale de Jijel est constituée de trois corps : HP, MP, BP. La vapeur venant de la chaudière attaque la turbine par le corps HP ou elle subit une première détente; les paramètres de la turbine sont réduits avant d’attaquer le corps MP la vapeur est conditionne de nouveau en pression et en température.

La vapeur détendu dans le corps MP attaque directement le corps BP de la turbine.

Corps HP
Figure I.7 Corps HP

 

Corps MP
Figure I.8 Corps MP

 

Corps BP
Figure I.9 Corps BP

 

Turbine à condensation de 210 MW à 3000 tr/mn en 3 corps
Figure I.10 Turbine à condensation de 210 MW à 3000 tr/mn en 3 corps

Voici le schéma du cycle complet de production d’électricité de la centrale thermique à trois corps d’Achouat

 

Schéma du cycle de production
Figure I.11 Schéma du cycle de production

Avec :

  • 1- condenseur
  • 2- pompe d’extraction 1ier étage.
  • 3- éjecteur.
  • 4-condenseur de bouillée avec éjecteur.
  • 5-pompe d’extraction 2émeetage.
  • 6- réchauffeur basse pression 1(RBP1).
  • 7-condenseur de bouillée sans éjecteur.
  • 8- réchauffeur basse pression 2 (RBP2).
  • 9- réchauffeur basse pression 3(RBP3).
  • 10- réchauffeur basse pression 4 (RBP4).
  • 11-dégazeur.
  • 12-bâche alimentaire.
  • 13-corps basse pression
  • 14- réchauffeur haute pression 1 (RHP1).
  • 15- réchauffeur haute pression 2 (RHP2).
  • 16- réchauffeur haute pression 3 (RHP3).
  • 17-générateur de vapeur
  • 18-économiseur
  • 19- Surchauffeur.
  • 20- Resurchauffeur
  • 21-corps haute pression.
  • 22-corps basse pression.
  • 23-corps moyen pression
  • 24- Alternateur

La turbine à trois corps est conçue pour travailler avec les paramètres suivants :

  • Puissance nominale 210MW
  • Pression absolue de la vapeur vive en amont des vannes d’arrêt 127.5bar
  • Pression absolue de la vapeur resurchauffée en amont des vannes d’interception 23bar

-Température de vapeur vive et resurchauffée 540°C

-Pression de la vapeur à la sortie du CHP 27 bars

-Température de vapeur à la sortie du CHP 330°C

-Pression de vapeur à la sortie du CBP 0.05 bar

-Débit de vapeur de la turbine 670 t/h

-Nombre de corps 3

-Nombre de soupapes de réglage du CHP 4

-Nombre de soupapes de réglage du CMP 4

-Nombre de vannes d’arrêt du CHP 2

-Nombre de vannes d’arrêt du CMP 2

-Nombre d’étages de service :

  • au CHP 12
  • au CMP 11
  • au CBP 2 X 4

-Nombre de soutirage non réglables 7

-Température d’huile entrée turbine 40 à 45°C

-Température d’huile sortie turbine 70°C

-Vitesses critiques de rotation 1489-1862-1970-2487

-Valeurs des dilatations relatives rotor / stator

  • CHP +4mm / -1,2mm
  • CMP +3mm / – 2,5mm
  • CBP +4,5mm / – 2,5mm

-Survitesse turbine 10 %

Pression d’huile de graissage 0.98 bar

Pression d’huile de régulation 20 bars

Vitesse du vireur 3 à 4 tr/mn

Nombre de paliers turbine 5

IV.2.2.3 L’alternateur :

L’alternateur reçoit de l’énergie mécanique lorsque la vapeur fait tourner la turbine : il convertit cette énergie mécanique en énergie électrique.

Pour notre cas, c’est un turbo-alternateur synchrone triphasé de type TLB-200-NT3, il est fabriqué en conformité avec les exigences des normes d’état de U.R.S.S. et la recommandation de la commission électrotechnique international.

Ce type d’alternateur a une puissance de 210000 KW et une fréquence de rotation de 3000tr/min.Les caractéristiques nominales de l’alternateur sont résumées dans le tableau suivant :

Paramètres Valeurs
Puissance (KVA/KW) 247000/210000
Facteur de puissance 0.85
Fréquence de rotation (tr/min) 3000
Fréquence (Hz) 50
Nombre de phases 3
Couplage des phases En étoile (Y)
Rendement 98.45-0.155
Tension au stator (V) 15750
Intensité au stator (A) 9060
Intensité au rotor (théorique) (A) 1940
Tension d’excitation (théorique) (V) 450
Rapport de court-circuit (r.c.c) 0.52

Tableau I.2 caractéristiques nominales de l’alternateur

Le refroidissement de l’alternateur se fait par l’eau et par l’hydrogène que sont caractérisées par :

L’hydrogène
Surpression 3 bars
Pureté 97.0 %
Température à la sortie des réfrigérants de gaz 40 °C
L’eau
Débit 111 l/min
Température à l’entré 20 °C
Chute de pression d’eau dans le réfrigérant 0.85 bars

Tableau I.3 caractéristiques de l’eau et d’hydrogène

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Yahia Kriter
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