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Les technologies des installations des secteurs collectif/tertiaire et industriel

Mis à jour le 16/01/2018

Les chaufferies biomasse, aujourd’hui complètement automatisées, permettent de répondre à un large panel de besoins thermiques, aussi bien dans le secteur collectif/tertiaire qu’industriel.

La grande majorité des installations biomasse suivent le même schéma de principe que l’on peut découper en quatre éléments principaux, adaptés à l’utilisation d’un combustible solide :

  • stockage du combustible ;
  • alimentation automatique en combustible ;
  • générateur de chaleur ;
  • système d’épuration des rejets gazeux et d’évacuation des cendres.
 


Le choix et le dimensionnement de ces différentes parties dépendront des particularités de chaque projet, et notamment :

  • des caractéristiques du combustible qui auront une incidence sur le type de foyer, mais aussi sur le mode de livraison, de stockage et d’alimentation ;
  • du profil énergétique du site, qui permettra de définir la forme d’énergie à mettre en œuvre ainsi que la puissance à fournir.

Les clés du dimensionnement des différents organes d’une installation biomasse ainsi que les différents types de matériels mis en œuvre aujourd’hui sont répertoriés dans le guide Mise en place d’une chaufferie biomasse de l’ADEME. De façon synthétique :

Stockage du combustible

Dimensionné selon la nature du combustible mais aussi la puissance de l’installation et l’autonomie attendue (classiquement 3 jours à pleine charge), le silo permet d'alimenter la réserve tampon qui fournit la chaudière en combustible. On distingue quatre types de silos : enterré, en conteneurs métalliques, de plain-pied et en silo métallique cylindrique.

Alimentation automatique en combustible

Elle permet d’acheminer le combustible depuis le silo jusqu’au foyer en trois étapes : extraction/dessilage depuis le silo ; convoyage vers un sas de sécurité ; introduction dans le foyer.

Générateur de chaleur

Enceinte dans laquelle l’énergie contenue dans le combustible biomasse est libérée et transmise au fluide caloporteur, par combustion (ou éventuellement gazéification). Il se compose de trois éléments principaux : le foyer, la chambre de combustion, revêtue de béton réfractaire, et l’échangeur de chaleur.
Selon les applications (chauffage ou process), ce fluide caloporteur peut être de l’eau chaude ou surchauffée, de la vapeur, de l’air chaud ou de l’huile thermique.
Le terme de « chaudière » est couramment utilisé à la place de celui de « générateur thermique » ; il ne s’applique qu’à l’échangeur lorsque celui-ci est distinct du foyer.

Système de traitement des fumées et d’évacuation des cendres

Le choix d’un système de traitement des fumées va dépendre du process et des obligations réglementaires applicables au site (particulièrement les poussières et les NOx).
Selon les obligations à respecter, ces solutions de dépoussiérage peuvent être complétées par un système de traitement des NOx.

Cendres

Une installation biomasse va gérer des cendres, de composition et de granulométrie différente selon l’emplacement de récupération : cendres sous foyer, dans la majorité des cas évacuées automatiquement vers une benne par voie « sèche » ou « humide » et cendres volantes, récupérées en big-bag aux niveaux des différents systèmes de dépoussiérage.

Schéma de répartition des cendres au sein d’une unité de combustion type


Selon leur composition, les cendres seront évacuées en centre d’enfouissement technique (CET), ou valorisées en filière agronomique via un plan d’épandage. D’autres voies de valorisation matière sont à l’étude.

Limites techniques sur les biomasses agricoles 

Ces biomasses étant plus chargées en minéraux alcalins, les équipements devront faire face à :

  • un volume de cendres générées plus important (jusqu’à 10 % en masse) ;
  • une température de fusibilité des cendres plus basse (800 à 1 000 ℃) ;
  • des fumées plus chargées en soufre et en chlore que le bois, à l’origine de la formation d’acides.
Pour pallier ces comportements, les constructeurs conçoivent des installations polycombustible composées de foyers où la température reste moins élevée et/ou équipés de grilles mobiles évacuant les cendres dès leur formation, mais également d’échangeur et de conduits plus robustes aux problématiques d’encrassement/corrosion.

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