Efficacité énergétique et productivité : une combinaison gagnante pour Technocell inc.

Technocell inc., une filiale du groupe allemand Felix Schoeller, est un manufacturier de papier décor situé à Drummondville. L’usine emploie 120 personnes et produit annuellement 30 000 tonnes de papier principalement utilisé dans la fabrication de produits stratifiés. Fermement engagée à améliorer sa compétitivité et à réduire son empreinte écologique, l’entreprise réalise en 2006 une analyse complète de sa consommation énergétique et établit une liste de projets et d’initiatives à mettre en place afin d’atteindre ses objectifs. Dès 2007, le projet visant à récupérer l’énergie des gaz de combustion des chaudières est mis en branle. Depuis, la démarche d’optimisation énergétique se poursuit.

Améliorer la performance des chaudières
La chaufferie est une grande consommatrice d’énergie. Elle est constituée de deux chaudières à fluide thermique de 1 500 HP chacune et d’une chaudière à vapeur de 600 HP. Équipée d’un économiseur, cette dernière remplace un générateur de vapeur jugé désuet et non performant. Les deux chaudières à fluide thermique évacuent les fumées dans une cheminée commune.

Un économiseur indirect à condensation a été installé afin de récupérer la chaleur résiduelle des produits de combustion. Un jeu de volets, un système de contrôle performant ainsi qu’un ventilateur permettent de faire passer la totalité ou une partie des produits de combustion dans l’économiseur, selon la demande en eau d’appoint ou en eau de procédé. En hiver, la température des fumées peut donc être abaissée de 200°C à 10°C tout en préchauffant l’eau de procédé de 8°C à 80°C. En moyenne, durant l’année, l’efficacité de combustion des chaudières est passée de 80,9% à plus de 95%. L’efficacité de la production de chaleur par le biais de fluide thermique ou de vapeur est directement liée à l’efficacité des chaudières. Le pourcentage d’excès d’air et la température des produits de combustion sont deux variables clés de l’évaluation de cette efficacité.

L’économiseur indirect à condensation
Pour être complète, la combustion du gaz naturel a besoin d’une certaine quantité d’air donc les brûleurs doivent opérer avec un débit d’air en excès. De la vapeur d’eau est produite selon la quantité de gaz naturel brûlé et son point de rosée dépend de l’excès d’air de combustion. Pour le gaz naturel, il existe des courbes d’efficacité de combustion liées à la température des fumées et de l’excès d’air. Par exemple, si les fumées sont refroidies à 38°C et que l’excès d’air est de 15%, l’efficacité sera de 94%. Ainsi, l’économiseur indirect à condensation permet de récupérer de la chaleur sensible et latente en condensant la vapeur d’eau contenue dans les fumées et en la récupérant pour le procédé.

L’économiseur est construit en alliage d’aluminium et en acier inoxydable. Les fumées passent dans la coquille et l’eau, dans les tubes à ailettes. La figure 1 montre le diagramme d’écoulement simplifié des produits de combustion ainsi que de l’eau de procédé servant aussi à chauffer l’eau d’appoint de la chaudière à vapeur. L’usine de Technocell inc. fonctionnant jour et nuit, l’économiseur a un potentiel de récupération de 8 MMBtu/h et maintient une moyenne annuelle de 100 MMBtu par jour. Il condense environ 11% d’eau contenue dans les fumées. On économise donc environ 1 150 000 m³ de gaz naturel par année avec un projet d’une PRI de 1,39 ans avec les subventions.

Figure 1 – Schéma d’écoulement simplifié

D’autres projets pour être encore plus performante
Avec l’aide d’une firme externe, Technocell inc. a réalisé un bilan massique et énergétique de sa sécherie. Les résultats de cette étude ont clairement démontré un potentiel d’optimisation des équipements et des méthodes d’exploitation de la sécherie. Une stratégie de contrôle a été élaborée avec PremiAir afin d’assurer un taux optimal d’humidité dans la sécherie, notamment par une gestion efficace de la ventilation. Les économies annuelles sont de 680 MWh et de 600 000 m³ de gaz naturel. De plus, le taux d’humidité plus élevé de l’air évacué augmente l’efficacité des échangeurs situés sur les cheminées d’extraction, ce qui entraîne une économie de gaz supplémentaire.

Bilan des mesures et perspectives d’avenir
Entre l’implantation de l’économiseur indirect et l’optimisation de la hotte de séchage, des initiatives de réduction de consommation d’eau fraîche ont aussi été introduites. La consommation de gaz naturel a été réduite de près de 30% tout en soutenant une augmentation de la production de près de 18%. La figure 2 illustre la réduction de consommation de gaz naturel en fonction de la production par tonnes de papier décor. Ces économies d’énergie ont aussi permis de diminuer les émissions de GES de 4 200 tonnes par année. Plusieurs autres projets en cours de réalisation permettront de réduire encore plus la consommation énergétique de l’usine. En définitive, Technocell inc. démontre bien par ses actions qu’il est possible, voire nécessaire, de développer des activités manufacturières de façon durable tout en améliorant sa compétitivité sur le marché mondial.