Centrale thermique de Bouchain

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La centrale thermique de Bouchain était initialement une centrale électrique française fonctionnant au charbon et située à Bouchain dans le département du Nord et exploitée par EDF. Mise en service en 1970, elle a cessé sa production en avril 2015. En partenariat avec General Electric, EDF a construit à proximité immédiate une nouvelle installation en cycle combiné au gaz naturel (TG + TV) fonctionnant au combustible gazeux, qui a été mise en service industriel (MSI) le 26 juillet 2016.

La centrale thermique de Bouchain est la seule à disposer d'une tour aéroréfrigérante d'une hauteur de 125 mètres, visible de très loin. Ce réfrigérant utilise les eaux du Canal de l'Escaut se trouvant à proximité.

En 2016, elle est élue par le Guiness Book la centrale la plus performante au monde et devrait fournir de l'électricité à 680 000 foyers grâce à une Turbine 9 HA, la plus grande au monde.

Historique[modifier]

La production d'électricité démarre le 15 avril 1970 avec deux unités (turbines à vapeur), chacune de 250 MW, sur un site de 130 hectares.

En 1975, ce site reçoit également le prototype de turbine à combustion (TAC) de type 9000B construit à Belfort par Alsthom développée à l'époque en copropriété avec General Electric (USA) ; sa puissance nominale était de 85 MW dans les conditions ISO (ambiante 15 °C et pression 1 013 mbar). Cette turbine à combustion tournant à 3 000 tr/min a été conçue et fabriquée pour fonctionner au choix de l'exploitant soit au combustible gazeux (gaz naturel), soit au gazole, soit au fioul distillé lourd N° 2, avec possibilité de changer de combustible pendant le fonctionnement. Pour sa partie compresseur et turbine, elle a été développée par homothétie (rapport 1,2) à partir de la TG 7000B de GE qui tournait à 3 600 tr/min. Ses auxiliaires (pompes à huile, réducteur des auxiliaires, compresseur de pulvérisation...) ont été développés par les services techniques du département des turbines à gaz Alsthom de Belfort avec un maximum de fournisseurs français ou européens. Fin 1975, du fait de la température ambiante basse, cette machine a été la première turbine à gaz industrielle au monde à dépasser la puissance unitaire de 100 MW, et ce seulement 3 jours après son premier couplage sur le réseau EDF. Cette machine a, depuis (date ?) été vendue par EDF pour être installée au CHILI.

Le 30 août 1979, une des deux unités turbine à vapeur est contrainte de s'arrêter : sur l'enveloppe en béton du réfrigérant atmosphérique apparaît une fissure. Après réparation, le groupe redémarrait le 24 octobre et le 20 novembre, le réfrigérant s'écroule. Cet incident déclenche un test jamais tenté : l'installation d'un réfrigérant en textile, une première mondiale. L'intérêt de cette opération a consisté dans le gain de temps de réalisation et le faible coût de l'opération et bien sûr une réduction considérable de la perte de production. La rehausse d'une structure métallo-textile s’élève à 70 m et le mât central monte jusqu'à 90 m. Les modules " diabolo " de membrane textile sont fixés lacés sur de grands cercles tubulaires tridimensionnels. La stabilité de l'ensemble est réalisée par un réseau de câbles rayonnants fixés sur le cercle bas et ancrés sur des fondations périphériques en béton. Le mât est constitué de six tubes de 500 mm de diamètre et servant à un auto-montage à l'aide d'une potence mobile auto-élévatrice. Après une dizaine d'années de bons et loyaux services, cet ouvrage a été remplacé par un réfrigérant plus important construit entre temps  : cet ouvrage textile a donc été détruit en 1991.

La tranche 2 est arrêtée en 1995.

Jusqu'en 2005, la centrale a brûlé annuellement jusqu'à 100 000 tonnes de charbon (du bassin minier du Nord-Pas-de-Calais puis après sa fermeture, de Russie et de Pologne) pour produire de l'électricité. La nouvelle centrale à cycle combiné avec une TAC 9HA de GE devrait prolonger de 25 ans la production d'électricité sur le site, avec une moindre pollution de l'air, grâce à un passage au gaz. Ce type de centrale offre un rendement dépassant 61%, de quoi alimenter en électricité 600 000 équivalents habitants.

En 2011, la centrale au charbon a produit plus de 220 000 MWh, soit de quoi fournir en électricité 300 000 équivalents habitants, faisant de cette unité une des premières sources de CO2 de la région selon les inventaires de la DRIRE (maintenant intégrée dans la DREAL) ; cette centrale thermique était en 2010 le second plus gros émetteur d'oxydes d'azote (1 945 tonnes par an), second émetteur de particules (364 tonnes de poussières/an) et le 4e plus gros émetteur régional de CO2, avec 672 000 t/an. Le passage à la TAC 9HA fonctionnant au gaz devrait diviser par deux les émissions de CO2 et faire tomber les émissions d'oxydes d'azote à 50 t/an, tout en divisant par 10 les émissions de CO (monoxyde de carbone, qui devrait passer de 300 à 30 t/an). La tour aéroréfrigérante de 125 mètres devrait être conservée.

Production[modifier]

Tranches turbines à vapeur 250 MW[modifier]

en amont chaudière[modifier]

L'approvisionnement du charbon se fait par trains composés de 45 Wagon-trémie vidés automatiquement. Le charbon est mis en stock par engin spécialisé avec une capacité de stockage de 300 000 tonnes. Un tapis d'approvisionnement amène le charbon dans le concasseur auquel est ajouté des boules de fers pour réduire le charbon en poussière. La consommation journalière de charbon est de 2 250 tonnes pour la tranche de 25O MW.

Le concasseur pulvérise le charbon par rotation à 15 tours par minute avec un diamètre de 3,65 m sur 44 m. Chaque boulet pèse 270 g pour un poids total de boulets de 120 tonnes.

Chaudière[modifier]

La chaudière pése 11 000 tonnes pour 50 m de hauteur incorporant 400 km de tuyauterie. Le préchauffage de la chaudière par combustion du fioul lourd grâce à quatre bruleurs porte la température vers 900 °C pour permettre l'auto-combustion du charbon pulvérisé.

post-Chaudiére[modifier]

Un dépoussiéreur électrostatique d'une tension de 60 000 Volts capte 99,8 % des résidus de combustion qui sont revalorisés pour la plus grande quantité dans la fabrication du ciment. La cheminée de 120 m de hauteur pour 9 m de diamètre assure le rejet gazeux.

Production électrique[modifier]

L'Escaut apporte les besoins en eau, une pompe au débit de 100 m3/h alimente une station d'épuration pouvant traiter 2 x 700 m3/h. La chaine de déminéralisation traite 2 x 40 t/h. L'eau est envoyée dans l'échangeur de la chaudière pour être mise en vapeur à 545 °C alimentant la turbine de 713 t tournant à 3 000 tr/min entrainant l'arbre général de l'alternateur de 294 t. La vapeurs repasse dans le surchauffeur en haut de la chaudière pour un deuxième service, puis refroidie par les eaux pompées de l'Escaut ou par la tour aéroréfrigérante de 125 m de hauteur, d'un volume de 16 000 m3 avec un delta de température de 8 °C entre les températures d'entrée et de sortie. La salle de commandes dispose de 572 alarmes et 52 enregistreurs. En sortie d'alternateur de 20 000 V, l’énergie est envoyée au transformateur qui élève la tension à 235 000 V pour abaisser l'intensité.

Tranche turbine à combustion 9000 B[modifier]

Cette machine en cycle simple a été principalement utilisée en pointe, pour quelques heures de fonctionnement à chaque démarrage.

CCG - cycle combiné gaz[modifier]

Une nouvelle centrale à Cycle combiné gaz a été construite à partir de juillet 2012 et a été mise en service à l'été 2016. La turbine à gaz a quitté les ateliers GE de Belfort le 29 juin 2015 Dans ce type de centrale, la turbine à gaz fonctionne au cobustible gazeux (gaz naturel) et entraine l'alternateur. Les gaz chauds en sortie de la turbine à gaz vaporisent l'eau d'une chaudière qui alimente une turbine à vapeur qui elle-même fait aussi tourner l'alternateur, d'où le nom de "cycle combiné". Cette nouvelle centrale permettra d'atteindre une puissance maximale en moins de 30 minutes avec un rendement atteignant 62,22 % (contre 58 % pour un CCG classique et 37 % pour une centrale charbon). Plus flexible, plus performant et moins polluant que l'ancienne installation, ce CCG permettra de répondre à la fluctuation croissante des besoins de production, dans un contexte où les énergies renouvelables, fortement intermittentes, occupent une place croissante dans le système électrique français.

Les CCG permettent de réduire de 50 % les émissions de CO2, de diviser par trois les oxydes d'azote (NOx) et de supprimer les rejets d'oxydes de soufre (SO2) par rapport aux moyens de production thermique à flamme « classiques » utilisant du combustible liquide (gazole ou fuel lourd). En outre, lorsque la combustion utilise du gaz naturel, cela ne produit ni particules de poussières, ni odeurs ; mais, malgré leur nom, la plupart des turbines dites "à gaz" peuvent brûler divers combustibles liquides, et c'est la teneur en soufre du combustible utilisé qui provoque la présence d'oxydes de soufre à l'échappement. L'utilisation du gaz naturel comme combustible dans les CCGT présente donc des avantages notables en termes de pollution atmosphérique. Le jeudi 17 décembre 2015, la turbine est allumée pour la première fois sur site à 14 h 30. Après un second allumage, elle atteint sa vitesse nominale (3 000 tr/min) à 17 h 5. Le jeudi 21 janvier 2016 à 11 h 16, l’alternateur du Cycle Combiné Gaz de Bouchain a été couplé au réseau électrique pour la première fois. Mardi 1er mars 2016, à 17 h 36, la nouvelle centrale gaz de Bouchain a fonctionné pour la première fois en cycle combiné. Le CCG a atteint sa pleine puissance (575 MW) le 3 mars 2016 à 18 h 16. La puissance maximale est annoncée à 605 MW, avec en prime le record du monde de rendement pour un cycle combiné enregistré au Guinness des records. La Mise en Service Industriel (MSI) du Cycle Combiné Gaz de Bouchain a été déclarée mardi 26 juillet 2016, à 00h. Vendredi 18 novembre 2016, une nouvelle étape a été franchie sur le CCG : la production d’électricité a atteint son premier TWh. Samedi 17 décembre 2016, soit un an jour pour jour après son premier feu, le cycle combiné comptabilise 4 000 heures de marche au compteur.

Sources[modifier]