La centrale thermique Achouat et la production électrique

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 nominale 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

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.

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.

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.

Figure I.7 Corps HP

Figure I.8 Corps MP

Figure I.9 Corps BP

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

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