Récupération de chaleur en verrerie et cimenterie
La verrerie et la cimenterie sont les industries les plus énergivores. Les fours fonctionnent en continu à 1 400-1 500 °C. Les fumées rejetées à 400-800 °C représentent un gisement de chaleur fatale considérable. La récupération couvre 10 à 25 % de la consommation thermique du site.
Sources de chaleur fatale en verrerie
Fumées de four verrier
Le four de fusion du verre fonctionne à 1 500-1 600 °C. Les fumées sortent à 400-800 °C selon le type de four (flamme, électrique, hybride). Un four de 300 tonnes/jour rejette 5 à 15 MW thermiques dans les fumées.
La récupération s’effectue par échangeur régénératif intégré au four ou par chaudière de récupération en aval. L’air comburant est préchauffé à 400-600 °C. Cette technique est utilisée depuis des décennies.
Refroidissement du verre
Les arches de recuisson refroidissent le verre de 550 à 60 °C. L’air de refroidissement atteint 200-300 °C. Ce flux peut préchauffer l’air comburant ou alimenter un réseau de chaleur interne.
Compresseurs d’air
Les souffleries et le formage utilisent de l’air comprimé en grande quantité. Les compresseurs rejettent une chaleur à 60-80 °C récupérable par la fiche IND-UT-103.
Sources de chaleur fatale en cimenterie
Four rotatif
Le four rotatif de cuisson du clinker fonctionne à 1 450 °C. Les fumées sortent du préchauffeur à cyclones à 300-400 °C. Un cimentier consomme 3 000 à 4 000 MJ par tonne de clinker. Les fumées emportent 25 à 35 % de cette énergie.
Refroidissement du clinker
Le clinker sort du four à 1 200-1 400 °C. Le refroidisseur à grille abaisse sa température à 100-200 °C. L’air de refroidissement est chauffé à 250-350 °C. Il est recyclé comme air secondaire dans le four.
L’excédent d’air chaud (air tertiaire) alimente le séchage des matières premières ou la cogénération.
Broyeurs et sécheurs
Le broyage du cru et du ciment utilise les gaz chauds du four pour sécher les matières premières. Le rendement global du séchage conditionne l’excédent de chaleur disponible.
Solutions techniques
Chaudière de récupération — Les fumées à 300-800 °C produisent de la vapeur. La vapeur alimente une turbine (cogénération ORC) ou un réseau de chaleur. Un cycle ORC convertit la chaleur en électricité avec un rendement de 15 à 25 %.
Préchauffage d’air comburant — Un échangeur tubulaire haute température préchauffe l’air de combustion. Le brûleur récupérateur est la solution intégrée la plus répandue.
Réseau de chaleur — L’excédent de chaleur alimente un réseau urbain via une sous-station avec échangeur à plaques. La fiche RES-CH-108 finance l’injection.
Séchage de matières premières — L’air chaud résiduel sèche les matières entrantes. Cette valorisation directe est la plus simple à mettre en œuvre.
Financement CEE
| Opération | Fiche CEE | Application |
|---|---|---|
| Récupération sur fumées | IND-UT-137 | Fours verriers, fours rotatifs |
| Brûleur récupérateur | IND-UT-118 | Fours à gaz |
| Récupération compresseur | IND-UT-103 | Souffleries, air comprimé |
| Injection réseau chaleur | RES-CH-108 | Chaleur excédentaire |
Le programme France 2030 DECARB IND cible spécifiquement la verrerie et la cimenterie. Le cumul avec les CEE est autorisé sur des postes distincts. La rentabilité des grands projets atteint un temps de retour de 3 à 6 ans.
Questions fréquentes
La cogénération ORC est-elle rentable en verrerie ? Oui, sur les fours de grande capacité (> 200 tonnes/jour). La chaleur des fumées à 400-600 °C alimente un cycle ORC. La production électrique couvre 5 à 10 % de la consommation du site.
Quelles sont les contraintes des fumées de cimenterie ? Les fumées contiennent des poussières alcalines, du SO₂ et du CO₂ en forte concentration. Les échangeurs doivent résister à la corrosion et à l’abrasion. Un dépoussiérage en amont protège les surfaces d’échange.
La récupération de chaleur réduit-elle les émissions de CO₂ ? Oui. Chaque MWh de gaz évité représente 200 kg de CO₂ en moins. La récupération contribue à la conformité avec le système EU-ETS et les quotas carbone.
Source : ADEME — Décarbonation des industries haute température. Données indicatives, chaque projet fait l’objet d’un dimensionnement spécifique.
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