Documents de référence

Activité

Émissions dues au stockage (EFS)

Stockage et manutention des matières premières et des produits

Principes généraux de surveillance (MON)

Surveillance des émissions

Industries de traitement des déchets (WT)

Traitement des déchets

Efficacité énergétique (ENE)

Efficacité énergétique en général

Aspects économiques et effets multimilieux (ECM)

Aspects économiques et effets multimilieux des techniques

Terme utilisé

Définition

Unité nouvelle

Une unité introduite sur le site de l’installation après la publication des présentes conclusions sur les MTD, ou le remplacement complet d’une unité sur les fondations existantes de l’installation après la publication des présentes conclusions sur les MTD.

Unité existante

Une unité qui n’est pas une unité nouvelle.

transformation majeure

transformation de l'unité/du four comprenant une modification profonde des exigences ou de la technologie du four, ou le remplacement du four

«utilisation de déchets comme combustible et/ou matière première»

Le terme englobe l'utilisation:

Terme utilisé

Définition

Ciment blanc

Ciment relevant du code PRODCOM 2007 suivant: 26.51.12.10 – Ciments Portland blancs

Ciment spécial

Ciment relevant des codes PRODCOM 2007 suivants:

Chaux dolomitique ou dolomie calcinée

Mélange d'oxydes de calcium et de magnésium produits par la décarbonatation de la dolomite (CaCO3.MgCO3), présentant une teneur résiduelle en CO2 supérieure à 0,25 % et une densité en vrac du produit commercial largement inférieure à 3,05 g/cm3. La teneur en MgO libre est habituellement comprise entre 25 et 40 %.

Dolomie frittée

Mélange d'oxydes de calcium et de magnésium utilisé uniquement dans la production de briques réfractaires et autres matériaux réfractaires et dont la densité en vrac minimale est de 3,05 g/cm3.

Terme utilisé

Définition

NOx exprimé en NO2

La somme de l'oxyde d'azote (NO) et du dioxyde d'azote (NO2) exprimée en NO2

SOx exprimé en SO2

La somme du dioxyde de soufre (SO2) et du trioxyde de soufre (SO3) exprimée en SO2

Chlorure d’hydrogène, exprimé en HCl

Tous les chlorures gazeux exprimés en tant que HCl

Fluorure d’hydrogène, exprimé en HF

Tous les fluorures gazeux exprimés en tant que HF

ASK

four vertical annulaire

DBM

magnésie frittée

I-TEQ

équivalent international de toxicité

LRK

four long rotatif

MFSK

four vertical à alimentation mixte

OK

autres types de four

Pour l'industrie de la chaux, il s'agit des types suivants:

OSK

autres fours verticaux (fours verticaux autres que ASK et MFSK)

PCDD

dibenzo-p-dioxines polychlorées

PCDF

dibenzofuranes polychlorés

PFRK

four régénératif à courant parallèle

PRK

four rotatif avec préchauffeur

Activités

Conditions de référence

Activités faisant appel à des fours

Industrie du ciment

10 % d’oxygène en volume

Industrie de la chaux (2)

11 % d’oxygène en volume

Industrie de l'oxyde de magnésium (voie sèche) (3)

10 % d’oxygène en volume

Activités ne faisant pas appel à des fours

Tous procédés

Pas de correction pour l’oxygène

Unités d'hydratation de chaux

Émissions brutes

(pas de correction pour l'oxygène et le gaz sec)

Moyenne journalière

Valeur moyenne sur une période de 24 heures mesurée par surveillance continue des émissions

Moyenne sur la période d'échantillonnage

Valeur moyenne des mesures ponctuelles (périodiques) d'au moins 30 minutes chacune, sauf indication contraire.

Technique

a

sélection d'un lieu d'implantation approprié pour des opérations bruyantes

b

isolation des opérations/unités bruyantes

c

isolation aux vibrations des opérations/unités

d

application d'un revêtement intérieur et extérieur absorbant les chocs

e

utilisation de bâtiments insonorisés pour réaliser les opérations bruyantes mettant en œuvre des équipements de transformation des matériaux

f

utilisation de murs antibruit et/ou de barrières naturelles contre le bruit

g

mise en place de silencieux sur les cheminées d'évacuation

h

isolation des conduites et des bouches de soufflage situées dans des bâtiments insonorisés

i

fermeture des portes et des fenêtres des zones couvertes

j

isolation phonique des bâtiments abritant des machines

k

isolation phonique des ouvertures dans les murs, par exemple, par l’installation d’un sas à l'entrée d'un convoyeur à bande

l

installation de silencieux aux points d'échappement, par exemple de gaz à la sortie des unités de dépoussiérage

m

réduction des débits dans les conduites

n

isolation phonique des conduites

o

application du principe de la séparation des sources de bruit et des composants susceptibles d'entrer en résonance, tels que les compresseurs et les conduites

p

utilisation de silencieux pour les ventilateurs filtrants

q

utilisation de modules insonorisés pour les dispositifs techniques (compresseurs par exemple)

r

utilisation de protections en caoutchouc pour les broyeurs (afin d'éviter le contact métal contre métal)

s

construction de bâtiments ou plantation d'arbres et d'arbustes entre la zone protégée et l'activité bruyante

Technique

a

optimisation du contrôle des procédés, notamment par des systèmes automatiques informatisés

b

utilisation de dispositifs modernes d'alimentation en combustibles solides par gravité

Technique

Applicabilité

a

Mesures en continu des paramètres de procédés attestant la stabilité du procédé, tels que la température, la teneur en O2, la pression et le débit.

Généralement applicable

b

Surveillance et stabilisation des paramètres critiques de procédé, à savoir le mélange homogène des matières premières, l'alimentation en combustible, le dosage régulier et l'excès d'oxygène.

Généralement applicable

c

Mesures en continu des émissions de NH3 liées à l'application de techniques SNCR

Généralement applicable

d

Mesures en continu des émissions de poussières, de NOx, de SOx et de CO

Applicable à la cuisson

e

Mesures périodiques des émissions de PCDD/F et de métaux

f

Mesures en continu ou périodiques des émissions de HCl, HF et COT.

g

Mesures en continu ou périodiques des poussières

Applicable aux activités non liées au four.

Pour les petites sources (<10 000 Nm3/h) liées aux opérations génératrices de poussières autres que le refroidissement et les principaux procédés de broyage, la fréquence des mesures ou des contrôles de performance devrait se fonder sur un système de gestion de la maintenance.

Processus

Unité

Niveaux de consommation d'énergie associés aux MTD (4)

Procédé par voie sèche avec préchauffage et précalcination en plusieurs étapes.

MJ/tonne de clinker

2 900 – 3 300 (5)  (6)

Technique

Applicabilité

a

Mise en œuvre de systèmes de four améliorés et optimisés et de cuissons homogènes et stables, avec un four fonctionnant à des valeurs proches des valeurs de consigne des paramètres, au moyen des techniques suivantes:

Applicable d’une manière générale. Pour les fours existants, l'applicabilité du préchauffage et de la précalcination est fonction de la configuration du four.

b

Récupération de la chaleur excédentaire en provenance des fours, notamment au niveau de leur zone de refroidissement. En particulier, la chaleur excédentaire du four en provenance de la zone de refroidissement (air chaud) ou du préchauffeur peut servir à sécher les matières premières.

Généralement applicable dans l'industrie du ciment.

La récupération de la chaleur excédentaire en provenance de la zone de refroidissement est applicable lorsque des refroidisseurs à grille sont utilisés.

Un rendement de récupération limité peut être atteint sur les refroidisseurs rotatifs.

c

Mise en œuvre du nombre approprié d'étages de cyclones en fonction des caractéristiques et des propriétés des matières premières et des combustibles utilisés.

Les étages de cyclones de préchauffage sont applicables dans le cas d'unités nouvelles et des transformations majeures.

d

Utilisation de combustibles dont les caractéristiques ont une influence positive sur la consommation d'énergie thermique.

Cette technique est applicable d'une manière générale aux fours à ciment, sous réserve des combustibles disponibles et, dans le cas de fours existants, sous réserve des possibilités techniques d'injection du combustible dans le four.

e

Lors du remplacement de combustibles conventionnels par des combustibles dérivés de déchets, utilisation de systèmes de four à ciment optimisés et adaptés à la combustion de déchets.

Généralement applicable à tous les types de fours à ciment

f

Réduction au minimum des dérivations (bypass).

Généralement applicable dans l'industrie du ciment.

Technique

a

Utilisation de systèmes de gestion de la consommation électrique.

b

Utilisation d'équipements de broyage et d'autres équipements électriques à haute efficacité énergétique.

c

Utilisation de systèmes de surveillance améliorés.

d

Réduction des fuites du circuit d’air d'air dans le système.

e

Optimisation du contrôle des procédés.

Technique

a

mise en place de systèmes d'assurance qualité afin de garantir les caractéristiques des déchets et d'analyser tout déchet destiné à servir de matière première et/ou de combustible dans un four à ciment, en ce qui concerne:

b

Contrôle de la quantité des paramètres pertinents pour tout déchet destiné à être utilisé comme matière première et/ou combustible dans un four à ciment, notamment chlore, métaux (cadmium, mercure, thallium par exemple), soufre, teneur totale en halogènes.

c

Application de systèmes d'assurance qualité pour chaque charge de déchets.

Technique

a

Utilisation de points appropriés pour l'introduction des déchets dans le four en termes de température et de temps de séjour, en fonction de la conception et de l'exploitation du four.

b

Introduction des déchets contenant des matières organiques susceptibles de se volatiliser avant la zone de calcination dans les zones du four où règne la température appropriée.

c

Exploitation du four de telle manière que le gaz résultant de la coïncinération des déchets soit porté, de façon contrôlée et homogène, même dans les conditions les plus défavorables, à une température de 850 °C pendant 2 secondes.

d

Élévation de la température à 1 100 °C en cas de coïncinération de déchets dangereux dont la teneur en substances organiques halogénées, exprimée en chlore, est supérieure à 1 %.

e

Alimentation en déchets continue et constante.

f

Report ou arrêt de la coïncinération des déchets lors des phases de démarrage et/ou d'arrêt, lorsqu'il n'est pas possible d'atteindre la température et le temps de séjour appropriés, comme indiqué aux points a) à d) ci-dessus.

Technique

Applicabilité

a

Implantation simple et linéaire de l'installation.

applicable uniquement aux nouvelles unités

b

Confinement/capotage des opérations génératrices de poussières, telles que le broyage, le criblage et le mélange

Généralement applicable

c

Capotage des convoyeurs et des élévateurs, qui sont conçus comme des systèmes clos, lorsque des émissions diffuses de poussières sont susceptibles d'être produites par des matières poussiéreuses.

d

Réduction des fuites d'air et des points de déversement.

e

Utilisation de dispositifs automatiques et de systèmes de contrôle.

f

Priorité à la fluidité des opérations.

g

Maintenance appropriée et complète de l'installation à l'aide d'équipements mobiles ou fixes de nettoyage par aspiration.

h

Ventilation et collecte de la poussière dans des filtres à manches:

i

Utiliser des stockages en milieu clos avec un système de manutention automatisé:

j

Utilisation de tuyaux flexibles pour les processus de distribution et de chargement, équipés d’un système d'extraction des poussières pour le chargement du ciment et orientés en direction du plancher de chargement du camion.

Technique

a

Couvrir les zones de stockage en vrac ou les dépôts, ou les entourer d'écrans, de parois ou d'une enceinte végétale (barrières naturelles ou artificielles contre le vent dans le cas de dépôt en plein air).

b

Utiliser une protection contre le vent dans le cas des dépôts en plein air:

c

Utiliser des pulvérisateurs d'eau et d’agents chimiques limitant les poussières:

d

Pavage, mouillage des routes et propreté:

e

Assurer l’humidification des piles de stockage:

f

Réglage de la hauteur de déchargement en fonction de la hauteur du tas, si possible automatiquement ou par réduction de la vitesse de déchargement, lorsqu’il n’est pas possible d’éviter des émissions de poussières diffuses aux points de chargement ou de déchargement..

Technique (7)

Applicabilité

a

Électrofiltres

Applicable à tous les fours.

b

Filtres à manches

c

Filtres hybrides

Technique (8)

Applicabilité

a

Électrofiltres

Généralement applicable aux refroidisseurs de clinker et aux broyeurs à ciment.

b

Filtres à manches

Généralement applicable aux refroidisseurs de clinker et aux broyeurs.

c

Filtres hybrides

Applicable aux refroidisseurs de clinker et aux broyeurs à ciment.

Technique (9)

Applicabilité

a

Techniques primaires

Applicable à tous les types de fours utilisés pour la fabrication du ciment. Le degré d'applicabilité peut être limité par les exigences relatives à la qualité du produit et par l’incidence possible sur la stabilité du procédé.

Applicable à tous les fours rotatifs, aussi bien dans le four que dans le précalcinateur

Généralement applicable aux fours longs rotatifs

Généralement applicable aux fours rotatifs sous réserve des exigences de qualité applicables au produit final

Généralement applicable à tous les fours

b

Combustion étagée (combustibles conventionnels ou à base de déchets), également en combinaison avec un précalcinateur et l'utilisation d'un mélange combustible optimisé

En général, ne peut être appliqué que dans les fours équipés d'un précalcinateur. Des modifications importantes des unités sont nécessaires dans les systèmes de préchauffage à cyclones sans précalcinateur.

Dans les fours sans précalcinateur, l'utilisation de combustibles en morceaux pourrait avoir un effet positif sur la réduction des NOx en fonction de la capacité à produire une atmosphère réductrice contrôlée et à contenir les émissions de CO associées.

c

Réduction non catalytique sélective (SNCR)

En principe, applicable aux fours rotatifs à ciment. Les zones d'injection varient selon le type de four utilisé. Dans les fours longs à voie humide et les fours longs à voie sèche, il peut s'avérer difficile d'obtenir la bonne température et les temps de séjour nécessaires. Voir aussi MTD 20.

d

Réduction catalytique sélective (SCR)

L'applicabilité dépend du développement d'un catalyseur et d'un procédé appropriés dans l'industrie du ciment

Type de four

Unité

NEA-MTD

(moyenne journalière)

Fours avec préchauffeur

mg/Nm3

<200 – 450 (10)  (11)

Fours Lepol et fours longs rotatifs

mg/Nm3

400 – 800 (12)

Technique

a

Permettre un rendement de réduction des NOx approprié et suffisant associé à un processus d’exploitation stable

b

Bonne distribution stœchiométrique de l'ammoniac afin de parvenir au meilleur rendement de réduction des NOx et de réduire les fuites de NH3.

c

Maintenir aussi bas que possible les émissions dues aux fuites de NH3 (émissions d'ammoniac non réagi) provenant des effluents gazeux, en tenant compte de la corrélation entre l'efficacité de réduction du NOx et des fuites de NH3.

Paramètre

Unité

NEA-MTD

(moyenne journalière)

Fuites NH3

mg/Nm3

<30 – 50 (13)

Technique (14)

Applicabilité

a

Addition d'absorbants

L'ajout d'absorbants est en principe applicable à tous les types de four, mais cette technique est principalement utilisée dans les préchauffeurs à suspension. L'ajout de chaux dans le cru réduit la qualité des granules/nodules et entraîne des problèmes d’écoulement dans les fours Lepol. Pour les fours avec préchauffeurs, on a observé que l'injection directe de chaux éteinte dans les fumées est moins efficace que l'ajout de chaux éteinte dans le cru.

b

Épurateur par voie humide

Applicable à tous les types de fours à ciment avec des niveaux appropriés (suffisants) de SO2 pour la fabrication du gypse.

Paramètre

Unité

NEA-MTD (15)  (16)

(moyenne journalière)

SOx exprimé en SO2

mg/Nm3

<50 – 400

Technique

a

Gestion des pics de CO de manière à réduire le temps d'arrêt des électrofiltres

b

Mesures continues automatiques du CO au moyen d'un dispositif à délai de réponse court et placé à proximité de la source de CO.

Technique

a

Utilisation de matières premières et de combustibles à faible teneur en chlore

b

Limitation de la teneur en chlore de tous les déchets devant être utilisés comme matières premières et/ou comme combustible dans un four à ciment

Technique

a

Utilisation de matières premières et de combustibles à faible teneur en fluor

b

Limitation de la teneur en fluor de tous les déchets devant être utilisés comme matières premières et/ou comme combustibles dans un four à ciment

Technique

Applicabilité

a

Sélectionner et contrôler rigoureusement les intrants dans le four (matières premières), à savoir le chlore, le cuivre et les composés organiques volatils

Généralement applicable

b

Sélectionner et contrôler rigoureusement les intrants dans le four (combustibles), à savoir le chlore et le cuivre

Généralement applicable

c

Limiter/éviter l'utilisation de déchets contenant des matières organiques chlorées

Généralement applicable

d

Éviter l’alimentation de combustibles à forte teneur en halogènes (chlore par exemple) pour la combustion secondaire

Généralement applicable

e

Refroidissement rapide des fumées de four à moins de 200 °C et réduction au minimum du temps de séjour des fumées et de la teneur en oxygène dans les zones où la température est comprise entre 300 et 450 °C.

Applicable aux fours longs rotatifs par voie humide et aux fours longs par voie sèche sans préchauffage. Dans les fours modernes avec préchauffeur et précalcinateur, cette caractéristique est déjà intégrée.

f

Arrêt de la coïncinération des déchets lors des phases de fonctionnement telles que le démarrage et/ou l'arrêt

Généralement applicable

Technique

a

Sélection de matières à faible teneur en métaux à éviter et limitation de la teneur des métaux à éviter (mercure en particulier) des matières

b

Utilisation d'un système d'assurance qualité garantissant les caractéristiques des déchets utilisés

c

Utilisation de techniques efficaces de dépoussiérage, comme indiqué dans la MTD 17

Métaux

Unité

NEA-MTD

[moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

Hg

mg/Nm3

<0,05 (18)

Σ (Cd, Tl)

mg/Nm3

<0,05 (17)

Σ (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V)

mg/Nm3

< 0,5 (17)

Technique

Applicabilité

a

réutiliser les poussières dans le procédé, partout où cela est possible

Généralement applicable, sous réserve de la composition chimique des poussières

b

utiliser les poussières dans d'autres produits commerciaux, lorsque c'est possible

L'utilisation des poussières dans d'autres produits commerciaux peut ne pas être du ressort de l'opérateur.

Technique

a

optimisation du contrôle des procédés, notamment par des systèmes automatiques informatisés

b

utilisation de systèmes d'alimentation en combustible solide modernes, gravimétriques, et/ou de débitmètres pour le gaz

Technique

Applicabilité

a

Mesures en continu des paramètres de procédé attestant la stabilité du procédé, tels que la température, la teneur en O2, la pression, le débit et les émissions de CO.

Applicable à la cuisson

b

Surveillance et stabilisation des paramètres critiques de procédé, par exemple l'alimentation en combustible, le dosage régulier et l'excès d'oxygène

c

Mesures en continu ou périodiques des émissions de poussières, de NOx, de SOx, de CO et de NH3 en cas d'application de la SNCR

Applicable à la cuisson

d

Mesures en continu ou périodiques des émissions de HCl et de HF en cas de coïncinération de déchets

Applicable à la cuisson

e

Mesures en continu ou périodiques des émissions de COT ou mesures continues en cas de coïncinération de déchets

Applicable à la cuisson

f

Mesures périodiques des émissions de PCDD/F et de métaux

Applicable à la cuisson

g

Mesures en continu ou périodiques des émissions de poussières

Applicable aux activités non liées au four.

Pour les petites sources (<10 000 Nm3/h), la fréquence des mesures devrait se fonder sur un système de gestion de la maintenance

Technique

Description

Applicabilité

a

Mise en œuvre de fours améliorés et optimisés et de cuissons homogènes et stables, avec un four fonctionnant à des valeurs proches des valeurs de consigne des paramètres, au moyen des techniques suivantes:

Le maintien des paramètres du four à des valeurs proches de l'optimal a pour effet de réduire tous les paramètres de la consommation, notamment du fait de la réduction du nombre des arrêts et des conditions instables.

L'utilisation d'une granulométrie optimisée de la roche est fonction des matières premières disponibles.

La technique a) II n'est applicable qu'aux fours rotatifs longs.

b

Utilisation de combustibles dont les caractéristiques ont une influence favorable sur la consommation d'énergie thermique.

Les caractéristiques des combustibles, par exemple une valeur calorifique élevée et un faible taux d'humidité, peuvent avoir un effet positif sur la consommation d'énergie thermique

L'applicabilité dépend des possibilités techniques d'alimentation du combustible sélectionné dans le four et de la disponibilité de combustibles appropriés (par exemple à valeur calorifique élevée et faible humidité), laquelle peut subir les effets de la politique énergétique de l'État membre considéré.

c

Limitation de l'excès d'air

Une diminution de l'excès d'air utilisé pour la combustion influe directement sur la consommation de combustible, car des pourcentages élevés d'air nécessitent davantage d'énergie thermique pour chauffer le volume en excès.

La limitation de l'excès d'air n'agit sur la consommation d’énergie thermique que dans les fours rotatifs longs et dans les fours rotatifs avec préchauffeur.

Cette technique est susceptible d'entraîner une hausse des émissions de COT et de CO.

Applicable aux fours rotatifs longs et les fours rotatifs avec préchauffeur dans les limites d'une surchauffe potentielle de certaines zones du four qui peut diminuer la durée de vie du réfractaire.

Type de four

Consommation d'énergie thermique (19)

en GJ/tonne de produit

Fours rotatifs longs (LRK)

6,0 – 9,2

Fours rotatifs avec préchauffeur (PRK)

5,1 – 7,8

Fours à flux parallèles à régénération (PFRK)

3,2 – 4,2

Fours verticaux annulaires (ASK)

3,3 – 4,9

Fours verticaux à alimentation mixte (MFSK)

3,4 – 4,7

Autres fours (OK)

3,5 – 7,0

Technique

a

Utilisation de systèmes de gestion de la consommation électrique

b

Utilisation d'une granulométrie optimisée du calcaire

c

Utilisation d'équipements de broyage et d'autres équipements électriques à une haute efficacité énergétique

Technique

Applicabilité

a

Extraction, broyage et mise en œuvre judicieuse du calcaire (qualité, granulométrie)

Généralement applicable dans l'industrie de la chaux. Le traitement des pierres dépend toutefois de la qualité du calcaire.

b

Choix de fours fonctionnant avec des techniques optimisées qui permettent l'utilisation d'un large éventail granulométrique pour le calcaire, afin de tirer le meilleur parti du calcaire extrait

Applicable à toutes les nouvelles unités et aux. transformations majeures

Les fours verticaux ne peuvent en principe brûler que des pierres de calcaire grossières. Les fours régénératifs à courant parallèle pour chaux fine et/ou les fours rotatifs peuvent fonctionner avec du calcaire de granulométrie inférieure.

Technique

a

Mise en place de systèmes d'assurance qualité afin de contrôler et de garantir les caractéristiques des déchets et d'analyser tout déchet destiné à servir de combustible dans le four, en ce qui concerne:

b

le contrôle de la quantité des paramètres pertinents pour tout déchet destiné à être utilisé, notamment la teneur totale en halogènes, en métaux (chrome, plomb, cadmium, mercure, thallium, par exemple) et en soufre.

Technique

a

Utilisation de brûleurs appropriés pour les déchets adaptés à la conception et au fonctionnement du four.

b

Faire fonctionner le four de façon que le gaz résultant de la coïncinération des déchets soit porté, de façon contrôlée et homogène, même dans les conditions les plus défavorables, à une température de 850 °C pendant 2 secondes.

c

Porter la température à 1 100 °C en cas de coïncinération de déchets dangereux dont la teneur en substances organiques halogénées, exprimée en chlore, est supérieure à 1 %.

d

Alimentation en déchets continue et constante.

e

Arrêt de l'alimentation en déchets lors des phases de démarrage et/ou d'arrêt, lorsqu'il n'est pas possible d'atteindre la température et le temps de séjour appropriés comme indiqués aux points b) et c) ci-dessus.

Technique

a

Confinement/capotage des opérations génératrices de poussières, telles que le broyage, le criblage et le mélange.

b

Utilisation de convoyeurs et d'élévateurs couverts conçus comme des systèmes clos, lorsque des matières pulvérulentes sont susceptibles de produire de la poussière.

c

Utilisation de silos de capacité appropriée, avec indicateurs de niveau associés à des coupe-circuits et à des filtres pour l'air chargé de poussières déplacé au cours des opérations de remplissage.

d

Utilisation d'un procédé de circulation qui a la préférence pour les convoyeurs pneumatiques.

e

Traitement des matières dans des systèmes clos maintenus en dépression et dépoussiérage de l'air d'aspiration sur un filtre à manches avant son rejet dans l'atmosphère

f

Réduction des fuites d'air et des points de déversement, réalisation complète de l'installation

g

Maintenance correcte et complète de l'installation

h

Utilisation de dispositifs automatiques et de systèmes de contrôle

i

Utilisation d'opérations en continu contribuant au bon fonctionnement

j

Utilisation, pour le chargement de la chaux, de tuyaux flexibles de remplissage munis d'un dispositif d'extraction des poussières et placés sur la plateforme de chargement du camion.

Technique

a

Confinement des zones de stockage à l'aide d'écrans, de parois ou d'une enceinte végétale (barrières naturelles ou artificielles contre le vent dans le cas de dépôts en plein air)

b

Utilisation de silos et d'entrepôts à matières premières fermés et entièrement automatisés. Ces entrepôts sont équipés d'un ou plusieurs filtres à manches destinés à empêcher la formation de poussières diffuses lors des opérations de chargement et de déchargement.

c

Réduction des émissions de poussières diffuses au niveau des piles de stockage par une humidification suffisante des points de chargement et de déchargement et par l'utilisation de convoyeurs à bande réglables en hauteur. En cas d’utilisation de mesures/techniques d’humidification ou de pulvérisation, le sol peut être étanchéifié et l’excès d’eau recueilli et, au besoin, traité et utilisé dans des circuits fermés.

d

Lorsqu’il n’est pas possible d’éviter les émissions de poussières diffuses aux points de chargement ou de déchargement des sites de stockage, réduction de ces émissions par un réglage de la hauteur de déchargement en fonction de la hauteur du tas, automatiquement si possible ou par réduction de la vitesse de déchargement.

e

Mouillage des surfaces, en particulier dans les zones sèches, à l'aide de dispositifs de pulvérisation d'eau, et nettoyage de ces surfaces par camions.

f

Utilisation de systèmes d'aspiration au cours des opérations d'enlèvement. Les bâtiments neufs peuvent facilement être équipés de circuits de nettoyage par aspiration, les bâtiments existants pouvant normalement être équipés de systèmes mobiles avec raccordements flexibles.

g

Réduction des émissions de poussières diffuses dans les zones de circulation des camions, par la pose d'un revêtement chaque fois que cela est possible et le maintien de la surface dans le meilleur état de propreté possible. Le mouillage des routes peut réduire les émissions de poussières diffuses, en particulier par temps sec. Un bon entretien ménager peut servir à réduire au minimum les émissions de poussières diffuses.

Technique (20)  (21)

Applicabilité

a

Filtre à manches

Généralement applicable aux unités de broyage et aux procédés secondaires dans l'industrie de la chaux, au transport de matières et aux installations de stockage et de chargement. L'applicabilité des filtres à manches dans les unités d'hydratation de la chaux peut être limitée par l'humidité élevée et la basse température des effluents gazeux.

b

Épuration par voie humide

Principalement applicable dans les unités d'hydratation de la chaux.

Technique

Unité

NEA-MTD

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

Filtre à manches

mg/Nm3

<10

Épurateur par voie humide

mg/Nm3

<10 – 20

Technique (22)

Applicabilité

a

Électrofiltre

Applicable à tous les fours.

b

Filtre à manches

Applicable à tous les fours.

c

Dépoussiéreur par voie humide

Applicable à tous les fours.

d

Séparateur centrifuge/cyclone

Les séparateurs centrifuges ne conviennent que comme préséparateurs et peuvent servir au prénettoyage des fumées de tous les types de four.

Technique

Unité

NEA-MTD

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

Filtre à manches

mg/Nm3

<10

Électrofiltres ou autre

mg/Nm3

<20 (23)

Technique

Applicabilité

a

Sélection et contrôle rigoureux de toutes les substances introduites dans le four

Généralement applicable

b

Réduction des précurseurs de polluants présents dans les combustibles et, si possible, dans les matières premières, à savoir

Généralement applicable dans l'industrie de la chaux, sous réserve de la disponibilité locale des matières premières et des combustibles, du type de four utilisé, des qualités de produit souhaitées et de la possibilité technique d'alimentation en combustibles du four choisi.

c

Utilisation de techniques d'optimisation des procédés afin de garantir une absorption efficace du dioxyde de soufre (par exemple contact efficace entre les fumées de four et la chaux vive)

Applicable à toutes les usines de chaux.

Il n'est généralement pas possible d'automatiser complètement le procédé, en raison de certains paramètres non maîtrisables tels que la qualité du calcaire.

Technique

Applicabilité

a

Techniques primaires

Généralement applicable dans l'industrie de la chaux, sous réserve, d'une part, de la disponibilité du combustible, laquelle peut subir les effets de la politique énergétique de l'État membre concerné, et, d'autre part, de la possibilité technique d'utiliser un type donné de combustible dans le four choisi.

L'optimisation et le contrôle du procédé peuvent être appliqués dans la fabrication de la chaux, mais en fonction de la qualité souhaitée pour le produit fini.

Les brûleurs à bas NOx sont applicables aux fours rotatifs et aux fours verticaux annulaires disposant d'une forte proportion d'air primaire. Les PFRK et les autres fours verticaux ont une combustion sans flamme, ce qui interdit l'usage de brûleurs à bas NOX pour ce type de four.

Non applicables aux fours verticaux.

Applicable uniquement aux PRK, sauf dans le cas d'une production de chaux surcuite. L'applicabilité peut être limitée par des contraintes imposées par le type de produit final, en raison d'une possible surchauffe dans certaines zones du four, ce qui peut entraîner une détérioration du revêtement réfractaire.

b

SNCR (24)

Applicables aux fours rotatifs Lepol. Voir aussi MTD 46.

Type de four

Unité

NEA-MTD

(moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure), exprimé en NO2)

PFRK, ASK, MFSK, OSK

mg/Nm3

100 – 350 (25)  (27)

LRK, PRK

mg/Nm3

<200 – 500 (25)  (26)

Technique

a

Rendement de réduction des NOx approprié et suffisant associé à un processus d’exploitation stable

b

Bonne distribution stœchiométrique de l'ammoniac afin de parvenir au meilleur rendement de réduction des NOx et de réduire les fuites d'ammoniac.

c

Maintenir aussi bas que possible les émissions dues aux fuites de NH3 (émissions d'ammoniac non réagi) provenant des effluents gazeux, en tenant compte de la corrélation entre l'efficacité de réduction des émissions des NOx et des fuites de NH3.

Technique

Applicabilité

a

Optimisation des procédés afin de garantir une absorption efficace du dioxyde de soufre (par exemple, contact efficace entre les fumées de four et la chaux vive)

L'optimisation du contrôle des procédés est applicable à toutes les unités de production de chaux.

b

Sélection de combustibles à faible teneur en soufre

Généralement applicable sous réserve de la disponibilité de combustibles appropriés, en particulier dans le cas des fours rotatifs longs (LRK) du fait du niveau élevé des émissions de SOx.

c

Utilisation de techniques d'addition d'absorbants (par exemple ajout d'absorbants, épuration des fumées par voie sèche sur filtre, épurateur par voie humide ou injection de charbon actif) (28)

Les techniques d'ajout d'absorbant sont en principe applicables à toute l'industrie de la chaux; en 2007, toutefois, cette technique n'avait jamais été appliquée dans ce secteur. Dans le cas de fours à chaux rotatifs en particulier, des études complémentaires sont nécessaires pour s'assurer de la faisabilité.

Type de four

Unité

NEA-MTD (29)  (30)

(moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure), SOx exprimés en SO2)

PFRK, ASK, MFSK, OSK, PRK

mg/Nm3

<50 – 200

LRK

mg/Nm3

< 50 – 400

Technique

Applicabilité

a

Sélection de matières premières à faible teneur en matières organiques

Généralement applicable dans l'industrie de la chaux dans les limites des matières premières disponibles localement et de leur composition, du type de four utilisé et de la qualité de produit final souhaité.

b

Utilisation de techniques d'optimisation permettant d'atteindre une combustion stable et complète

Applicable à toutes les usines de chaux.

Il n'est généralement pas possible d'automatiser complètement le procédé, en raison de certains paramètres non maîtrisables tels que la qualité du calcaire.

Type de four

Unité

NEA-MTD (31)  (32)

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

PFRK, OSK, LRK, PRK

mg/Nm3

<500

Technique

a

Gestion des pics de CO de manière à réduire le temps d'arrêt des électrofiltres

b

Mesures en continu automatiques du CO au moyen d'un dispositif à délai de réponse court et placé à proximité de la source de CO.

Technique

a

Application des techniques primaires générales et surveillance (voir également les MTD 30 et 31, section 1.3.1, et la MTD 32, section 1.3.2)

b

Abstention de l’utilisation de matières premières à teneur élevée en composés organiques volatils (sauf pour la production de chaux hydraulique)

Type de four

Unité

NEA-MTD (33)

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

LRK, PRK

mg/Nm3

<10

ASK, MFSK (34), PFRK (34)

mg/Nm3

<30

Technique

a

Utilisation de combustibles conventionnels à faible teneur en chlore et en fluor

b

Limitation de la teneur en chlore et en fluor de tous les déchets utilisés comme combustible dans un four à chaux

Émissions

Unité

NEA-MTD

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

HCl

mg/Nm3

<10

HF

mg/Nm3

<1

Technique

a

Sélection de combustibles à faible teneur en chlore

b

Limitation de l'apport de cuivre dû au combustible

c

Réduction au minimum du temps de séjour des effluents gazeux et de la teneur en oxygène dans les zones où la température se situe entre 300 et 450 °C.

Technique

a

Sélection de combustibles à faible teneur en métaux

b

Utilisation d'un système d'assurance qualité garantissant les caractéristiques des combustibles à base de déchets utilisés

c

Limitation de la teneur en métaux à éviter (mercure en particulier) des matières utilisées

d

Utilisation d'une ou plusieurs techniques de dépoussiérage comme indiqué dans la MTD 43

Métaux

Unité

NEA-MTD

[moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

Hg

mg/Nm3

< 0,05

Σ (Cd, Tl)

mg/Nm3

< 0,05

Σ (As, Sb, Pb, Cr, Co, Cu, Mn, Ni, V)

mg/Nm3

< 0,5

Technique

Applicabilité

a

Réutilisation dans le procédé de la poussière et des autres matières particulaires recueillies (sable et gravier, par exemple)

Généralement applicable si toutes les conditions sont réunies.

b

Utilisation des poussières, de la chaux vive hors spécifications et de la chaux hydratée hors spécifications dans certains produits commerciaux

Généralement utilisées dans différents types de produits commerciaux, si les conditions sont réunies.

Technique

Applicabilité

a

Mesures en continu des paramètres de procédé attestant la stabilité du procédé, tels que la température, la teneur en O2, la pression et le débit

Généralement applicable à la cuisson.

b

Surveillance et stabilisation des paramètres critiques de procédé, à savoir l’alimentation en matières premières et en combustible, le dosage régulier et l'excès d'oxygène

c

Mesures en continu des émissions de poussières, de NOx, de SOx et de CO

Généralement applicable à la cuisson.

d

Mesures en continu ou périodiques des émissions de poussières

Applicables aux activités non liées au four.

Pour les petites sources (<10 000 Nm3/h), la fréquence des mesures ou des contrôles des performances devrait se fonder sur un système de gestion de la maintenance

Technique

Description

Applicabilité

a

Utilisation de fours améliorés et optimisés et de cuissons homogènes et stables au moyen des techniques suivantes:

La récupération de la chaleur des effluents gazeux par le chauffage préalable de la magnésite peut servir à réduire la consommation de combustible. La chaleur récupérée au niveau du four peut servir à sécher les combustibles, les matières premières et certains matériaux d'emballage.

L'optimisation du contrôle des procédés est applicable à tous les types de four utilisés dans l'industrie de l'oxyde de magnésium.

b

Utilisation de combustibles dont les caractéristiques ont une influence favorable sur la consommation d'énergie thermique.

Les caractéristiques des combustibles, par exemple une valeur calorifique élevée et un faible taux d'humidité, ont un effet positif sur la consommation d'énergie thermique.

Généralement applicable sous réserve de la disponibilité des combustibles, des qualités désirées pour le produit et des possibilités techniques d'injection des combustibles dans le four.

c

Limitation de l'excès d'air

Le niveau d'oxygène en excès nécessaire pour obtenir la qualité requise des produits et pour une combustion optimale est habituellement, en pratique, d'environ 1 à 3 %.

Généralement applicable

Technique

a

Utilisation de systèmes de gestion de la consommation électrique

b

Utilisation d'équipements de broyage et d'autres équipements électriques à haute efficacité énergétique

Technique

a

Agencement simple et linéaire du site

b

Application de bonnes règles de propreté des bâtiments et des routes et maintenance complète de l'installation

c

Arrosage des piles de matières premières

d

Confinement/capotage des opérations génératrices de poussières, telles que le broyage et le criblage.

e

Utilisation de convoyeurs et d'élévateurs couverts conçus comme des systèmes clos, lorsque des matières pulvérulentes sont susceptibles de produire de la poussière.

f

Utilisation de silos de capacité appropriée et équipés de filtres pour l'air chargé de poussières déplacé au cours des opérations de remplissage.

g

Préférence pour un système à circulation en ce qui concerne le transport pneumatique

h

Réduction des fuites d'air et des points d'écoulement

i

Utilisation de dispositifs automatiques et de systèmes de contrôle

k

Utilisation d'opérations en continu contribuant au bon fonctionnement

Technique (36)

Applicabilité

a

Filtres à manches

Généralement applicable à toutes les unités du processus de fabrication de l'oxyde de magnésium, en particulier les opérations génératrices de poussières, le criblage et le broyage.

b

Séparateurs centrifuges/cyclones

En raison du degré de séparation plus ou moins limité selon le système, les cyclones sont principalement utilisés comme séparateurs préliminaires pour les poussières grossières et les effluents gazeux.

c

Dépoussiéreurs par voie humide

Généralement applicable

Technique (37)

Applicabilité

a

Électrofiltres

Les électrofiltres sont principalement applicables dans les fours rotatifs. Ils conviennent pour des températures de fumées au-dessus du point de rosée et jusqu'à 370 à 400 °C.

b

Filtres à manches

Les filtres à manches peuvent, en principe, être mis en œuvre pour le dépoussiérage des fumées dans toutes les unités de production d'oxyde de magnésium. Ils peuvent être utilisés pour des températures de fumées au-dessus du point de rosée et jusqu'à 280 °C.

Pour la production de magnésie calcinée caustique et de magnésie frittée/calcinée à mort, en raison des températures élevées, du caractère corrosif et du volume important des fumées produites par la cuisson, il faut utiliser des filtres à manches spéciaux résistants aux hautes températures. Toutefois, d’après le secteur de la production de magnésie calcinée à mort, aucun équipement approprié n'est disponible pour des fumées avoisinant les 400 °C.

c

Séparateurs centrifuges/cyclones

En raison du degré de séparation plus ou moins limité selon le système, les cyclones sont principalement utilisés comme séparateurs préliminaires pour les poussières grossières et les effluents gazeux.

d

Dépoussiéreurs par voie humide

Généralement applicable

Technique

Applicabilité

a

Sélection et contrôle rigoureux des substances entrant dans le four, afin de réduire les précurseurs des polluants, à savoir:

Généralement applicable sous réserve des matières premières et combustibles disponibles, du type de four utilisé, des qualités de produit souhaitées et de la possibilité technique d'injection des combustibles dans le four choisi.

Les déchets peuvent être considérés comme des combustibles dans l'industrie de l'oxyde de magnésium mais, en 2007, ils n'avaient encore jamais été mis en œuvre dans ce secteur.

b

Utilisation de mesures/de techniques d’optimisation des procédés afin de garantir une cuisson homogène et stable, dans des conditions sont proches de l’air stœchiométrique requis

L'optimisation du contrôle des procédés est applicable à tous les types de four utilisés dans l'industrie de l'oxyde de magnésium. Toutefois, un système très sophistiqué de contrôle du procédé pourrait s'avérer nécessaire.

Technique

Applicabilité

a

Sélection d'un combustible approprié, à faible teneur en azote

Généralement applicable sous réserve des combustibles disponibles

b

Optimisation des procédés et technique de cuisson améliorée

Généralement applicable dans l'industrie de l'oxyde de magnésium

Technique

Description

a

Sélection de matières premières à faible teneur en matières organiques

Une partie des émissions de CO résulte de la fraction organique des matières premières, donc des matières premières à faible teneur en matières organiques peuvent réduire les émissions de CO.

b

Optimisation du contrôle des procédés

Une combustion complète et correcte est essentielle pour réduire les émissions de CO. L'alimentation en air par le refroidisseur, l’air primaire et le tirage du ventilateur de la cheminée peuvent être régulés de façon à maintenir un niveau d’oxygène de l’ordre de 1 (clinkérisation) à 1,5 % (caustique) pendant la combustion. Une modification de la charge en air et en combustible peut réduire les émissions de CO. En outre, les émissions de CO peuvent diminuer si l'on modifie la hauteur du brûleur.

c

Alimentation contrôlée, constante et continue en combustible

Ajout contrôlé de combustible au moyen, par exemple:

Technique

a

Gestion des pics de CO de manière à réduire le temps d'arrêt des électrofiltres

b

Mesures en continu automatiques du CO au moyen d'un dispositif à délai de réponse court et placé à proximité de la source de CO.

Technique

Applicabilité

a

Techniques d'optimisation des procédés

Généralement applicable

b

Sélection de combustibles à faible teneur en soufre

Généralement applicable sous réserve de la disponibilité de combustibles à faible teneur en soufre, laquelle peut subir les effets de la politique énergétique de l'État membre concerné. Le choix du combustible dépend également de la qualité du produit final, des possibilités techniques et de considérations économiques.

c

Application d'une technique d'addition d’absorbant sec (addition de sorbant tel que des qualités de MgO réactives, de la chaux hydratée ou du charbon actif dans le flux de fumées) en combinaison avec un filtre (38)

Généralement applicable

d

Épurateur par voie humide (38)

L'applicabilité peut être limitée dans les zones arides par le grand volume d'eau nécessaire et l'impératif de traitement des eaux usées ainsi que par les effets multimilieux associés.

Paramètre

Unité

NEA-MTD (39)  (40)

[moyenne journalière ou moyenne sur la période d'échantillonnage (mesures ponctuelles pendant au moins une demi-heure)]

SOX exprimés en SO2

mg/Nm3

<50 – 400 (41)

Technique

a

Sélection de déchets appropriés pour le procédé et le brûleur

b

Application de systèmes d'assurance de la qualité afin de contrôler et de garantir les caractéristiques des déchets et d'analyser tout déchet destiné à être utilisé, en ce qui concerne:

c

Contrôle de la quantité des paramètres importants pour tout déchet destiné à être utilisé, notamment la teneur totale en halogènes, en métaux (chrome, plomb, cadmium, mercure, thallium, par exemple) et en soufre

Technique

Description

a

Électrofiltres

Les électrofiltres créent un champ électrostatique en travers de la trajectoire des matières particulaires en suspension dans la veine d'air. Les particules se chargent négativement et se dirigent vers les plaques collectrices chargées positivement. Celles-ci sont frappées ou mises à vibrer régulièrement, ce qui fait tomber la poussière dans des bacs de récupération placés en dessous. Il est important d'optimiser les cycles de frappage des filtres électrostatiques pour réduire au minimum le réentraînement des particules et ainsi limiter le risque de moindre visibilité du panache formé au sommet de la cheminée.

Les filtres électrostatiques se caractérisent par leur aptitude à supporter des températures élevées (jusqu'à 400 °C environ) et de forts taux d'humidité. Les principaux inconvénients de cette technique tiennent à la baisse de son efficacité du fait de l'accumulation sur les électrodes de matières, provenant notamment du chlore et du soufre introduits dans le four, formant une couche isolante. Il importe, pour garantir la performance des électrofiltres, d'éviter les pics de CO.

Bien qu'il n'y ait pas de restrictions techniques à l'applicabilité des électrofiltres dans les divers procédés de l'industrie du ciment, ils ne sont pas souvent retenus pour le dépoussiérage dans les broyeurs à ciment du fait des coûts d'investissement et du rendement (émissions relativement élevées) lors des démarrages et des mises à l'arrêt.

b

Filtres à manches

Les filtres à manches sont efficaces pour collecter les poussières. Le principe de base d'un filtre à manches consiste à utiliser une membrane en tissu perméable aux gaz mais retenant les poussières. L’élément filtrant est disposé géométriquement. Dans un premier temps, les poussières se déposent sur les fibres en surface et à l'intérieur du tissu mais comme une couche de poussière se forme à la surface du filtre, la poussière devient le principal élément filtrant. Les gaz de dégagement peuventcirculer de l'intérieur de la manche vers l'extérieur ou l'inverse. Au fur et à mesure que la couche de poussière s'épaissit, la résistance au flux de gaz augmente. Le média filtrant doit donc être nettoyé régulièrement pour contrôler la perte de charge dans le filtre. Un filtre à manches doit avoir plusieurs compartiments isolés les uns des autres en cas de rupture d'une manche; les manches doivent être suffisamment nombreuses pour que le filtre conserve son efficacité si l'une d'elles est percée. Chaque compartiment doit être muni d'un «détecteur de manche percée» indiquant qu'il faut la remplacer, le cas échéant. Les filtres à manches sont disponibles dans une gamme de tissus tissés et non tissés. Les tissus synthétiques modernes peuvent supporter des températures assez élevées (jusqu'à 280 °C).

La performance des filtres à manches est principalement influencée par différents paramètres tels que la compatibilité du média filtrant avec les caractéristiques des effluents gazeux et de la poussière, les propriétés adéquates de résistance thermique, mécanique et chimique, notamment en relation avec l'hydrolyse, l'oxydation, les acides, les alcalis ainsi que la température des procédés. L'humidité et la température des gaz doivent être prises en considération lors du choix de la technique appliquée.

c

Filtres hybrides

Les filtres hybrides associent des électrofiltres et des filtres à manches dans un même dispositif. Ils résultent en général de la conversion d'électrofiltres existants. Ils permettent une réutilisation partielle d'équipements anciens.

Technique

Description

a

Mesures/techniques primaires

L’ajout d’eau au combustible ou directement dans la flamme à l’aide de différentes méthodes d’injection telles que l’injection d’un fluide (liquide) ou de deux fluides (liquide et air comprimé ou solides) ou l’utilisation de déchets liquides/solides à forte teneur en eau abaisse la température et augmente la concentration en radicaux hydroxyles. Cela peut avoir un effet positif sur la réduction des NOx dans la zone de clinkérisation.

La conception des brûleurs bas NOx (chauffe indirecte) varie dans les détails, mais pour l'essentiel, le combustible et l'air sont injectés dans le four par des conduites concentriques. La proportion d'air primaire ne représente plus que 6 à 10 % de ce qui est nécessaire dans une combustion stœchiométrique (en règle générale, 10 à 15 % dans des brûleurs classiques). De l'air axial est injecté à grande vitesse dans la conduite extérieure. Le charbon peut être injecté par la conduite centrale ou par la conduite intermédiaire. Une troisième conduite sert à injecter un flux d'air tourbillonnaire mis en mouvement par des aubes situées à la sortie ou avant la sortie de la canne d'alimentation en combustible. Cette conception de brûleur provoque une inflammation très rapide, en particulier des composés volatils du combustible, dans une atmosphère appauvrie en oxygène, ce qui tend à réduire la formation de NOx.

La mise en place de brûleurs à bas NOx n’est pas toujours suivie d’une réduction des émissions de NOx. L’installation du brûleur doit être optimisée.

Dans les fours longs en voie humide ou sèche, la création d'une zone réductrice par la combustion de combustibles en morceaux peut diminuer les émissions de NOx. Comme il n'existe pas normalement de zone de température à 900 ou 1 000 °C dans les fours longs, des systèmes de cuisson ont été aménagés en milieu de four pour permettre l'incinération des déchets qui ne peuvent être brûlés par le brûleur primaire, comme par exemple les pneus.

La vitesse de combustion des combustibles peut être déterminante. Si elle est trop lente, une atmosphère réductrice se crée dans la zone de clinkérisation, ce qui peut gravement compromettre la qualité du produit, et si elle est trop élevée, la température dans la zone de chaînage du four peut devenir excessive, ce qui endommage irrémédiablement les chaînes. Une plage de températures inférieure à 1 100 °C exclut l’utilisation de déchets dangereux d’une teneur en chlore supérieure à 1 %.

L'apport de minéralisateurs tels que le fluor dans la matière première permet de rectifier la qualité du clinker et d'abaisser la température dans la zone de clinkérisation. La baisse de la température de cuisson réduit également la formation de NOx.

L’optimisation du procédé, notamment la stabilisation et l’optimisation des conditions de fonctionnement du four et de la chauffe, l’optimisation de la régulation de la conduite du four et/ou l’homogénéisation des combustibles introduits, peut servir à réduire les émissions de NOx. Des mesures/techniques d'optimisation primaires générales (mesures/techniques de contrôle des procédés, amélioration de la technique de chauffe indirecte, optimisation des liaisons des refroidisseurs et de la sélection des combustibles et optimisation des niveaux d’oxygène) ont également été mises en œuvre.

b

Combustion étagée (combustibles conventionnels ou à base de déchets), également en combinaison avec un précalcinateur et l'utilisation d'un mélange combustible optimisé

La combustion étagée est utilisée dans les fours à ciment possédant un précalcinateur spécifiquement conçu. Le premier étage de la combustion est le four rotatif où les conditions de cuisson du clinker sont optimales. Le deuxième étage est un brûleur situé à l'entrée du four; il crée une atmosphère réductrice qui décompose une partie des oxydes d'azote formés dans la zone de clinkérisation. La température élevée de cette zone favorise la reconversion des NOx en azote élémentaire. Au troisième étage, le combustible est introduit dans le calcinateur avec une certaine quantité d'air tertiaire, ce qui crée là aussi une atmosphère réductrice. Ce procédé diminue la formation de NOx à partir du combustible et réduit également les émissions de NOx du four. Au quatrième et dernier étage de combustion, le reste d'air tertiaire est introduit dans l'installation en tant qu'air final et utilisé pour la combustion résiduelle.

c

SNCR

La réduction non catalytique sélective (SNCR) consiste à injecter de l’eau ammoniacale (jusqu’à 25 % de NH3), des composés de précurseurs d’ammoniac ou une solution d’urée dans les gaz de combustion pour réduire le NO en N2. La réaction est optimale entre 830 et 1 050 °C, et le temps de séjour doit être suffisant pour que les agents injectés aient le temps de réagir avec le NO.

d

SCR

La SCR réduit le NO et le NO2 en N2 à l'aide de NH3 et d'un catalyseur entre 300 et 400 °C. Cette technique est très utilisée pour réduire les émissions de NOx dans d'autres secteurs industriels (centrales électriques au charbon, incinérateurs de déchets). Les fabricants de ciment s'intéressent surtout à deux systèmes: une configuration pour effluents gazeux à faible teneur en poussières, placée entre une unité de dépoussiérage et la cheminée, et une configuration pour effluents gazeux à forte teneur en poussières, entre le préchauffeur et l’unité de dépoussiérage. Dans les systèmes rejetant des gaz résiduaires faiblement poussiéreux, il faut réchauffer les effluents gazeux après les avoir épurés, ce qui peut induire des coûts énergétiques supplémentaires et des pertes de charge. Des raisons techniques et économiques incitent à préférer les systèmes de traitement des gaz fortement poussiéreux. Dans ces systèmes, le réchauffage n’est pas requis, car la température des effluents gazeux en sortie du préchauffeur est généralement celle requise pour le fonctionnement de la SCR.

Technique

Description

a

Addition d'absorbants

L'absorbant est ajouté aux matières premières (addition de chaux hydratée) ou injecté dans le flux de gaz [par exemple chaux hydratée ou éteinte (Ca(OH)2), chaux vive (CaO), cendres volantes activées à haute teneur en CaO ou bicarbonate de soude (NaHCO3)].

La chaux hydratée peut être chargée dans le broyeur à cru avec les constituants de la matière première ou ajoutée directement dans le cru introduit dans le four. L'addition de chaux hydratée présente l’avantage d’entraîner, à partir du calcium contenu dans l'additif, la formation de produits de réaction qui peuvent être directement incorporés dans la cuisson du clinker.

L'absorbant peut être injecté dans le flux de gaz à l’état sec ou humide (épuration par voie semi-sèche). L'absorbant est injecté dans la trajectoire des effluents gazeux à des températures proches du point de rosée de l’eau, ce qui favorise l’absorption du SO2. Dans les fours à ciment, cette plage de températures est généralement atteinte dans la zone située entre le broyeur à cru et le collecteur de poussières.

b

Épurateur par voie humide

L'épuration par voie humide est la technique de désulfuration des effluents gazeux la plus utilisée dans les centrales à charbon. Dans les procédés de fabrication du ciment, la voie humide est une technique établie pour réduire les émissions de SO2. L’épuration par voie humide est basée sur la réaction chimique suivante

Les SOx sont absorbés par un liquide ou par un lait qui est pulvérisé dans une colonne de lavage. L'absorbant est généralement du carbonate de calcium. De toutes les méthodes de désulfuration des gaz de combustion (FGD), les systèmes d'épuration en voie humide sont ceux qui éliminent le plus efficacement les gaz acides solubles avec les facteurs stœchiométriques d’excès les plus faibles et le taux de production de déchets solides le plus bas. Cette technique entraîne une consommation d'eau assez importante, ce qui impose un traitement des eaux usées.

Technique

Description

a

Électrofiltres

Les électrofiltres sont décrits à la section 1.5.1.

Ils sont adaptés à des températures dépassant le point de rosée et atteignant 400 °C. De plus, il est également possible d’utiliser les ESP à des températures proches ou inférieures au point de rosée. En raison des débits élevés et des charges de poussières relativement importantes, les fours rotatifs sans préchauffeurs, principalement, mais aussi les fours rotatifs avec préchauffeurs, sont équipés d’électrofiltres. En cas d’association avec une tour de quench, d’excellentes performances peuvent être obtenues.

b

Filtre à manches

Les filtres à manches sont décrits à la section 1.5.1.

Ils sont bien adaptés pour les fours, les unités de broyage et de concassage pour la chaux vive et pour le calcaire, pour les unités d’hydratation de la chaux et pour le transport de matériaux, ainsi que pour les installations de stockage et de déchargement. Une combinaison avec des préfiltres à cyclone est souvent utile. Le fonctionnement des filtres à manches est limité par les conditions caractérisant les effluents gazeux tels que la température, l’humidité, la charge de poussières et la composition chimique. Il existe différents tissus résistants à l’usure mécanique, thermique et chimique, qui répondent à ces conditions.

c

Dépoussiéreur par voie humide

Les dépoussiéreurs par voie humide éliminent la poussière des flux d'effluents gazeux en amenant ces derniers au contact d’un liquide de lavage (habituellement de l’eau), de sorte que les particules de poussières sont retenues dans le liquide puis éliminées par rinçage. Il existe plusieurs types de dépoussiéreurs par voie humide pour la séparation des poussières. Les types les plus couramment utilisés pour les fours à chaux sont les épurateurs par voie humide étagés/en cascades, dynamiques et venturi. La majorité des épurateurs par voie humide utilisés dans les fours à chaux sont de type en cascades/étagés.

Les épurateurs par voie humide sont choisis lorsque la température des effluents gazeux est proche ou en dessous du point de rosée. Ils peuvent également être choisis lorsque l’espace est limité. Les épurateurs par voie humide sont parfois utilisés à des températures de gaz plus élevées; dans ce cas, l’eau refroidit les gaz et réduit leur volume.

d

Séparateur centrifuge/cyclone

Dans un séparateur centrifuge/cyclone, les particules de poussières à éliminer d’un flux d’effluents gazeux sont projetées vers la paroi extérieure de l’unité sous l’effet de la force centrifuge et sont ensuite éliminées par une ouverture située au fond de l’unité. La force centrifuge peut être générée en dirigeant le flux de gaz dans un récipient cylindrique pour lui imprimer un mouvement hélicoïdal descendant (séparateurs cycloniques), ou au moyen d’un rotor installé dans l’unité (séparateurs centrifuges mécaniques). Cependant, ces séparateurs ne conviennent qu’en tant que préséparateurs en raison de leur efficacité limitée d’élimination des particules; ils permettent d’éviter une sollicitation excessive des électrofiltres et des filtres à manches et réduisent les problèmes d’abrasion.

Technique

Description

a

Conception du brûleur (brûleur à bas NOx)

Les brûleurs à bas NOx sont utiles pour réduire la température de la flamme et donc pour réduire les NOx thermiques et (dans une certaine mesure) les NOx provenant du combustible. La réduction des NOx est obtenue par un apport d’air de rinçage pour abaisser la température de la flamme ou au moyen de brûleurs à régime pulsé. Les brûleurs à bas NOx sont conçus pour réduire la part d’air primaire, ce qui conduit à une réduction de la formation de NOx, tandis que les brûleurs courants à plusieurs conduites fonctionnent avec une proportion d’air primaire de 10 à 18 % de l’air de combustion total. La proportion accrue d’air primaire donne une flamme courte et intense du fait du mélange précoce de l’air secondaire chaud et du combustible. Cela génère des températures de flamme élevées et entraîne une importante formation de NOx, ce qui peut être évité en utilisant des brûleurs bas NOx.

b

Étagement de l’air

Une zone réductrice est créée en réduisant l’alimentation en oxygène dans les zones de réaction primaires. La température élevée dans cette zone est particulièrement favorable à la réaction qui reconvertit les NOx en azote élémentaire. Dans les phases de combustion ultérieures, l’alimentation en air et en oxygène est augmentée afin d’oxyder les gaz formés. Un mélange air/gaz efficace dans la zone de chauffe est nécessaire pour faire en sorte que le CO et les NOx soient maintenus à de faibles niveaux.

En 2007, l’étagement de l’air n’avait encore jamais été mis en œuvre dans le secteur de la chaux.

c

SNCR

Dans le procédé de réduction non catalytique sélective (SNCR), les oxydes d’azote (NO et NO2) présents dans les effluents gazeux sont éliminés et convertis en azote et en eau par injection dans le four d'un agent réducteur qui réagit avec les oxydes d’azote. L’ammoniac ou l’urée sont habituellement utilisés comme agent réducteur. Les réactions se produisent à des températures comprises entre 850 et 1 020 °C, la plage optimale se situant classiquement entre 900 et 920 °C.

Technique

Description

a

Techniques d'ajout d'absorbant

Cette technique consiste en l'addition d'un absorbant sec directement dans le four (déversement ou injection), ou d’un absorbant sous forme sèche ou humide (chaux hydratée ou bicarbonate de sodium, par exemple) dans les effluents gazeux, afin d'éliminer les émissions de SOx. Lorsque l'absorbant est injecté dans les effluents gazeux, il faut prévoir un temps de séjour suffisant entre le point d'injection et le collecteur de poussières (filtre à manches ou électrofiltre) afin d'obtenir une absorption efficace.

Dans le cas des fours rotatifs, les techniques d'absorption sont notamment les suivantes:

Mesure/technique

Description

a

Électrofiltres

Les électrofiltres sont décrits à la section 1.5.1.

b

Filtres à manches

Les filtres à manches sont décrits à la section 1.5.1.

Les filtres à manches retiennent une grande quantité de particules, généralement entre 98 et 99 %, selon la granulométrie. Cette technique est la plus efficace pour retenir les particules, en comparaison avec les autres mesures/techniques de dépoussiérage utilisées dans l’industrie de l'oxyde de magnésium. Cependant, en raison des températures élevées des fumées de four, il est nécessaire d’utiliser des matériaux filtrants spéciaux, capables de résister aux hautes températures.

Dans la fabrication de la magnésie calcinée à mort, on utilise des matériaux filtrants pouvant supporter des températures allant jusqu'à 250 °C, tels que le PFTE (téflon). Ce matériau résiste bien aux acides et alcalis, ce qui a permis de résoudre de nombreux problèmes de corrosion.

c

Séparateurs centrifuges/cyclones

Les cyclones sont décrits à la section 1.6.1. Il s'agit d'équipements robustes qui peuvent fonctionner dans une large plage de températures avec une faible consommation d'énergie. En raison du degré de séparation plus ou moins limité selon le système, les cyclones sont principalement utilisés comme séparateurs préliminaires pour les poussières grossières et les effluents gazeux.

d

Dépoussiéreurs par voie humide

Les dépoussiéreurs par voie humide (également appelés épurateurs par voie humide) sont décrits à la section 1.6.1.

Les dépoussiéreurs par voie humide peuvent être divisés en plusieurs types selon leur conception et leurs principes de fonctionnement, tel que le type Venturi. Ce type de séparateur de poussières par voie humide a plusieurs applications dans l’industrie de l'oxyde de magnésium, y compris lorsque le gaz est dirigé dans la section la plus étroite du tube Venturi, appelée «col Venturi» et peut atteindre des vitesses de l’ordre de 60 à 120 m/s. Les fluides de lavage introduits au niveau du col du tube Venturi sont diffusés sous la forme d’une brume de gouttelettes très fines, et sont étroitement mélangés avec le gaz. Les particules qui s'accolent aux gouttelettes d’eau deviennent plus lourdes et peuvent être facilement filtrées à l’aide d’un séparateur de gouttes installé dans le séparateur humide Venturi.

Technique

Description

a

Technique d'ajout d'absorbant

Cette technique consiste à injecter un absorbant sous forme sèche ou humide (épuration par voie semi-sèche) dans les effluents gazeux afin d'éliminer les émissions de SOx. Un temps de séjour suffisant entre le point d'injection et le collecteur de poussières est très important afin d'obtenir un rendement d'absorption élevé. Des qualités de MgO réactives peuvent être utilisées comme absorbants pour le SO2 dans l'industrie de l'oxyde de magnésium. Malgré sa moins bonne efficacité par rapport aux autres absorbants, l’utilisation de qualités de MgO réactives présente un double avantage: un investissement plus faible et une absence de contamination des poussières filtrées par d’autres substances. Les poussières filtrées et collectées peuvent ensuite être réutilisées en remplacement des matières premières pour produire de la magnésie, ou être employées comme engrais (sulfate de magnésium), limitant ainsi la production de déchets.

b

Épurateur par voie humide

Dans la technique d'épuration par voie humide, les SOx sont absorbés par un liquide/suspension qui est pulvérisé à contre-courant des gaz dans une colonne de lavage. Cette technique nécessite un volume d'eau compris entre 5 et 12 m3/tonne de produit, ce qui impose un traitement des eaux usées.