Projet clés en main : remplacement chaufferie vapeur 20T/h et optimisation énergétique pour NYRSTAR

NYRSTAR est une entreprise de fonderie multi-métaux, leader mondial sur le marché du zinc et du plomb.
Elle possède plusieurs sites à travers le monde, et notamment une usine de production dans le Nord de la France à Auby, qui raffine des minerais afin de produire des cathodes de zinc.
Le site est en fonctionnement depuis 1869 et a connu des évolutions à plusieurs reprises, notamment au niveau de sa capacité de production et du procédé utilisé.
Il compte actuellement 350 employés et s’étend sur 138 hectares.

PROCESSUS DE PRODUCTION :

Pour fabriquer les cathodes de zinc, le site consomme des concentrés de zinc et produits secondaires recyclés de zinc.
Il réalise avec son matériau, de l’électrolyse pour le transformer en cathodes de haute qualité et extra-pure.
Pour cela, le processus est d’introduire les matières premières sur des plaques dans des cuves électrolytiques.
L’application d’un courant électriques dans celles-ci va ensuite provoquer le dépôt de zinc sous forme métallique sur les cathodes. Les plaques couvertes de zinc sont ensuite retirées et le zinc est décollé sous forme de cathodes métalliques prêtes à être transformées ou expédiées. Chaque année, NYRSTAR produit jusqu’à 165 000 tonnes de zinc sur son site d’Auby.

En 2023, les responsables techniques de NYRSTAR souhaitent réaliser un avant-projet sommaire sur la production de vapeur de leur usine.
Cette étude vise à remplacer l’une des chaudières existantes ainsi que les équipements associés nécessaires. Une demande qui a pour but d’améliorer le rendement de la chaufferie ainsi que sa fiabilité.

Le site fonctionne en 3 x 8 sans arrêt le week-end et est équipé d’un vaporiseur de 22t/h ainsi que de 2 chaudières vapeur au gaz naturel de 20t/h alimentant le réseau de l’usine.

La coopération avec NYRSTAR sur ce projet a débuté avec la réalisation d’une étude d’avant-projet en 2023. Celle-ci a donné suite à une phase de réalisation sur l’année 2024 pour concrétiser le projet, et sera mise en service début 2025.

ÉTUDE D’AVANT-PROJET (2023)

L’avant-projet a permis, dans un premier temps, d’étudier l’installation d’une nouvelle production de vapeur, mais aussi la récupération/valorisation de condensats dans l’eau d’appoint de l’usine.

Enjeux de l’étude :

• Intégration de la chaufferie vapeur dans le local existant identifié et mise en conformité de celui-ci,
• S’adapter aux besoins de phasage des travaux avec/sans arrêt de la chaufferie,
• Conserver le maximum d’équipements existants et identifier ceux qu’il est indispensable de remplacer,
• Identifier les pistes d’optimisation au niveau de la nouvelle chaudière.

Retour sur l’avant-projet :

Nous avons commencé par réaliser un état des lieux des installations existantes comprenant : le fonctionnement global des installations du site, notamment des 2 chaudières vapeur et du vaporisateur, mais aussi des systèmes de production d’eau d’appoint et de traitement d’eau.

Ensuite, nous avons analysé et établi un bilan énergétique de la consommation et production de vapeur et eau du site, mais également de la chaufferie.

Enfin, une solution techniques globale de rénovation de la chaufferie a été défini et étudiée pour assurer la production de vapeur future.

Principe de la solution :

Elle consiste au remplacement de l’une des 2 chaudières et de sa cheminée, ainsi que de la bâche dégazante qui nécessitait d’être changée.
D’autre part, il est prévu d’optimiser le rendement de la chaufferie et donc d’y prévoir :

• L’installation d’un préchauffeur sur l’air de combustion, et donc de remplacement de la cheminée pour éviter le risque de corrosion dû changement de température.
• L’ajout d’un osmoseur pour diminuer les taux de purge des chaudières et du vaporiseur.

Après étude de la zone de chaufferie actuelle, un nouvel espace a été prévu pour l’implantation de la bâche dégazante étant donné les contraintes de phasage et de temps d’arrêt du projet.

En conclusion de l’étude, une proposition économique et environnementale a été établie pour permettre aux responsables techniques de NYRSTAR de prendre une décision sur leur projet.

Une réalisation au CAPEX de 2 600k€ qui permet au site d’éviter la consommation d’environ 13 000 MWh PCI de gaz, ainsi que le rejet d’un peu plus de 2 500 tonnes de CO2 chaque année, soit une économie financière globale de quasiment 1 300k€ !
Une proposition intéressante pour le site, d’autant plus que le projet a un TRI inférieur à 2 ans grâce aux CEE qui lui sont octroyées autour de 150k€.
*Hypothèse du prix du gaz à 80€/MWh PCS

CHANTIER ET MISE EN SERVICE (2024-2025)

A la suite d’une réflexion interne du site et d’un Appel d’Offres, NYRSTAR a confié à Coretec l’ingénierie d’exécution et les travaux d’intégration de sa nouvelle chaufferie vapeur 20T/h définie précédemment.

Le projet d’installation comprend :

• La réalisation des études de projet et d’exécution,
• La fourniture d’une production de vapeur composée de :
  • un chaudière vapeur à tubes de fumées de 20 T/h et de sa cheminée de 32m,
  • un économiseur de 700kW,
  • un préchauffeur d’air,
• La mise en place d’un dégazeur thermique 25m3 et des pompes alimentaires associées,
• Les modifications des raccordements vapeur, gaz, eau alimentaire,
• Le suivi de projet et de chantier sur site,
• Le démantèlement des équipements existants (chaudière, dégazeur, cheminée),
• La réalisation des travaux de manutention, raccordements électriques et calorifuge,
• La mise en service de l’installation et validation du fonctionnement d’ensemble et des performances.

Les études d’exécution ont été réalisés lors du premier semestre 2024 et le chantier se termine sur cette fin d’année 2024. La phase de mise en service débutera prochainement en début 2025 et l’installation pourra alors être mise en exploitation industrielle.

CEE spécifiques

Le dispositif des Certificats d’Economies d’Energie (CEE) incitent activement les consommateurs d’énergie à l’efficacité énergétique en leur apportant des aides au financement de leurs projets.

Ce projet a fait l’objet d’une fiche CEE spécifique avec l’installation du préchauffeur d’air et de l’osmoseur.
Au total, NYRSTAR a reçu des aides CEE à hauteur de 150k€.
Cependant, comme l’énergie valorisable est inférieure à 6 GWh/an, l’aide Fond chaleur de l’ADEME n’est pas articulable avec les CEE spécifiques dans ce cas.

• Projet sur 2 ans et travaux étalés sur 7 mois en 2 phases de 2 mois entrecoupées par 1 mois de démantèlement,
• 100 tonnes d’acier retirées lors du démantèlement,
• 13 000MWh PCI de combustible économisé,
• 2 500 tonnes de CO2 évitées chaque année
• CAPEX de la nouvelle chaufferie d’environ 2M€.