COMMISSION EUROPENNE

Document de rfrence sur les meilleures techniques disponibles

Grandes installations de combustion

Juillet 2006

Ce document est la traduction de la version anglaise publie par la Commission europenne qui seule fait foi.

Traduction V 0

Rsum

Grandes installations de combustion i

RSUM Le BREF, document de rfrence sur les Meilleures Techniques Disponibles (MTD), intitul Grandes Installations de Combustion rend compte de lchange dinformations qui a t organis conformment larticle 16 (2) de la directive 96/61/CE du Conseil (directive IPPC). Ce rsum dcrit les principaux rsultats, les principales conclusions sur les MTD et les niveaux d'missions associs. Il peut tre apprhend comme un document autonome, mais s'agissant d'un rsum, il ne prsente pas toute la complexit du BREF complet (il ne reprend notamment pas le texte complet des sections sur les MTD). Il n'est donc pas conu pour remplacer le BREF complet en qualit d'outil dans le processus dcisionnel concernant les MTD, et il est vivement recommand de lire en parallle la prface et l'introduction des sections concernant les MTD. Plus de 60 experts des tats membres, de l'industrie et des ONG environnementales ont particip cet change d'informations. Champ d'application Le prsent BREF couvre, d'une manire gnrale, les installations de combustion d'une puissance thermique nominale suprieure 50 MW. Sont inclus les secteurs de la production d'lectricit ainsi que les secteurs o des combustibles "conventionnels" (disponibles dans le commerce et prconiss par les constructeurs) sont utiliss, et o les units de combustion ne sont pas couvertes par un autre BREF sectoriel. Charbon, lignite, biomasse, tourbe, combustibles liquides ou gazeux (y compris l'hydrogne et le biogaz) sont considrs comme des combustibles conventionnels. L'incinration des dchets n'est pas couverte, mais la co-combustion de combustible rcupr et de dchets dans de grandes installations de combustion est prise en compte. Le BREF couvre non seulement sur l'unit de combustion, mais aussi sur les activits d'amont et d'aval directement associes au procd de combustion. Les installations de combustion qui brlent des rsidus de procds ou des sous-produits, ou des combustibles qui ne peuvent tre vendus en tant que tels sur le march, ainsi que les procds de combustion qui font partie intgrante d'un procd spcifique de production ne sont pas couverts par le prsent BREF. Informations communiques Un grand nombre de documents, rapports et informations manant des tats membres, des entreprises, des exploitants et des autorits ainsi que des fournisseurs d'quipements et des ONG environnementales ont t utiliss pour rdiger le document. Des informations ont en outre t obtenues au cours de visites de sites dans diffrents tats membres de l'UE, ainsi que par des entrevues sur certaines technologies et sur l'exprience acquise dans l'application des techniques de rductions. Structure du document La production d'lectricit et/ou de chaleur est un secteur trs diversifi en Europe. La production d'nergie se fonde sur un large ventail de combustibles, que l'on peut gnralement classs selon leur tat: solide, liquide ou gazeux. Le prsent document a donc t rdig selon une approche verticale, combustible par combustible, mais les techniques et aspects communs sont dcrits dans les trois chapitres introductifs. L'industrie nergtique europenne Dans l'Union europenne, tous les types de sources d'nergie disponibles sont utiliss pour la production d'lectricit et de chaleur. Les ressources nationales en combustible, telles que les disponibilits locales ou nationales de charbon, lignite, biomasse, tourbe, ptrole et gaz naturel influent fortement le choix du combustible utilis pour la production d'nergie dans chaque tat membre de l'UE. Depuis 1990, le volume d'lectricit produite partir de sources fossiles a augment d'environ 16%, et la demande s'est accrue d'environ 14%. La quantit d'lectricit produite partir d'nergies renouvelables (y compris l'hydraulique et la biomasse) a connu une augmentation suprieure la moyenne, environ 20%. Les installations de combustion sont exploites selon la demande et le besoin en nergie, que ce soit en qualit de grandes installations de centrales lectriques ou d'installations de combustion industrielles fournissant de lnergie (par exemple, sous forme dlectricit ou dnergie mcanique), de la vapeur ou de la chaleur pour des procds de production industrielle. Technologies utilises La production dnergie fait appel, en gnral, un ventail de technologies de combustion. Pour la combustion de combustibles solides, les techniques sous forme pulvrise, en lit fluidis ou en couche sont toutes considres comme les MTD dans les conditions dcrites dans le prsent document. Pour les combustibles liquides ou gazeux, les chaudires, moteurs et turbines gaz sont considrs comme les MTD dans les conditions prescrites dans le prsent document.

Rsum

Grandes installations de combustion ii

Le choix du systme employ dans une installation se fonde sur des considrations conomiques, techniques, environnementales et locales, telles que la disponibilit des combustibles, les exigences oprationnelles, les conditions du march, les exigences lies au rseau. L'lectricit est principalement obtenue par production de vapeur dans une chaudire fonctionnant au combustible slectionn, la vapeur tant utilise pour entraner une turbine couple un alternateur pour produire de l'lectricit. Le cycle vapeur prsent un rendement inhrent limit par la ncessit de condenser la vapeur en sortie de la turbine. Certains combustibles liquides ou gazeux peuvent tre directement brler pour d'entraner des turbines avec les gaz de combustion, ou ils peuvent tre utilis dans des moteurs combustion interne qui peuvent ensuite entraner des alternateurs. Chaque technologie offre certains avantages l'exploitant, en particulier la capacit fonctionner en rpondant une demande variable. Questions environnementales La plupart des installations de combustion utilisent un combustible ou d'autres matires premires provenant des ressources naturelles de la terre, afin de les convertir en nergie utile. Les combustibles fossiles constituent aujourd'hui la source d'nergie la plus abondante utilise. Toutefois, leur combustion entrane des incidences parfois importantes sur l'environnement dans son ensemble. Le procd de combustion donne lieu des missions dans l'air, l'eau et le sol, les missions atmosphriques tant considres comme un des principaux sujets de proccupation concernant l'environnement. Les missions atmosphriques les plus importantes qui rsultent de la combustion des combustibles fossiles sont le SO2, les NOx, le CO, les particules (PM10) ainsi que les gaz effet de serre, tels que le N2O et le CO2. D'autres substances, tels que les mtaux lourds, les composs d'halognure et les dioxines sont mises en plus faibles quantits. Conditions Les niveaux d'missions associs aux MTD sont fondes sur une moyenne journalire, les conditions normales et un niveau d'O2 de 6% / 3% / 15% (combustibles solides / combustibles liquides et gazeux / turbines gaz), qui reprsentent une situation de charge typique. Pour les pointes de charge, les priodes de dmarrage et d'arrt ainsi que pour les problmes oprationnels des systmes d'puration des fumes, des pics de valeurs sur de courtes priodes, qui pourraient tre suprieures, sont prendre en considration. Dchargement, stockage et manipulation des combustibles et des additifs Certaines MTD pour la prvention des rejets dus au dchargement, au stockage et la manipulation des combustibles ainsi que des additifs tels que la chaux, le calcaire, l'ammoniac, etc. sont prsentes de manire succincte au tableau 1.

Rsum

Grandes installations de combustion iii

MTD

Particules

utilisation d'quipement de chargement et de dchargement qui rduit au minimum la hauteur de chute du combustible sur le stock, afin de rduire la production de poussires fugitives (combustibles solides).

dans les pays qui ne connaissent pas le gel, utilisation de systmes de pulvrisation d'eau pour rduire la formation de poussires fugitives provenant des entrepts de combustibles solides (combustibles solides).

placement des convoyeurs de transfert dans des zones sres et ouvertes en surface afin d'viter les dommages causs par les vhicules et autres quipements (combustibles solides).

utilisation de convoyeurs clos munis, aux points de transfert, d'un quipement d'extraction et de filtration bien conu et robuste afin de prvenir l'mission de poussires (combustibles solides).

rationalisation des systmes de transport de manire rduire au minimum la production et le dplacement de poussires sur le site (combustibles solides).

mise en uvre d'une bonne conception, de bonnes pratiques de construction ainsi que d'une maintenance adquate (tous combustibles)

stockage de la chaux ou du calcaire en silos munis d'quipements d'extraction et de filtration bien conus et robustes (tous combustibles)

Contamination de l'eau

stockage sur des surfaces tanches munies d'un systme de drainage, de collecte et de traitement de l'eau par dcantation (combustibles solides).

utilisation de systmes de stockage des combustibles liquides confins l'intrieur denceintes tanches d'une capacit suffisante pour retenir 75% de la capacit maximale de toutes les rservoirs, ou au moins le volume maximal du plus grand rservoir. Le taux de remplissage des rservoirs devrait tre affich, et des systmes de contrle automatique et d'alarme peuvent tre utiliss pour prvenir le remplissage excessif des rservoirs de stockage (combustibles solides).

placement des canalisations dans des zones sres et ouvertes en surface afin de pouvoir dtecter rapidement les fuites et d'viter les dommages causs par les vhicules et autres quipements. Dans le cas de canalisations non accessibles, on peut utiliser des canalisations double paroi avec contrle automatique de l'interstice (combustibles liquides et gazeux).

collecte des eaux de ruissellement de surface (eau de pluie) des zones de stockage du combustible, qui entranent du combustible, et traitement des eaux recueillies (dcantation ou station d'puration) avant rejet (combustibles solides).

Prvention des incendies

contrler les zones de stockage de combustibles solides l'aide de systmes automatiques, afin de dtecter les incendies provoqus par l'auto-inflammation et identifier les points risque (combustibles solides).

missions fugitives

utiliser des systmes de dtection des fuites de combustible gazeux et des alarmes (combustibles liquides et gazeux)

Utilisation efficace des ressources naturelles

utilisation de turbines de dtente afin de rcuprer l'nergie contenu dans les gaz combustibles sous pression (gaz naturel achemin par gazoducs sous pression) (combustibles liquides et gazeux);

prchauffage du gaz combustible avec la chaleur perdue issue de la chaudire ou de la turbine gaz (combustibles liquides et gazeux).

Risques, y compris

sanitaires, lis l'ammoniac

pour la manutention et le stockage d'ammoniac pur liqufi: les rservoirs pression pour ammoniac pur liqufi >100 m devraient tre double paroi et enterrs; les rservoirs de 100 m et moins devraient tre construits selon des procds de recuit (tous combustibles)

du point de vue de la scurit, l'utilisation d'une solution aqueuse d'ammoniac est moins dangereuse que le stockage et la manutention d'ammoniac pur liqufi (tous combustibles).

Tableau 1: Quelques MTD pour le stockage et la manipulation des combustibles et des additifs

Rsum

Grandes installations de combustion iv

Prtraitement des combustibles Le prtraitement des combustibles solides consiste principalement en des oprations de mlange destines assurer des conditions de combustion stables et rduire les pics d'missions. Afin de rduire la quantit d'eau dans la tourbe et la biomasse, le schage du combustible est galement considr comme un lment des MTD. Pour les combustibles liquides, l'utilisation de dispositifs de prtraitement tels que les units dpuration de carburant diesel utiliss dans les turbines gaz et les moteurs, sont des MTD. Le traitement du fioul lourd fait appel des dispositifs tels que des appareils de chauffage lectrique ou serpentin vapeur, des systmes de dosage dsmulsifiant, etc. Rendement thermique Une gestion prudente des ressources naturelles et l'utilisation efficace de l'nergie constituent deux des principales exigences de la directive IPPC. ce titre, le rendement avec lequel l'nergie peut tre produite est un indicateur essentiel des missions de CO2, gaz qui influe sur le climat. Une voie de rduction des missions de CO2 par unit d'nergie produite est l'optimisation de l'utilisation de l'nergie, ainsi que du procd de production nergtique. La Laugmentation du rendement thermique a des consquences sur la charge, le systme de refroidissement, les missions, le type de combustible utilis, etc. La cognration est considre comme loption la plus efficace pour rduire la quantit globale de CO2 rejet, et convient pour toute centrale lectrique nouvelle construite, lorsque la demande locale de chaleur est suffisamment leve pour justifier la construction d'une centrale de cognration, plus coteuse, au lieu d'une centrale produisant uniquement de l'lectricit ou de la chaleur. Les conclusions relatives aux MTD pour amliorer le rendement et les niveaux associs aux MTD sont prsentes succinctement aux tableaux 3 5. cet gard, il faut noter que les installations au fioul lourd sont considres comme ayant un rendement quivalent celui des installations au charbon.

Rendement thermique de l'installation (net) (en %) Combustible Technique combine Nouvelles

installations Installations existantes

Charbon et lignite Cognration 75 90 75 90

PC (DBB et WBB) 43 47

FBC >41 Charbon

PFBC >42 PC (DBB) 42 45 FBC >40 Lignite PFBC >42

L'amlioration possible du rendement thermique dpend de l'installation spcifique, mais titre indicatif, un niveau de rendement de 36* 40%, ou une augmentation suprieure 3 points de pourcentage peut tre associ l'utilisation des MTD dans les installations existantes

PC: combustion sous forme pulvrise DBB: chaudire cendres pulvrulentes WBB: chaudire cendres fondues FBC: combustion en lit fluidis PFBC: combustion en lit fluidis sous pression *Quelques points de divergence concernant cette valeur sont rapports la section 4.5.5 du document principal

Tableau 2: niveaux de rendement thermique associs l'application de mesures MTD pour les installations de combustion au charbon et au lignite

Rendement thermique de l'installation (net) (en %) (%) Combustible Technique combine

Rendement lectrique Utilisation du combustible (cognration) Combustion en couche 20 environ Foyer projection >23 Biomasse FBC (CFBC) >28 30

Tourbe FBC (BFBC et CFBC) >28 30

75 90 Dpend de lapplication spcifique de linstallation et la demande de chaleur et d'lectricit

FBC: combustion en lit fluidis CFBC: combustion en lit fluidis circulant BFBC: combustion en lit fluidis bouillonnant CHP: Cognration

Tableau 3: niveaux de rendement thermique associs l'application de mesures MTD pour les installations de combustion tourbe et biomasse

Rsum

Grandes installations de combustion v

Il n'y a pas eu de conclusion concernant les valeurs de rendement thermique dans le cas de lutilisation de combustibles liquides dans des chaudires et des moteurs. Toutefois, certaines techniques considrer sont indiques dans les sections MTD respectives.

Rendement lectrique (en %) Utilisation du combustible (en %) Type d'installation Nouvelles installations

Installations existantes

Installations nouvelles et existantes

Turbine gaz Turbine gaz 36 40 32 35 -

Moteur gaz Moteur gaz 38 45 -

Moteur gaz avec HRSG en mode cognration >38 >35 75 85

Chaudire gaz Chaudire gaz 40 42 38 40

CCGT Cycle combin avec ou sans HRSG pour la

production d'lectricit uniquement 54 58 50 54 -

Cycle combin sans HRSG, en mode cognration

Rsum

Grandes installations de combustion vi

Niveau d'mission de poussires (mg/Nm) MTD pour

atteindre ces niveaux

Charbon et lignite Biomasse et tourbe Combustibles liquides pour

chaudires Puissance

(MWth)

Nouvelles installa-

tions

Instal-lations exis-

tantes

Nouvel-les

installa-tions

Installa-tions

existantes

Nouvel-les

instal-lations

Installa-tions

existantes

50 100 5 20* 5 30* 5 20 5 30 5 20* 5 30* ESP ou FF

100 300 5 20* 5 25* 5 20 5 20 5 20* 5 25*

>300 5 10* 5 20* 5 20 5 20 5 10* 5 20*

ESP ou FF combin FGD (hum, sds ou dsi) pour PC ESP ou FF pour FBC

Remarques ESP: lectrofiltre FF: filtre manches FGD (hum): dsulfuration des fumes par voie humide FGD (sds): dsulfuration des fumes par procds semi-secs FGD (dsi): dsulfuration des fumes par procds secs (injection de sorbant sec) FBC: combustion en lit fluidis PC: combustion sous forme pulvrise * Quelques points de divergence concernent cette valeur sont rapports la section 4.5.6 et 6.5.3.2 du document principal.

Tableau 5: MTD pour la rduction des missions de particules mises par certaines installations de combustion Mtaux lourds L'mission de mtaux lourds rsulte de leur prsence naturelle dans les combustibles fossiles. La plupart des mtaux lourds considrs (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Se, V, Zn) sont normalement rejets sous forme de composs (oxydes et chlorures notamment) associs des particules. De ce fait, les MTD pour rduire les missions de mtaux lourds consistent en gnral en l'application de dispositifs de dpoussirage hautes performances, tels que des lectrofiltres ou des filtres manches. Seuls Hg et Se sont au moins partiellement prsents dans la phase vapeur. Le mercure a une pression de vapeur leve aux tempratures typiques de fonctionnement des dispositifs de rduction, et sa collecte par les dispositifs de rduction des particules est extrmement fluctuante. Dans le cas dlectrofiltres ou de filtres manches combins des techniques de dsulfuration des fumes (FGD), tels que des purateurs calcaire humide, des purateurs par procds semi-secs ou purateur par procds secs (injection de sorbant sec), on peut obtenir un taux moyen d'limination de Hg de 75% (50% dans llectrofiltre et 50% dans la FGD), et de 90% si l'on ajoute un dispositif de rduction catalytique slective (SCR) hautes performances. missions de SO2 Les missions d'oxyde de soufre rsultent principalement de la prsence de soufre dans le combustible. Le gaz naturel est gnralement considr comme exempt de soufre. Ce n'est pas le cas pour certains gaz industriels, qui peuvent ncessiter une dsulfuration. En gnral, dans le cas d'installations de combustion fonctionnant avec un combustible solide ou liquide, l'utilisation de combustible faible teneur en soufre et/ou la dsulfuration est considre comme la MTD. Toutefois, l'utilisation de combustible faible teneur en soufre pour des installations d'une puissance suprieure 100 MWth ne peut, dans la plupart des cas, tre considre que comme une mesure supplmentaire de rduction des missions de SO2 combine d'autres mesures. Outre l'utilisation de combustible faible teneur en soufre, les techniques considres parmi les MTD sont principalement les purateurs voie humide (taux de rduction compris entre 92 et 98%) et la dsulfuration par procds semi-secs (taux de rduction compris entre 85 et 92%), dont la part de march dpasse dj les 90%. Les techniques de dsulfuration des fumes par voie sche, tels que l'injection de sorbant sec, sont principalement utilises pour les installations d'une puissance thermique infrieure 300

Rsum

Grandes installations de combustion vii

MWth. L'purateur par voie humide prsente l'avantage de rduire galement les missions de HCl, HF, poussires et mtaux lourds. Du fait des cots levs, le procd d'puration par voie humide n'est pas considr comme la MTD pour les installations d'une puissance infrieure 100 MWth.

Niveau d'mission de SO2 (mg/Nm)

Charbon et lignite Tourbe Combustibles liquides pour

chaudires Puissance (MWth) Nouvel-

les instal-lations

Instal-lations exis-

tantes

Nouvel-les instal-

lations

Instal-lations exis-

tantes

Nouvel-les

instal-lations

Instal-lations exis-

tantes

MTD pour atteindre ces

niveaux

50 100 200 400* 150 400*

(FBC)

200 400*150 400*

(FBC) 200 300 200 300 100 350* 100 350*

100 300 100 200 100 250*

200 300 150 250

(FBC)

200 300150 -300

(FBC)

100 200* 100 250*

>300

20 150*

100 200 (CFBC/ PFBC)

20 200*

100 200*

(CFBC/ PFBC)

50 150

50 200(FBC)

50 200 50 150* 50 200*

Combustible faible teneur en soufre et/ou FGD (dsi) ou FGD (sds) ou FGD (hum) (selon la taille de l'installation). puration l'eau de mer. Techniques combines pour la rduction des NOx et du SO2 Injection de calcaire (FBC).

Notes: FBC: combustion en lit fluidis CFBC: combustion en lit fluidis circulant PFBC: combustion en lit fluidis sous pression FGD (hum): dsulfuration des fumes humides FGD (sds): dsulfuration des fumes par procds semi-secs FGD (dsi): dsulfuration des fumes par procds secs (injection de sorbant sec) * Quelques points de divergence concernent cette valeur et sont rapports la section 4.5.8 et 6.5.3.3 du document principal.

Tableau 6: MTD pour la rduction des missions de SO2 mises par certaines installations de combustion missions de NOx Les principaux oxydes d'azote mis pendant la combustion sont le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2), dnomms NOx. Dans les installations de combustion charbon pulvris, la rduction des missions de NOx par des mesures primaires et secondaires, telles que la rduction slective catalytique (SCR), est une MTD ; la SCR atteignant un taux de rduction compris entre 80 et 95%. L'utilisation de la rduction slective catalytique (SCR) ou non catalytique (SNCR) prsente l'inconvnient d'une ventuelle mission d'ammoniac non ragi ("fuite d'ammoniac"). Dans le cas de petites installations combustible solide sans forte variation de charge et avec une qualit stable du combustible, la technique SNCR est galement considre comme une MTD pour la rduction des missions de NOx. Dans le cas des installations de combustion au lignite et la tourbe pulvrise, la combinaison de diffrentes mesures primaires est considre comme la MTD. Cela consiste par exemple en l'utilisation de brleurs bas NOx avancs combine d'autres mesures primaires telles que la recirculation des fumes, la combustion tage (tagement de l'air), la recombustion (reburning), etc. Le recours des mesures primaires tend provoquer une combustion incomplte, aboutissant un niveau lev de carbone imbrl dans les cendres volantes et des missions de monoxyde de carbone. Dans le cas des chaudires en lit fluidis combustible solide, la MTD consiste rduire les missions de NOx par la distribution de l'air ou la recirculation des fumes. On observe un lger cart entre les missions de NOx dune combustion en lit fluidis bouillonnant (BFBC) et dune combustion en lit fluidis circulant (CFBC).

Rsum

Grandes installations de combustion viii

Les conclusions relatives aux MTD pour la rduction des missions de NOx et les niveaux d'mission associs pour divers combustibles sont prsentes succinctement aux tableaux 8, 9 et 10.

Niveau d'mission de NOx associ aux MTD (mg/Nm) Puissance

(MWth) Technique de combustion Nouvelles installa-

tions

Installations existantes Combustible

Options MTD pour atteindre ces

niveaux

Combustion en couche 200 300* 200 300*

Charbon et lignite MP et/ou SNCR

PC 90 300* 90 300* Charbon Combinaison de MP et SNCR ou SCR

CFBC et PFBC 200 300 200 300 Charbon et lignite

50 100

PC 200 450 200 450* Lignite Combinaison de MP

PC 90* 200 90 200* Charbon

Combinaison de mesures primaires et

de SCR ou de plusieurs techniques

PC 100 200 100 200* Lignite Combinaison de MP 100 300

BFBC, CFBC et PFBC 100 200 100 200*

Charbon et lignite

Combinaison de MP et de SNCR

PC 90 150 90 200 Charbon

Combinaison de mesures primaires et

de SCR ou de plusieurs techniques

PC 50 200* 50 200* Lignite Combinaison de MP >300

BFBC,CFBC et PFBC 50 150 50 200

Charbon et lignite Combinaison de MP

Notes: PC: combustion sous forme pulvrise BFBC: combustion en lit fluidis bouillonnant CFBC: combustion en lit fluidis circulant PFBC: combustion en lit fluidis sous pression MP: mesures primaires de rduction des NOx SCR: rduction slective catalytique des NOx SNCR: rduction slective non catalytique des NOx L'utilisation d'anthracite peut entraner des niveaux d'missions de NOx suprieurs du fait des tempratures de combustion leves. *Quelques points de divergence concernent cette valeur et sont rapports la section 4.5.9 du document principal.

Tableau 7: MTD pour la rduction des missions de NOx mises par des installations de combustion au charbon et au lignite

Niveau d'mission de NOx (mg/Nm) Biomasse et tourbe Combustibles liquides Puissance

(MWth) Nouvelles installations

Installations existantes

Nouvelles installations

Installations existantes

MTD pour atteindre ces niveaux

50 100 150 250 150 300 150 300* 150 450 100 300 150 200 150 250 50 150* 50 200*

>300 50 150 50 200 50 100* 50 150*

Combinaison de MP SNCR/ SCR ou

techniques combines Notes: MP: mesures primaires de rduction des NOx SCR: rduction slective catalytique des NOx *Quelques points de divergence concernent cette valeur et sont rapports au point 6.5.3.4 du document principal.

Tableau 8: MTD pour la rduction des missions de NOx mises par des installations de combustion brlant de la tourbe, de la biomasse ou des combustibles liquides Pour les turbines gaz neuves, les MTD consistent en des brleurs bas NOx (bas NOx par voie sche - DLN, dry low NOx) prmlange. Pour les turbines existantes, l'injection d'eau et de vapeur ou la conversion la technique DLN est la MTD. Dans le cas des installations stationnaires moteur gaz, l'approche par mlange pauvre est une MTD au mme titre que la technique bas NOx par voie sche dans les turbines gaz. Pour la plupart des turbines et des moteurs gaz, la SCR est galement considre comme une MTD. L'installation d'un systme SCR sur une turbine gaz cycle combin est techniquement faisable mais

Rsum

Grandes installations de combustion ix

pas conomiquement justifie pour les installations existantes. Cela tient au fait que l'espace requis pour le gnrateur de vapeur rcupration de chaleur (HRSG) n'a pas t prvu et n'est donc pas disponible.

Niveau d'mission associ aux MTD

(mg/Nm) Type d'installation

NOx CO

Niveau d'O2 (%)

Options MTD pour atteindre ces niveaux

Turbines gaz Turbines gaz

neuves 20 50 5 100 15 Brleurs bas NOx (voie sche)

prmlange ou SCR DLN pour les turbines gaz

existantes 20 75 5 100 15 Brleurs bas NOx (voie sche) prmlange, s'il est possible de les adapter

Turbines gaz existantes 50 90* 30 100 15 Injection d'eau et de vapeur ou SCR

Moteurs gaz

Moteurs gaz neufs 20 75* 30 100* 15 Mlange pauvre ou SCR et catalyseur d'oxydation pour le CO Moteur gaz neuf

avec HRSG en mode cognration

20 75* 30 100* 15 Mlange pauvre ou SCR et catalyseur d'oxydation pour le CO

Moteurs gaz existants 20 100* 30 100 15 Rglage bas NOx

Chaudires gaz Chaudires gaz

neuves 50 100* 30 100 3

Chaudires gaz existantes 50 100* 30 100 3

Brleurs bas NOx ou SCR ou SNCR

Turbine gaz cycle combin (CCGT) CCGT neuves sans

HRSG 20 50 5 100 15 Brleurs bas NOx (voie sche)

prmlange ou SCR

CCGT existantes sans HRSG 20 90* 5 100 15

Brleurs bas NOx (voie sche) prmlange ou injection d'eau ou de

vapeur ou SCR

CCGT neuves avec HRSG 20 50 30 100

Selon l'installa

tion

Brleurs bas NOx (voie sche) prmlange et brleurs bas NOx pour la

partie chaudire ou SCR ou SNCR

CCGT existantes avec HRSG 20 90* 30 100

Selon l'installa

tion

Brleurs bas NOx (voie sche) prmlange ou par injection d'eau ou de

vapeur et brleurs bas NOx pour la partie chaudire ou SCR ou SNCR

SCR: rduction slective catalytique; SNCR: rduction slective non catalytique; DLN : brleur bas NOx par voie sche; HRSG: gnrateur de vapeur rcupration de chaleur; CHP: cognration * Quelques points de divergence concernent cette valeur et sont rapports la section 7.5.4 du document principal.

Tableau 9: MTD pour la rduction des missions de NOx et de CO mises par des installations de combustion au gaz missions de CO Le monoxyde de carbone (CO) est toujours prsent comme produit intermdiaire du procd de combustion; la MTD pour la minimisation des missions de CO est la combustion complte, qui passe par une bonne conception de la chaudire, l'utilisation de techniques hautes performances pour le suivi et la conduite des procds, et la maintenance du systme de combustion. Certains niveaux d'mission associs lutilisation de MTD pour diffrents combustibles sont indiqus dans les sections relatives aux MTD, mais seuls sont indiqus dans le prsent rsum les niveaux pour les installations de combustion gaz. Contamination de l'eau Outre la pollution de l'air qu'elles entranent, les grandes installations de combustion constituent galement une source importante de rejets aqueux (eau de refroidissement et eaux uses) dans les rivires, les lacs et le milieu marin.

Rsum

Grandes installations de combustion x

Toutes les eaux de ruissellement de surface (eau de pluie) provenant des zones de stockage, qui entranent des particules de combustible, devraient tre recueillies et traites (dcantation) avant dtre rejete. De petites quantits d'eau contamine par du ptrole (eau de lavage) sont invitables, occasionnellement, dans une centrale lectrique. Les puits de sparation du ptrole constituent la MTD pour viter tout dommage l'environnement. La conclusion concernant les MTD pour la dsulfuration par voie humide est lie la mise en oeuvre d'une station d'puration des eaux uses. Cette puration consiste en diffrents traitements chimiques visant liminer les mtaux lourds et rduire la quantit de matires solides rejetes dans l'eau. La station comprend un ajustement du pH, la prcipitation des mtaux lourds et llimination des matires solides. Le document complet indique certains niveaux d'mission. Dchets et rsidus Une grande attention a dj t prte par le secteur l'utilisation des rsidus de combustion et des sous-produits, plutt que leur simple mise en dcharge. L'utilisation et la rutilisation constituent donc la meilleure option et sont prioritaires. De nombreuses utilisations sont possibles pour les diffrents sous-produits, tels que les cendres. Chaque option renvoie des critres particuliers. Il n'a pas t possible d'aborder tous ces critres dans le prsent BREF. Les critres de qualit sont habituellement lis aux proprits structurelles des rsidus ainsi qu' la teneur en substances nocives, par exemple la quantit de combustible imbrl ou la solubilit des mtaux lourds, etc. Le produit final de la technique d'puration par voie humide est le gypse, un produit que l'installation, dans la plupart des pays de l'UE, peut ensuite commercialiser. Il peut tre vendu et utilis en remplacement du gypse naturel. La majeure partie du gypse produit dans les centrales lectriques est utilis dans l'industrie des plaques de pltre. La puret du gypse limite la quantit de calcaire qui peut tre apport dans le procd. Co-combustion de dchets et de combustible rcupr Les grandes installations de combustion, conues et exploites selon les MTD, mettent en oeuvre des techniques et des mesures efficaces pour l'limination des poussires (y compris, en partie, des mtaux lourds), du SO2, des NOx, du HCl, HF et d'autres polluants, ainsi que des techniques de prvention de la contamination de l'eau et du sol. D'une manire gnral, ces techniques peuvent tre juges suffisantes et sont donc considres comme des MTD pour la co-combustion d'un combustible secondaire. Cela se fonde sur les conclusions relatives aux MTD, et notamment sur les niveaux d'mission associs l'utilisation des MTD telles que dfinies dans les chapitres par type de combustible. Un apport accru de polluants dans le systme de combustion peut tre compens, jusqu' un certain point, par l'adaptation dun systme d'puration des fumes ou par la limitation du pourcentage de combustible secondaire qui peut tre brl. Concernant l'impact de la co-combustion sur la qualit des rsidus, la principale question lie aux MTD est le maintien de la qualit du gypse, des cendres, du mchefer et d'autres rsidus et sous-produits au mme niveau que celui observ sans co-combustion d'un combustible secondaire, des fins de recyclage. Si la co-combustion entrane des volumes de rejets importants (additionnels) de sous-produits ou de rsidus, ou une contamination supplmentaire par des mtaux (Cd, Cr ou Pb par ex.) ou des dioxines, des mesures additionnelles doivent tre prises pour y remdier. Degr de consensus Le prsent document bnficie dans son ensemble d'un large soutien des membres du groupe de travail technique. Toutefois, l'industrie et principalement deux tats membres n'ont pas donn leur entire approbation au prsent projet final, et ont fait part de "points de divergence" concernant certaines conclusions prsentes dans le document, en particulier les niveaux d'mission et de rendement associs aux MTD dans le cas du charbon et de lignite, des combustibles liquides et gazeux, ainsi qu'en ce qui concerne l'utilisation de la SCR pour des raisons conomiques. Ils contestent que les fourchettes indiques pour les niveaux d'mission associs l'utilisation des MTD soient d'une manire gnrale trop basses aussi bien pour les centrales lectriques neuves qu'existantes. Il convient toutefois de noter que les niveaux d'mission les plus levs associs aux MTD, en particulier pour les installations existantes, sont similaires certaines valeurs limites d'mission fixes dans certains tats membres. Une partie de l'industrie a exprim un avis particulier concernant la mesure dans laquelle le prsent document reflte l'exprience et les conditions de toutes les grandes installations de combustion. Cela taye la position des membres du groupe de travail technique selon laquelle les niveaux d'mission associs aux MTD sont raisonnables, et indique que ces niveaux sont dj atteints par bon nombre d'installations en Europe.

Rsum

Grandes installations de combustion xi

La Commission Europenne lance et soutien, dans le cadre de ses programmes de Recherche et Dveloppement Technologique, une srie de projets traitant des technologies propres, des nouvelles technologies de traitement et de recyclage des effluents ainsi que des nouvelles stratgies de management. Ces projets pourraient fournir une contribution utile aux futures rvisions du BREF. Les lecteurs sont donc invits informer le bureau europen de lIPPC de tout rsultat de recherche prsentant de l'intrt pour le prsent document (voir galement la prface du prsent document).

Prface

Grandes installations de combustion xii

PRFACE 1. Statut du prsent document Sauf mention contraire, les rfrences la Directive dans le prsent document concernent la Directive du Conseil 96/61/CE relative la prvention et la rduction intgres de la pollution. Comme la Directive sapplique sans prjudice aux dispositions de la Communaut sur la sant et la scurit sur le lieu de travail, il en est de mme pour ce document. Le prsent document fait partie dune srie de documents prsentant les rsultats dun change dinformations entre les tats membres de lUE et les industries concernes par les meilleures techniques disponibles (MTD), les dveloppements et la surveillance associs celles-ci. Il est publi par la Commission Europenne en application de lArticle 16(2) de la Directive, et doit par consquent tre pris en compte conformment lAnnexe IV de la Directive lors de la dtermination des meilleures techniques disponibles . 2. Obligations juridiques relevant de la Directive IPPC et dfinition des MTD Pour aider le lecteur comprendre le contexte juridique dans lequel le prsent document a t labor, certaines des dispositions les plus pertinentes de la Directive IPPC, y compris la dfinition du terme meilleures techniques disponibles , sont dcrites dans cette prface. Invitablement, cette description est incomplte et elle est fournie uniquement des fins d'information. Elle ne possde aucune valeur juridique et ne modifie ni ne porte en aucun cas prjudice aux dispositions relles de la Directive. L'objectif de la Directive consiste mettre en oeuvre la prvention et la rduction intgres de la pollution provenant des activits rpertories dans son Annexe I, entranant un niveau lev de protection de l'environnement dans son ensemble. La base juridique de la Directive se rapporte la protection de l'environnement. Sa mise en oeuvre doit galement prendre en compte les autres objectifs de la Communaut telle que la comptitivit des industries de la Communaut contribuant ainsi un dveloppement durable. La Directive prvoit plus particulirement un systme d'autorisation pour certaines catgories d'installations industrielles, ncessitant que les exploitants et les organismes de contrle aient une vue d'ensemble intgre sur le potentiel de pollution et de consommation de l'installation. L'objectif global de cette approche intgre doit tre l'amlioration de la gestion et du contrle des procds industriels afin de garantir un niveau de protection lev pour l'environnement dans son ensemble. Le principe gnral fournit dans lArticle 3 est essentiel cette approche. Il indique que les exploitants doivent prendre toutes les mesures prventives appropries contre la pollution, en particulier par le biais de l'application des meilleures techniques disponibles qui leur permettront d'amliorer leurs performances environnementales. Le terme meilleures techniques disponibles est dfini dans lArticle 2(11) de la Directive comme le stade de dveloppement le plus efficace et avanc des activits et de leurs modes d'exploitation, dmontrant l'aptitude pratique de techniques particulires constituer, en principe, la base des valeurs limites d'mission visant viter et, lorsque cela s'avre impossible, rduire de manire gnrale les missions et l'impact sur l'environnement dans son ensemble. LArticle 2(11) approfondit cette dfinition comme suit : - techniques , on entend aussi bien les techniques employes que la manire dont l'installation est conue, construite, entretenue, exploite et mise l'arrt, - disponibles , on entend les techniques mises au point sur une chelle permettant de les appliquer dans le contexte du secteur industriel concern, dans des conditions conomiquement et techniquement viables, en prenant en considration les cots et les avantages, que ces techniques soient utilises ou produites ou non sur le territoire de l'tat membre en question, pour autant quelles soient raisonnablement accessibles pour loprateur, - meilleures , dsigne les plus efficaces pour atteindre un niveau gnral lev de protection de l'environnement dans son ensemble. En outre, lAnnexe IV de la Directive contient une liste de considrations prendre en compte en gnral ou dans des cas particuliers lors de la dtermination des meilleures techniques disponibles compte tenu des cots et des avantages pouvant rsulter d'une mesure et des principes de prcaution et de

Prface

Grandes installations de combustion xiii

prvention. Ces considrations comprennent les informations publies par la Commission dans le respect de lArticle 16(2). Il est ncessaire que les autorits comptentes responsables de la dlivrance dautorisations prennent en compte les principes gnraux prsents dans lArticle 3 lors de la dfinition des conditions dautorisation. Ces conditions doivent inclure les valeurs limites d'mission, compltes ou remplaces le cas chant par des paramtres ou des mesures techniques quivalents. Conformment lArticle 9(4) de la Directive, ces valeurs limites d'mission, paramtres et mesures techniques quivalents doivent, sans prjudice au respect des normes de qualit environnementales, se fonder sur les meilleures techniques disponibles, sans prescrire l'utilisation d'une technique ou d'une technologie spcifique et en prenant en compte les caractristiques techniques de l'installation concerne, son implantation gographique et les conditions locales de l'environnement. Dans tous les cas, les conditions de l'autorisation doivent inclure des dispositions sur la minimisation de la pollution longue distance ou transfrontalires et doivent garantir un niveau lev de protection de l'environnement dans son ensemble. En vertu de lArticle 11 de la Directive, les tats membres ont l'obligation de s'assurer que les autorits comptentes se tiennent informes ou sont informes de l'volution des meilleures techniques disponibles. 3. Objectif du prsent document LArticle 16(2) de la Directive demande que la Commission organise un change dinformations entre les tats membres et les industries concerns sur les meilleures techniques disponibles, le contrle associ et leurs dveloppements , et publie les rsultats de cet change. Lobjectif de lchange dinformations est indiqu au prambule 25 de la Directive, qui mentionne que le dveloppement et change d'informations au niveau communautaire en ce qui concerne les meilleures techniques disponibles permettront de rduire les dsquilibres au plan technologique dans la Communaut, favoriseront la diffusion au plan mondial des valeurs limites et des techniques utilises dans la Communaut et aideront les tats membres dans la mise en oeuvre efficace de la prsente Directive. La Commission (DG Environnement) a mis en place un forum dchange dinformation (IEF) pour assister les travaux conformment lArticle 16(2), et plusieurs groupes de travail techniques ont t crs sous lgide de lIEF. LIEF et les groupes de travail techniques comprennent une reprsentation des tats membres et de lindustrie, conformment lArticle 16(2). Cette srie de documents vise reflter avec prcision lchange dinformations qui a t tabli conformment lArticle 16(2), et fournir des informations de rfrence lautorit dlivrant les autorisations pour quelle les prenne en considration lors de la dfinition des conditions dautorisation. En fournissant des informations pertinentes sur les meilleures techniques disponibles, ces documents doivent agir comme des outils essentiels pour lamlioration des performances environnementales. 4. Sources d'information Le prsent document reprsente une synthse des informations recueillies partir de plusieurs sources, y compris l'expertise des groupes crs pour assister la Commission dans son travail, et vrifies par les services de la Commission. Toute contribution sera apprcie. 5. Comment comprendre et utiliser ce document Les informations fournies dans le prsent document sont destines tre utilises comme une contribution la dtermination des MTD dans des cas spcifiques. Lors de la dtermination des MTD et de ltablissement des conditions d'autorisation bases sur les MTD, il convient de toujours prendre en compte l'objectif global qui vise atteindre un niveau de protection lev pour l'environnement dans son ensemble. Le type d'information qui est fourni dans chaque section du document est dcrit ici. Le Chapitre 1 fourni des informations gnrales sur le secteur industriel, et dcrit les principaux problmes environnementaux.

Prface

Grandes installations de combustion xiv

Le Chapitre 2 propose une introduction aux principes et concepts des cycles de combustion et de la production d'nergie. Il s'agit d'une brve description, mais elle permet d'aider le lecteur comprendre la technologie de combustion et la production d'nergie. Le Chapitre 3 fournit des informations sur les procds et techniques communes utiliss dans le secteur afin de rduire les missions des grandes installations de combustion. Les Chapitres 4 8 fournissent des informations sur les techniques utilises pour la combustion de diffrents combustibles. Chaque chapitre est consacr un type de combustible diffrent. C'est pour cette raison que lon fait ultrieurement rfrence ces chapitres en parlant de chapitres ddis aux combustibles . La structure de ces chapitres se base sur la prsentation gnrale des BREF : La premire section de chaque chapitre (Chapitres 4 8) fournit des informations sur les procds et techniques utiliss dans la combustion des combustibles particuliers. La deuxime section de chaque chapitre (Chapitres 4 8) fournit des exemples de procds et techniques utiliss dans la combustion des combustibles particuliers. La troisime section de chaque chapitre (Chapitres 4 8) prsente des informations sur les niveaux de consommation, refltant la situation dans les installations existantes au moment de la rdaction. La quatrime section de chaque chapitre (Chapitres 4 8) dcrit plus en dtail la rduction des missions et d'autres techniques qui sont considres comme tant les plus pertinentes dans la dtermination des MTD et des conditions d'autorisation bases sur les MTD. Ces informations comprennent des dtails sur les niveaux de consommation, les rendements thermiques et les niveaux d'mission considrs atteignable par lutilisation de la technique ; quelques indications sur le niveau et le type de cots ; des informations sur les effets croiss associs la technique ; mais aussi quelques dtails sur le paramtre d'application de la technique sur la gamme des installations ncessitant des autorisations IPPC (par exemple, si elle est applicable aux installations petites ou grandes, nouvelles ou existantes). Les techniques qui sont gnralement considres comme tant obsolte ne sont pas incluses. La dernire section de chaque chapitre (Chapitres 4 8) est une section de conclusions . Il prsente les techniques, la consommation, le rendement thermique et les niveaux d'mission qui sont considrs comme tant gnralement compatibles avec les MTD. L'objectif de cette section consiste donc fournir des indications gnrales sur la consommation, le rendement thermique et les niveaux d'mission qui peuvent tre considrs comme des points de rfrence appropris dans la dtermination des conditions d'autorisation bases sur les MTD ou dans la mise en place de rgles gnrales obligatoires conformment lArticle 9(8) de la Directive. Il convient cependant de souligner que le prsent document ne propose aucune valeur limite d'mission. La dtermination des conditions d'autorisation appropries impliquera la prise en considration de facteurs locaux et spcifiques au site comme les caractristiques techniques de l'installation, son implantation gographique et les conditions environnementales locales. Dans le cas des installations existantes, la viabilit conomique et technique de leur mise niveau (modernisation) doit galement tre prise en compte. Mme lunique objectif qui consiste garantir un niveau lev de protection de l'environnement dans son ensemble impliquera souvent la prise de dcisions de compromis entre diffrents types d'impact sur l'environnement, et cette prise de dcision sera souvent influence par des considrations locales. Bien qu'il existe une tentative de rsoudre certains de ses problmes, il est impossible de les prendre entirement en compte dans ce document. Les techniques et les niveaux prsents dans la section de conclusions sur les meilleures techniques disponibles dans chacun des chapitres ddies aux combustibles (Chapitres 4 8) ne seront par consquent pas ncessairement adapts toutes les installations. D'autre part, l'obligation visant garantir un niveau lev de protection environnementale, notamment la minimisation de la pollution longue distance ou transfrontalire, implique que les conditions d'autorisation ne peuvent pas tre dfinies sur la base de considrations purement locales. Par consquent, il est de la plus haute importance que les informations contenues dans le prsent document soient intgralement prises en considration par les autorits dlivrant les autorisations. Comme les meilleures techniques disponibles volueront dans le temps, le prsent document sera rvis et mis jour comme appropri. Tous les commentaires et suggestions doivent tre faits au Bureau IPPC europen lInstitut des tudes de prospective technologique. Bureaux ladresse ci-dessous :

Prface

Grandes installations de combustion xv

Edificio Expo, Inca Garcilaso s/n, E-41092 Sville Espagne Tlphone : +34 95 4488 284 Fax : +34 95 4488 426 Adresse lectronique : JRC-IPTS-EIPPCB@ec.europa.eu Internet: http://eippcb.jrc.es 6. Interface entre les directives IPPC et Grandes Installations de Combustion La prsentation des questions ci-dessous concerne l'interface entre la Directive 2001/80/CE du 23 octobre 2001 sur la limitation des missions atmosphriques de certains polluants provenant des grandes installations de combustion (Directive GIC) et la Directive 96/61/CE du 24 septembre 1996 concernant la prvention et la rduction intgres de la pollution (Directive IPPC). Il convient de noter que la dernire interprtation de la loi de la Communaut est du ressort de la Cour de Justice Europenne et on ne peut donc pas exclure que l'interprtation par la Cour puisse donner lieu de futures nouvelles questions. La Directive GIC contient les principales rfrences explicites suivantes la Directive IPPC : Le prambule 8 de la Directive GIC mentionne que le respect des valeurs limites dmission fixes dans la prsente Directive doit tre considr comme une condition ncessaire mais non suffisante du respect des exigences de la directive 96/61/CE concernant lutilisation des meilleures techniques disponibles. Ce respect peut entraner la fixation de valeurs limites dmission plus strictes visant dautres substances et dautres milieux ainsi que dautres conditions appropries. Le prambule est prcis : le respect des valeurs limites d'mission fixes dans la Directive GIC ne supprime pas l'obligation de se conformer la Directive IPPC, en particulier lors du fonctionnement en conformit avec une autorisation (Article 9(4) de la Directive IPPC) contenant les conditions dtermines en vertu de la Directive. LArticle 4(3) et lArticle 4(6) de la Directive GIC permettent aux Etats Membres de mettre en place un schma national de rduction des missions pour les installations existantes, ou d'appliquer aux installations existantes les valeurs limites d'mission spcifies dans la Directive GIC. Toutefois, le schma ne peut en aucun cas accorder une installation une drogation aux dispositions de la lgislation communautaire pertinente, y compris, notamment, la directive 96/61/CE. Ainsi, mme si une installation est couverte par un schma national, elle doit fonctionner en conformit avec les dispositions prvues par la Directive IPPC, y compris une autorisation contenant les valeurs limites d'mission ou les paramtres et mesures techniques quivalents, dtermins selon les dispositions de lArticle 9(4) ou de lArticle 9(8) de la Directive IPPC. En outre, telle que prsente dans la prface standard des BREF, une certaine flexibilit est ancre dans les dispositions de lArticle 9(4) de la Directive IPPC ainsi que dans la dfinition des MTD. LArticle 4(4) de la Directive GIC fournit une drogation possible pour les installations en fin de vie qui ne sont pas tenues de respecter les valeurs limites dmission ou qui peuvent tre incluses dans un schma national de rduction des missions sans prjudice de la Directive 96/61/CE. Comme dans le cas prcdent, l'installation concerne doit toujours fonctionner conformment une autorisation IPPC. Telles que prsentes ci-dessus, les dispositions de lArticle 9(4) de la Directive IPPC et la dfinition des MTD permet aux autorits comptentes de prendre en compte les spcificits de ces installations en fin de vie . De plus, le demandeur doit joindre la dclaration crite conformment l'Article 4(4)(a) de la Directive GIC aux documents rpertoris dans lArticle 6 de la Directive IPPC concernant les demandes d'autorisation.

Grandes installations de combustion xvi

Document de rfrence sur les meilleures techniques disponibles pour les grandes installations de combustion

RSUM......................................................................................................................................................I PRFACE............................................................................................................................................... XII PORTE ET ORGANISATION DU DOCUMENT .......................................................................XXVI 1 GNRALITES .................................................................................................................. 1

1.1 Prsentation de lindustrie ..................................................................................................... 1 1.2 Situation conomique ............................................................................................................ 7 1.3 Questions cl lis lenvironnement ................................................................................... 10

1.3.1 Rendement................................................................................................................................. 11 1.3.2 missions atmosphriques ........................................................................................................ 12

1.3.2.1 Oxydes de souffre........................................................................................................... 13 1.3.2.2 Oxydes dazote (NOx).................................................................................................... 13 1.3.2.3 Les poussires et les particules....................................................................................... 15 1.3.2.4 Mtaux lourds................................................................................................................. 15 1.3.2.5 Monoxyde de carbone .................................................................................................... 18 1.3.2.6 Gaz effet de serre (dioxyde de carbone et autres)........................................................ 18 1.3.2.7 Acide chlorhydrique ....................................................................................................... 22 1.3.2.8 Fluorure dhydrogne ..................................................................................................... 22 1.3.2.9 Ammoniac (NH3) ........................................................................................................... 22 1.3.2.10 Composs organiques volatiles (VOC en anglais, COV en franais)............................. 23 1.3.2.11 Polluants organiques persistants (POP), hydrocarbures aromatiques polycycliques

(HAP), dioxines et furannes........................................................................................... 23 1.3.3 missions dans l'eau.................................................................................................................. 23 1.3.4 Rsidus de combustion et sous-produits.................................................................................... 25 1.3.5 missions sonores ..................................................................................................................... 28 1.3.6 mission de substances radioactives ......................................................................................... 28

2 TECHNIQUES COURANTES DE PRODUCTION DENERGIE............................... 29 2.1 Principes de combustion ...................................................................................................... 29 2.2 Techniques gnrales de combustion................................................................................... 30

2.2.1 Conversion de la chaleur du combustible.................................................................................. 30 2.2.2 Combustion de combustibles solides pulvriss ....................................................................... 30 2.2.3 Combustion en lit fluidis ......................................................................................................... 30 2.2.4 Combustion en couche .............................................................................................................. 31 2.2.5 Combustion au gaz et au fioul ................................................................................................... 31 2.2.6 Gazification ............................................................................................................................. 31

2.3 Conversion directe ............................................................................................................... 31 2.3.1 Gnralits................................................................................................................................. 31 2.3.2 Moteurs combustion ............................................................................................................... 32 2.3.3 Turbine gaz............................................................................................................................. 32

2.4 Procds vapeur courants .................................................................................................... 33 2.4.1 Gnralits................................................................................................................................. 33 2.4.2 Centrale lectrique condensation............................................................................................ 33 2.4.3 Cognration (Production combine dlectricit et de chaleur)............................................... 33

2.5 Cycle combin ..................................................................................................................... 34 2.5.1 Gnralits................................................................................................................................. 34 2.5.2 Combustion supplmentaire des turbines gaz cycle combin et ralimentation (repowering)

des centrales lectriques existantes...................................................................................... 35 2.6 lments typiques dun cycle de vapeur.............................................................................. 35

2.6.1 La chaudire .............................................................................................................................. 38 2.6.2 Turbine vapeur........................................................................................................................ 39 2.6.3 Condenseur................................................................................................................................ 39 2.6.4 Systme de refroidissement....................................................................................................... 39 2.6.5 Cots spcifiques des diffrentes installations de centrales lectriques .................................... 39

2.7 Rendement ........................................................................................................................... 40 2.7.1 Rendement de Carnot ................................................................................................................ 40 2.7.2 Rendement thermique ............................................................................................................... 41 2.7.3 Rendement global...................................................................................................................... 41

Grandes installations de combustion xvii

2.7.4 Rendement global du soutirage de vapeur................................................................................. 42 2.7.5 Concept et rendement de lexergie ............................................................................................ 42 2.7.6 Influence des conditions climatiques sur le rendement ............................................................. 45 2.7.7 Relation entre les questions de rendement et denvironnement ................................................ 47 2.7.8 Pertes de rendement dans les installations de combustion ........................................................ 47 2.7.9 Mesures techniques gnriques permettant damliorer le rendement des grandes installations

de combustion...................................................................................................................... 48 3 PROCEDES ET TECHNIQUES GNRALES DE RDUCTION DES MISSIONS DES GRANDES INSTALLATIONS DE COMBUSTION................................................................... 50

3.1 Quelques mesures primaires visant rduire les missions................................................. 51 3.1.1 Changement de combustible ..................................................................................................... 51 3.1.2 Modifications de la combustion ................................................................................................ 51

3.2 Techniques de rduction des missions de particules .......................................................... 53 3.2.1 lectrofiltres (ESP) ................................................................................................................... 54 3.2.2 lectrofiltres humides ............................................................................................................... 57 3.2.3 Filtres manches....................................................................................................................... 57 3.2.4 Prcipitation centrifuge (cyclones)............................................................................................ 60 3.2.5 purateur par voie humide ........................................................................................................ 60 3.2.6 Performance gnrale des dispositifs de rduction des particules ............................................. 63

3.3 Techniques de rduction des missions d'oxyde de soufre .................................................. 65 3.3.1 Mesures primaires de rduction des missions d'oxyde de soufre............................................. 65

3.3.1.1 Utilisation dun combustible faiblement soufr ou dun combustible avec des composs de cendres basiques pour la dsulfuration interne.......................................................... 65

3.3.1.2 Utilisation dadsorbants dans des systmes de combustion en lit fluidis...................... 65 3.3.2 Mesures secondaires de rduction des missions d'oxyde de soufre ......................................... 65 MWe .67 3.3.3 purateurs par voie humide....................................................................................................... 67

3.3.3.1 purateurs humides au calcaire/ la chaux..................................................................... 68 3.3.3.2 purateur leau de mer................................................................................................. 75 3.3.3.3 purateur au magnsium par voie humide ..................................................................... 76 3.3.3.4 purateur l'ammoniac par voie humide ....................................................................... 77

3.3.4 purateurs semi-secs ................................................................................................................. 77 3.3.5 Injection de sorbant ................................................................................................................... 80

3.3.5.1 Injection de sorbant dans le foyer................................................................................... 80 3.3.5.2 Injection de sorbant dans le conduit (dsulfuration des fumes par voie sche) ............ 82 3.3.5.3 Injection de sorbant hybride ........................................................................................... 85 3.3.5.4 Absorbeur en lit fluidis circulant (CFB) par voie sche ............................................... 86

3.3.6 Procd rgnrable .................................................................................................................. 86 3.3.6.1 Procd sulfite/bisulfite de sodium................................................................................. 86 3.3.6.2 Procd doxyde de magnsium..................................................................................... 87

3.3.7 Performance gnrale des techniques de dsulfuration des fumes .......................................... 89 3.4 Techniques de rduction des missions doxyde dazote .................................................... 94

3.4.1 Mesures primaires de rduction des NOx : ................................................................................ 94 3.4.1.1 Faible excs dair............................................................................................................ 95 3.4.1.2 tagement de lair .......................................................................................................... 96 3.4.1.3 Recirculation des fumes................................................................................................ 97 3.4.1.4 Prchauffage dair rduit ................................................................................................ 97 3.4.1.5 tagement du combustible (recombustion (reburning)) ................................................. 97 3.4.1.6 Brleurs bas NOx.......................................................................................................... 100 3.4.1.7 Performance gnrale des mesures primaires de rduction des missions des NOx..... 105

3.4.2 Mesures secondaires pour rduire les missions des NOx....................................................... 107 3.4.2.1 Rduction slective catalytique (SCR) ......................................................................... 107 3.4.2.2 Rduction slective non catalytique (SNCR) ............................................................... 114 3.4.2.3 Aspects de scurit du stockage de lammoniac........................................................... 116 3.4.2.4 Performance gnrale des mesures secondaires de rduction des missions des NOx. 117

3.5 Techniques combines de rduction des missions doxyde de soufre et doxyde dazote118 3.5.1 Rgnration/adsorption solide ............................................................................................... 118

3.5.1.1 Procd de charbon actif .............................................................................................. 118 3.5.1.2 Le procd NOXSO ..................................................................................................... 119 3.5.1.3 Autres procds dadsorption/de rgnration solide................................................... 119

3.5.2 Procds catalytiques gazeux/solides ...................................................................................... 119 3.5.2.1 Procd WSA-SNOx..................................................................................................... 120

Grandes installations de combustion xviii

3.5.2.2 Procd DESONOX..................................................................................................... 120 3.5.2.3 Le procd SNRB......................................................................................................... 121 3.5.2.4 Procd catalytiques gazeux/solides............................................................................. 121

3.5.3 Irradiation par faisceau lectronique ....................................................................................... 121 3.5.4 Injection alcaline ..................................................................................................................... 122 3.5.5 purateur par voie humide avec des additifs pour extraire le NOx.......................................... 122 3.5.6 Performance gnrale des techniques combines pour rduire le SO2 et le NOx .................... 123

3.6 Techniques de rduction des missions de mtaux (mtaux lourds) ................................. 124 3.6.1 Contrle des missions de mercure (Hg)................................................................................. 125

3.6.1.1 Mesures primaires visant rduire la teneur en Hg du combustible solide.................. 125 3.6.1.2 Technologies de traitement des fumes visant rduire les missions de mercure...... 125

3.6.2 Rduction des missions de mtaux dans les systmes de contrle des particules.................. 125 3.6.3 Rduction des missions de mtaux dans les systmes de dsulfuration des fumes.............. 126 3.6.4 Rduction des missions de mtaux dans les systmes de contrle des NOx .......................... 126 3.6.5 Rduction des missions de mtaux par des systmes conus pour llimination des mtaux 126

3.7 Techniques de rduction des missions de CO et dhydrocarbures non brls ................. 127 3.8 Techniques de rduction des missions de composs halogns....................................... 128

3.8.1 Rduction des missions de mtaux dans les systmes de rduction des particules................ 128 3.8.2 Rduction des missions dhalognes dans les systmes de dsulfuration des fumes........... 128 3.8.3 Rduction des missions dhalognes dans les systmes de contrle des NOx ....................... 129

3.9 Rduction des missions de gaz effet de serre des grandes installations de combustion 129 3.9.1 Rduction des missions de dioxyde de carbone en augmentant le rendement thermique...... 129 3.9.2 limination du dioxyde de carbone des fumes ...................................................................... 132

3.10 Techniques de contrle des rejets dans leau..................................................................... 132 3.10.1 Eaux uses provenant des stations dpuration ....................................................................... 133 3.10.2 Eaux uses provenant des systmes du circuit de refroidissement .......................................... 133 3.10.3 Eaux uses provenant dautres sources du procd de gnration de vapeur.......................... 134 3.10.4 Eaux uses provenant des systmes dpuration des fumes .................................................. 134 3.10.5 Eaux uses provenant des sanitaires........................................................................................ 135 3.10.6 Techniques de traitement des eaux uses ................................................................................ 135 3.10.7 Autres eaux uses .................................................................................................................... 137

3.11 Techniques de contrle des rejets dans le sol .................................................................... 137 3.12 Mesures de contrle des missions sonores....................................................................... 138

3.12.1 Options de base ....................................................................................................................... 138 3.12.2 Bruit de structure..................................................................................................................... 139 3.12.3 Bruit dans les tuyauteries et les conduites ............................................................................... 139 3.12.4 Silencieux................................................................................................................................ 139 3.12.5 Bruit des machines .................................................................................................................. 140 3.12.6 Conclusions ............................................................................................................................. 140

3.13 Techniques de refroidissement .......................................................................................... 140 3.14 Surveillance et analyse des missions................................................................................ 141

3.14.1 Composants dmission........................................................................................................... 141 3.14.2 Conditions de rfrence et paramtres .................................................................................... 142 3.14.3 Emplacements tests ................................................................................................................. 142 3.14.4 Surveillance des missions...................................................................................................... 143

3.14.4.1 Surveillance en continu ................................................................................................ 144 3.14.4.2 Mesures discontinues ................................................................................................... 144 3.14.4.3 Estimations des missions bases sur la mesure des paramtres dexploitation........... 144 3.14.4.4 Facteurs dmission...................................................................................................... 144

3.14.5 Analyse des donnes dmissions ........................................................................................... 145 3.15 Outils de gestion de l'environnement................................................................................. 146

3.15.1 Meilleures techniques disponibles pour la gestion de lenvironnement .................................. 152 3.16 Une introduction lapproche intgre de protection de lenvironnement dans son ensemble .153

4 TECHNIQUES DE COMBUSTION DE CHARBON ET DE LIGNITE................... 155 4.1 Procds et techniques appliqus....................................................................................... 156

4.1.1 Dchargement, stockage et manipulation/manutention du charbon, du lignite et des additifs156 4.1.1.1 Charbon et lignite ......................................................................................................... 156 4.1.1.2 Additifs et ractifs de traitement .................................................................................. 157

4.1.2 Prtraitement du charbon et du lignite..................................................................................... 157 4.1.3 Prparation des combustibles .................................................................................................. 159

4.1.3.1 Prparation des combustibles pour la combustion charbon pulvris........................ 159

Grandes installations de combustion xix

4.1.3.2 Prparation des combustibles pour la combustion du lignite pulvris ....................... 162 4.1.3.3 Prparation des combustibles pour la combustion en lit fluidis (FBC)....................... 163 4.1.3.4 Prparation des combustibles pour la combustion en couche (GF).............................. 163

4.1.4 Types de chaudires et gnrateur de vapeur .......................................................................... 163 4.1.4.1 Centrales lectriques..................................................................................................... 163 4.1.4.2 Combustion en lit fluidis (FBC) ................................................................................. 167 4.1.4.3 Combustion en lit fluidis sous pression ...................................................................... 170 4.1.4.4 Combustion en couche (GF)......................................................................................... 171

4.1.5 Gazification intgre cycle combin................................................................................... 171 4.1.6 Cognration ........................................................................................................................... 173 4.1.7 Combustion en cycle combin (repowering (remplacement des installations existantes par des

installations plus performantes))........................................................................................ 174 4.1.8 Rendement des grandes installations de combustion au charbon et au lignite ........................ 174

4.1.8.1 Rendement de la chaudire........................................................................................... 174 4.1.8.2 Techniques visant optimiser le rendement des chaudires au charbon...................... 174

4.1.9 Matrise des missions atmosphriques des grandes installations de combustion au charbon et au lignite ............................................................................................................................ 175

4.1.9.1 Matrise des missions de la combustion au charbon sous forme pulvrise ............... 175 4.1.9.2 Rduction des missions issues de la combustion en lit fluidis .................................. 182 4.1.9.3 Rduction des missions issues de la combustion en couche ....................................... 183

4.1.10 Traitement de leau et des eaux uses ..................................................................................... 184 4.1.11 Traitement des sous-produits et des rsidus de combustion .................................................... 184

4.2 Exemples de procds et techniques appliqus.................................................................. 187 4.2.1 Exemples de techniques individuelles appliques................................................................... 187 4.2.2 Exemples de techniques appliques visant amliorer les performances environnementales des

grandes installations de combustion au charbon et au lignite existantes ........................... 210 4.2.3 Exemples de techniques appliques aux nouvelles grandes installations de combustion au

lignite et au charbon........................................................................................................... 216 4.3 Consommation et niveaux dmission actuels ................................................................... 225

4.3.1 Charbon et lignite utiliss dans les grandes installations de combustion ................................ 225 4.3.2 Rendement des installations de combustion au charbon et au lignite...................................... 228 4.3.3 missions atmosphriques ...................................................................................................... 231

4.3.3.1 missions atmosphriques des installations de combustion au charbon ...................... 231 4.3.3.2 missions atmosphriques des installations de combustion au lignite ......................... 234 4.3.3.3 missions de mtaux lourds ......................................................................................... 236

4.3.4 missions dans leau des installations de combustion au charbon.......................................... 240 4.3.5 missions dans leau des installations de combustion au lignite............................................. 244 4.3.6 Sous-produits et rsidus de combustion .................................................................................. 245 4.3.7 missions du bruit................................................................................................................... 249

4.4 Techniques prendre en compte pour dterminer les MTD de la combustion du charbon et du lignite .250

4.4.1 Techniques de dchargement, stockage et manipulation/manutention du combustible .......... 251 4.4.2 Techniques de prtraitement des combustibles ....................................................................... 252 4.4.3 Techniques pour augmenter le rendement et lutilisation des combustibles ........................... 253 4.4.4 Techniques de prvention et de rduction des missions de poussires et de mtaux lourds lis

aux particules..................................................................................................................... 255 4.4.5 Techniques de prvention et de rduction des missions de SO2 ............................................ 256 4.4.6 Techniques de prvention et de rduction des missions de NOX et de N2O .......................... 258 4.4.7 Techniques de prvention et de rduction de la pollution de l'eau .......................................... 260

4.5 Meilleures techniques disponibles (MTD) en matire de combustion du charbon et du lignite .261

4.5.1 Introduction ............................................................................................................................. 261 4.5.2 Dchargement, stockage et manipulation/manutention des combustibles et des additifs........ 263 4.5.3 Prtraitement des combustibles ............................................................................................... 264 4.5.4 Combustion ............................................................................................................................. 264 4.5.5 Rendement thermique ............................................................................................................. 264 4.5.6 Poussires................................................................................................................................ 266 4.5.7 Mtaux lourds.......................................................................................................................... 268 4.5.8 missions de SO2 .................................................................................................................... 268 4.5.9 missions de NOx.................................................................................................................... 272 4.5.10 Monoxyde de carbone (CO) .................................................................................................... 276 4.5.11 Acide fluorhydrique (HF) et acide chlorhydrique (HCl) ......................................................... 276 4.5.12 Ammoniac (NH3).................................................................................................................... 276

Grandes installations de combustion xx

4.5.13 Pollution de leau .................................................................................................................... 276 4.5.14 Rsidus de combustion............................................................................................................ 278

4.6 Nouvelles techniques de combustion au charbon et au lignite .......................................... 279 4.6.1 Installation pilote dun pr-scheur de lignite avec de la chaleur basse temprature ........... 279 4.6.2 Rduction simultane du SOx, NOx et mercure...................................................................... 279

5 TECHNIQUES DE COMBUSTION DE LA BIOMASSE ET DE LA TOURBE...... 281 5.1 Procds et techniques appliqus....................................................................................... 281

5.1.1 Dchargement, stockage et manipulation/manutention de la biomasse et de la tourbe ........... 281 5.1.1.1 Transport et manipulation/manutention de la biomasse et de la tourbe........................ 281 5.1.1.2 Transport et manipulation/manutention de la paille ..................................................... 282

5.1.2 Prtraitement de la biomasse et de la tourbe ........................................................................... 283 5.1.3 Aspects spcifiques de la combustion et de la gazification de la biomasse et de la tourbe ... 283

5.1.3.1 Combustion en couche ................................................................................................. 283 5.1.3.2 Combustion de la paille ................................................................................................ 284 5.1.3.3 Combustion la tourbe pulvrise ............................................................................... 284 5.1.3.4 Combustion en lit fluidis ............................................................................................ 285 5.1.3.5 Gazification de la biomasse ........................................................................................ 287 5.1.3.6 Cognration ................................................................................................................ 288 5.1.3.7 Co-combustion de biomasse et de combustibles fossiles ............................................. 288

5.1.4 puration des fumes .............................................................................................................. 291 5.1.4.1 Rduction des missions issues de la combustion en couche ....................................... 291 5.1.4.2 Rduction des missions atmosphriques provenant de la combustion de tourbe

pulvrise ..................................................................................................................... 292 5.1.4.3 Rduction des missions provenant de la combustion en lit fluidis de biomasse et de

tourbe ........................................................................................................................... 293 5.1.5 Traitement de leau et des eaux uses ..................................................................................... 294 5.1.6 Gestion des sous-produits et rsidus de combustion ............................................................... 294

5.2 Exemples de procds et techniques appliqus.................................................................. 295 5.2.1 Techniques individuelles de rduction des missions des grandes installations de combustion

la biomasse et la tourbe................................................................................................... 296 5.2.2 Optimisation des performances environnementales des grandes installations de combustion la

tourbe et la biomasse....................................................................................................... 297 5.2.3 Performances environnementales de nouvelles grandes installations de combustion la tourbe

et la biomasse.................................................................................................................. 302 5.3 Consommation et niveaux dmission actuels ................................................................... 309

5.3.1 Prsentation du dbit massique ............................................................................................... 309 5.3.2 Prsentation de la biomasse et de la tourbe utilises dans les grandes installations de

combustion ........................................................................................................................ 309 5.3.2.1 Biomasse ...................................................................................................................... 309 5.3.2.2 Tourbe .......................................................................................................................... 312

5.3.3 Rendement des installations de combustion de biomasse et de tourbe.................................... 314 5.3.4 missions atmosphriques ...................................................................................................... 314

5.3.4.1 missions atmosphriques des installations de combustion la biomasse .................. 314 5.3.4.2 missions atmosphriques des installations de combustion la tourbe ....................... 316

5.3.5 Rsidus de combustion et autres ............................................................................................. 317 5.3.6 Sources potentielles d'mission sonore ................................................................................... 317

5.4 Techniques prendre en compte pour dterminer les MTD de la combustion de la biomasse et de la tourbe ....................................................................................................................................... 318

5.4.1 Techniques de dchargement, stockage et manipulation/manutention du combustible .......... 319 5.4.3 Techniques de combustion ...................................................................................................... 321 5.4.4 Techniques pour augmenter le rendement......................................................................