Ministère de l’enseignement supérieur de la recherche

scientifique et de la technologie

Institut supérieur des études technologie de ksar-Hellal

Période de stage : du 09/01/2013 au 09/02/2013

Année anniversaire : 2012/2013

Sommaire

Remerciement..............................................................................3

Abréviation..............................................................................6

Introduction générale..............................................................8

Organigramme de la centrale :..............................................10

Chapitre I :Description et fonctionnement cycle thermique.....11

Description et fonctionnement cycle thermique....................11

Introduction...........................................................................12

description d’une tranche du cycle thermique :...................12

Chapitre II : Traitement d’eau...................................................16

a) Filtre à Sable :...................................................................18

b) Filtre à charbon actif :.......................................................19

c) chaines d’osmose inverse :...............................................19

d) Dégazeur de CO2:...................................................................20

e) Réservoir de stockage :..............................................................20

chapitre III :analyse d’eau…………………………………………………………….23

a) Potentiel d’hydrogène (pH) :.............................................23

b)La conductivité :.................................................................23

c)Débit :.................................................................................24

d) rapport de conversion d’eau : (rendement de la chaine

d’osmose inverse).................................................................25

e) taux de passage des sels :...............................................25

f) l’indice de colmatage :.......................................................26

g) Détermination des titres alcalimétriques :........................26

h) Détermination du titre hydrométrique ou dureté..............28

Conclusion.............................................................................30

Annexe..................................................................................31

Références Bibliographiques.................................................34

Remerciement

Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, il

apparait opportun de commencer ce rapport de stage par des

remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris à la cour de ce stage et

même à ceux qui ont en la gentillesse de faire de ce stage un moment très

profitable.

Mon remerciement s’adresse à mon maitre de stage :

Leur accueil et leur confiance ont rendues ce stage intéressent, je

remercie également pour leur patience l’amabilité et le soutien technique

qu’ils m’ont apportés

Abréviation

STEG : société tunisienne d’électricité et de gaz

PH : potentiel d’hydrogène

E.B : eau brute

E.F : eau filtré

R.O1 : module de membrane semi-perméable 1

R.O2 : module de membrane semi-perméable 2

S.P : passage de sels

I.C : indice de colmatage

W.C.F : rapport de conversion d’eau 

TA : titre alcalimétrique

TAC : titre alcalimétrique complet

THt : titre hydrométrique ou duré

Liste de figure

Figure 1 : schéma de principe du cycle thermique...................12

Figure 2 : chaudière..................................................................13

Figure 3 : échangeur de chaleur...............................................14

Figure 4: turbine à vapeur........................................................15

Figure 5: condenseur................................................................15

Figure 6 : l’alternateur..............................................................16

Figure 7: poste osmose............................................................18

Figure 8 : Principe de l’osmose directe.....................................20

Figure 9 : module semi-perméable...........................................21

Figure 10  : Déminéralisation totale avec deux échangeurs

cationiques et deux échangeurs anioniques.............................21

Introduction générale

L’accroissement de la demande d’électricité imposée par l’évolution

des besoins des utilisateurs et l’extension des activités économiques incite

les planificateurs à développer les sources d’énergie et à accroître les

capacités de production.

En outre, les impératifs de préservation de l’environnement

privilégient l’adoption des procédés les plus « propres », généralement au

détriment du coût de production et de l’importance de l’investissement à

court terme.

Conscient des défis et des exigences de satisfaction des demandes

futures et de la qualité de service souhaitée, la STEG actualise

continuellement ses bilans prévisionnels et met à niveau ses équipements

et centres de production.

C’est dans ce cadre que la STEG prévoit la réalisation d’une nouvelle

centrale électrique à cycle combiné mono arbre (Etape C) à Sousse d’une

capacité 400 MW dont l’objectif est de renforcer la centrale existante

(Etape A et B).

Ce chapitre est consacré à introduire le cadre générale de mon projet qui consiste à

présenter, dans un premier lieu, l’entreprise où j’ai effectué mon stage, pour passer, en second

lieu, à présenter la fonction de STEG

 La Société Tunisienne de l’Electricité et du Gaz (STEG) est une entreprise publique à

caractère industriel et commercial,

- Adresse Siège : 38 Rue Kémal Atatürk – 1021 Tunis

- Téléphone siège : 71 341 311

- Courriel : dpsc@steg.com.tn

- Fax Siège : 71 341 401 – 71 349 981 – 71 330 174

STEG est responsable de la production de l'électricité et du Gaz de Pétrole Liquéfié

(GPL) ainsi que du transport et de la distribution de l'électricité et du gaz naturel.

L'activité électrique de la STEG a rapidement évolué pour faire face à une demande

croissante avec des ressources énergétiques de surcroît, fort limitées. Actuellement, la

puissance installée est de 3250 MW, la production de l'électricité s’élève à 10 250 GWh

(2008) et le taux d’électrification global dépasse 99%.

A moyen et long terme, la STEG vise une meilleure diversification des sources de

production de l’énergie et la préservation de l’environnement en privilégiant la valorisation

des ressources renouvelables (production du kilowattheure vert) et en instaurant les

équipements les plus appropriés tels que le cycle combiné qui occupe une place prépondérante

dans la production de l'énergie électrique. Dans ce contexte, on note que la STEG a intégré la

technologie éolienne parmi ses choix de production. Une première centrale de 10 MW a été

mise en service en 2000 à Sidi Daoud au Nord Est du pays. Elle a connu une première

extension de 8,7 MW en 2004 et une deuxième extension de 34,5 MW en 2009. Des

extensions et d’autres projets sont programmés et en cours de réalisation.

Chapitre I

Description et fonctionnement cycle thermique

Introduction

Le projet consiste à la mise en place d’une centrale électrique à Sousse de type cycle combiné

et thermique « Single Shaft » avec ses auxiliaires, d’une puissance d’environ 400 MW. La

désignation du constructeur sera suite à un appel d’offres, le constructeur retenu sera chargé

des études, de la fabrication, de la fourniture, du transport sur site, du montage, des essais, de

la mise en service des équipements, ainsi que des travaux et des ouvrages de génie civil

conformément aux exigences du cahier des charges.

La durée d’exécution des travaux est estimée entre 30 et 34 mois avec un contrat d’assistance

technique de 12 ans et la période d’exploitation du projet est d’environ 30 ans.

L’étape A contient deux unités de production : tranche 1 tranche 2 qui sont identiques de

point de vue construction, fonctionnement la puissance de chaque tranche est de 150MW sous

une tension de 150KV pour la première et 225KV pour la deuxième.

La chaleur utilisée pour produire l’énergie électrique dans l’étape est

dégagée par la combustion de deux combustibles principaux, à savoir le

fuel lourd et le gaz naturel.

L’eau traitée (eau déminéralisée) circulant sous une haute pression dans

les tubes écrans de la chaudière se transforme en vapeur, sous l’effet de

la chaleur issue de la combustion.

Description d’une tranche du cycle thermique :

Schéma représentative :

Figure 1 : schéma de principe du cycle thermique

L’énergie chimique (combustion du gaz, fioul) est transformée en énergie

thermique au niveau de la chaudière. La chaleur dégagée par la

combustion sert à chauffer l’eau déminéralisée et conditionnée dans les

tubes écrans de la chaudière. Ces tubes sont alimentés par un ballon situé

au dessus de la chaudière. La vapeur obtenue à 340 °C passe à la

surchauffeur afin d’obtenir une vapeur sèche à 520°C et une pression de

140 bar.

La vapeur ainsi surchauffée est envoyée vers la turbine du corps haut

pression (HP), en quittant le corps HP la vapeur perd sa température et sa

pression.

La vapeur est acheminée par la suite vers le resurchauffeur de la

chaudière ou elle atteint de nouveau une température de 520 °C. Cette

vapeur alimente le corps à moyenne pression (MP) de la turbine pour

l’entraîner dans un mouvement de rotation de 3000tr /min.

La turbine est couplée à son axe avec l’alternateur qui le met en

rotation à la même vitesse que la turbine, permettant la transformation de

l’énergie mécanique en énergie électrique.

La vapeur détendue au niveau du corps MP de la turbine passe

directement vers le corps BP. En fin de cycle, la vapeur change de phase

dans un condenseur sous vide. Le fluide de refroidissement utilisé dans le

condenseur est l’eau de mer. La vapeur perdue (purge) est remplacée par

un appoint d’eau déminéralisée au niveau de la bâche alimentaire.

La Chaudière :

La chaudière de récupération est un échangeur de chaleur qui permet de

récupérer l’énergie thermique de l’écoulement de gaz chaud. Elle produit

de la vapeur pour alimenter une turbine à vapeur. Elle constituée

essentiellement des éléments suivant :

Figure 2 : chaudière

Ballon de chaudière :

C’est une enceinte de mélange dans laquelle se trouve réunir les phases

liquide et la phase vapeur d’eau cette vapeur évacuée vers les

surchauffeurs.

La chambre de combustion :

C’est la partie principale de la génération de vapeur l’air et le combustible

bien mélangés brulent dans cette chambre.

Les échangeurs de chaleur :

Les échangeurs de chaleur sont des équipements de la chaudière. Ils sont

conçus sur des faisceaux tubulaires ou circule l’eau qui subit

respectivement la vaporisation et l’échauffement grâce des gaz chauds. Ils

se composent des éléments suivants :

Les tubes écrans.

L’économiseur.

Les surchauffeurs.

Les resurchauffeurs.

Figure 3 : échangeur de chaleur

La turbine a vapeur :

La turbine à vapeur est constituée d'un grand nombre de roues (une

centaine pour un modèle de puissance) portant des ailettes. La vapeur

sous pression traverse d'abord les roues de petit diamètre avant

d'atteindre les roues de plus grand diamètre. La turbine tourne alors en

entraînant l’alternateur qui lui est accouplé.

Figure 4: turbine à vapeur

Le condenseur :

Le condenseur est la source froide du cycle thermodynamique. La

puissance thermique qu’il échange sous forme d’énergie chaleur est

perdue.

C’est un échangeur par surface. Des milliers de tubes sont parcourus par

de l’eau de refroidissement, eau de rivière ou eau de mer. La vapeur d’eau

se condense à l’extérieur des tubes.

Figure 5: condenseur

L’alternateur 

L'alternateur est une machine tournante destinée à produire une tension

alternative sinusoïdale. Son fonctionnement est proche de celui d'une

génératrice de bicyclette.

.

Figure 6 : l’alternateur

Chapitre II

Traitement d’eau

Introduction

L’utilisation de l’eau de SONEDE pour l’alimentation des chaudières peut

provoquer plusieurs dégâts : corrosion..

Pour éviter ces problèmes on applique un certain nombre d’opérations

L’eau brute subit un prétraitement dans le poste d’osmose puis un

traitement final dans le poste de déminéralisation.

1) le poste d’osmose :

Schéma représentative :

Figure 7: poste osmose

Description de l’installation de la poste d’osmose :

filtre à sable

filtre à charbon actif

filtre à sécurité

osmose inverse

un dégazeur

un réservoir d’eau osmose

Deux réservoirs d’eau filtrée de 50 m3

Deux réservoirs d’eau brute de 1000 m3.

Le poste d’osmose inverse est destiné à produire de l’eau pauvre en sels minéraux et en matières colloïdales. L’installation se compose principalement de : Filtration 

C’est un procédé qui permet d’éliminer les matières en suspension.

Les colloïdes les matières organiques le chlore actif et les bactéries dans l’eau.

L’eau brute (l’eau de SONEDE) stocké dans deux réservoirs est aspirer au moyen de deux pompes chacune d’elles est capable d’assurer l’alimentation d’une chaine.

a) Filtre à Sable :

Filtre a sable a pour but d’extraite des eaux brutes les gravies sables et

particules minérales plus ou moins fines, de façon à éviter les dépôts dans

les canaux et conduits à protéger ces pompes et autre appareils contre

l’abrasion. On injecte Fe cl pour augmenter les matières en suspension

b) Filtre à charbon actif :

Ce filtre est utilisé pour éliminer le chlore il sert aussi pour retenir la

matière es suspension qui sont échappés du filtre à sable

c) chaines d’osmose inverse :

Définition :

L’osmose inverse est l’hyper-filtration d’une solution à travers une

membrane semi-perméable qui sépare le fluide initial en perméat (eau

pauvre en sel) et en concentrât (effluent contenant les sels retenus par la

membrane) sous l’effet d’une pression supérieure à la pression osmotique.

Principe :

L’osmose inverse est née de la constatation de la réversibilité du

phénomène d’osmose directe ou naturelle, une solution aqueuse de sel

minéraux (compartiment A) et de l’eau pure (compartiment B) l’osmose

naturelle ou direct se traduit par un transfert d’eau pure du compartiment

B vers le compartiment A la niveau s’élève dans le compartiment A

jusqu’à ce que la pression engendrer par la colonne de liquide annule le

flux d’eau brute

Figure 8 : Principe de l’osmose directe

Description d’un module :

Les modules présents dans le poste d’Osmose Inverse sont composés par

des membranes synthétiques à enroulement spiral.

Figure 9 : module semi-perméable

Cette membrane, laisse passer l’eau et évite le passage des sels dissous à

l’échelle moléculaire. L’eau filtrée passe à travers les membranes, le

perméat s’écoule à travers le collecteur qui amène à un matériau perforé

appelé collectant du perméat

d) Dégazeur de CO2: éliminer le co2 évacuer ver l’atmosphère pour éviter la corrosion de

la chaudière.

e) Réservoir de stockage : stockage l’eau dans le réservoir.

2) Le poste déminéralisation :

Fait le traitement de l’eau osmose dans le poste déminéralisation  avec

l’élimination des sels minéraux ceci se fait par l’intermédiaire des

échangeurs d’ion.

Figure 10  : Déminéralisation totale avec deux

échangeurs cationiques et deux échangeurs anioniques

Avec :

Cf. : Résine cationique faiblement acide.

CF : Résine cationique fortement acide

Af : Résine anionique faiblement basique.

AF : Résine anionique fortement basique.

[CO2] : Elimination de CO2.

a) Echangeur Cationique :

Deux échangeurs cationiques, en série, fortement acides permettent

d’échanger les cations présents dans l’eau osmose (Na+, Ca2+…) par des

ions H+ grâce à une résine cationique. On obtient ainsi de l’eau pauvre des

cations.

De même que pour le poste osmose, l’excès de CO2 sera évacué vers

l’atmosphère.

c)Echangeur Anionique moyennement basique :

Ces échangeurs captent les anions des acides forts (SO42-, Cl-, NO2-…) et

libèrent des ions OH- grâce à une résine anionique dite ‘moyennement

basique’.

d) Echangeur anionique fortement basique :

Ils échangent les anions d’acides faibles comme le carbonate et la silice

par des ions OH- par l’intermédiaire d’une résine anionique dite ‘fortement

basique’

e)Filtre de sécurité :

Afin de capter les fuites des cations et des anions, on utilise un filtre à

double lit cationique en haut et anionique en bas. Ce filtre permet

également d’améliorer la conductivité du l’eau.

f) Réservoir de stockage : stockage l’eau dans le réservoir d’eau

déminéralisation.

Chapitre III

Analyse d’eau

Analyse d’eau : Le contrôle des eaux est indispensable pour éviter les dangers dus aux

phénomènes suivants :

La corrosion

L’entartage

On a mesuré les paramètres suivants (pH, conductivité, débit, TA,

TAC, THT,) pendant une journée.

a) Potentiel d’hydrogène (pH) :

Le pH est mesuré à l’aide d’un pH-mètre, vérifié et étalonné avec au

moins deux solutions étalons de pH 4 et 7, les mesures sont obtenues

pour une température de 25°C.

b) La conductivité :

Elle est mesurée à l’aide d’un conductimètre, lorsqu’on établit une

différence de potentiel entre deux électrodes en platine situées aux

extrémités d’un tube plein d’eau, il passe un certain courant.

La conductivité des eaux s’exprime en micro siemens par centimètre

(µs/cm)

On se propose de tracer la courbe de variation d’un dix paramètres

cités (conductivité) en fonction du point de prélèvement.

Point de

prélèvement

(pp)

Eau brute Eau filtré Eau

osmose

Eau

concentrât

Conductivité

(µs/cm)

1270 1290 122 96

eau brute:0 eau filtré:500 eau osmose: 1000

eau concentrat:1500

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

Évolution de la conductivité de l’eau au poste d’OI

cond

uctiv

ité

Interprétation :

D’après la courbe tracée on constate que le traitement a permis d’améliorer la valeur de la conductivité en le ramenant dans les normes. Ce résultat est généralisé pour tous les paramètres mesurés.

c)Débit :

On peut mesurer le débit d’eau par deux méthodes :

La mesure ultrasonique par débit mètre :

-La mesure le débit se fait par une sonde ultrasonique

-La valeur est indiquée par un débitmètre

lecture visuelle direct :

Le débit est directement lu sur une jauge graduée fixée sur la paroi du rétrécissement

Débit s’exprime par m3/h

d) rapport de conversion d’eau : (rendement de la chaine d’osmose

inverse) 

WCF =C3−C10 .1

C3−C 15 .1(15 .2)∗100

C3 = conductivité eau concentrat

C10.1=conductivité eau filtrée entrée chaine d’osmose inverse

C15.1=conductivité perméat chaine d’osmose inverse

e) taux de passage des sels :

SP=C15.10(15.20)

C10.1∗100

SP=taux de passage de sels

f) l’indice de colmatage :

Ic=1− T 0T 15

/15

Si I.c Eau brute ≥ 5 ajouter le dosage FeCl3

g) Détermination des titres alcalimétriques :

Objectif :

Les valeurs du titre alcalimétrique simple (TA) et complet (TAC)

permettent de connaitre les doses d’hydroxydes, des carbonates et

bicarbonate contenus dans l’eau.

Le TA mesure les OH- et seulement la moitié de CO32−¿¿.

Le TAC assure la détermination de la teneur HCO3-.

L’alcalinité se mesure par titrage à l’aide d’une solution d’acide fort

comme HCl en présence d’un indicateur coloré comme le phénol phtaléine

dans le cas de TA simple et méthylorange dans le cas de TAC.

Mode opératoire :

Réactifs utilisés :

Acide chlorhydrique N/10

Phénol phtaléine.

Hélianthine.

Mesure du titre alcalimétrique (TA)

Dans un erlenmeyer contenant 100 ml de l’échantillon, ajouter 2 gouttes

de phénolphtaléine.

Si le pH¿ 8,3 ; la solution ne se colore pas en rose : le TA est= 0

Si le pH¿8,3 ; la solution est rose :

Titrer lentement avec HCl 0,1N en agitant constamment jusqu’à

disparition de la coloration ; le ph est alors de l’ordre de 8,3

Le titre alcalimétrique est donné pour la formule suivant : TA = 5×V (en °F)

Avec : 1°F = 0,2 mole de meq/l

Mesure du titre alcalimétrique complet (TAC) :

Elle succède à celle du TA sur le même échantillon.

Si le TA est non nul, ne pas réajuster la burette de liqueur alcalimétrique à zéro.

Dans l’échantillon précèdent, ajouter 3gouttes d’hélianthine.

Si le pH¿ 4,3 ; la solution est immédiatement rouge ou orangée : TAC=TA

Si le pH¿4,3 ; la solution est jaune : le TAC est déterminé de la même manière que le TA

D’où : TAC = V' (ml)× 5 ℉

Avec V' (ml) volume totale de titrant versé.

h) Détermination du titre hydrométrique ou dureté

Objectif :

Le titre hydrométrique exprime globalement la concentration en seuls

dissous de calcium et de magnésium. On distingue :

La dureté totale.

La dureté calcique : indique la teneur en sel de calcium.

La dureté magnésienne : indique la teneur en sel de magnésium

Mode opératoire :

TH totale : dosage de la somme calcium-magnésium avec le noir d’érichrome T (NET).

-Prélever 100ml d’échantillon

-Ajouter 2ml de solution tampon a pH 10.

-Ajouter quelques grains NET.

-Titrer au complexe III (EDTA) 0,01M jusqu’au virage de l’indicateur du bordeaux au bleu.

Soit V1 le volume en ml de complexons utilisé.

Le titre hydrotimétrique total est définit par : THT = V1 ℉

Dosage de calcium avec le m murex ide :

Prélever 100ml d’échantillon. pour des concentrations élevées (Ca¿50mg/l) ne prélever que 50 au 25 ml et amener a 100ml avec l’eau déminéralisée.

Ajouter 100ml de soude 1N.

Ajouter quelque grain de murex ide.

Titrer avec le complexe III 0,01M jusqu’au virage de l’indicateur du rose au violet.

Soit V2 le volume en ml de complexion utilise

Le teneur en calcium est V2 ℉ [Ca2+] = V2℉

La teneur en magnésium est : [Mg2+]= (V1 - V2 ) ℉

Unités Eau

brute

Eau filtré Perméa

t

Eau

osmose

Concentr

ât

TA °F 0 0 0 0 2,5

TAC °F 16,50 15 2 1 59,5

THT °F 50 55 0 0 240

Toutes les valeurs mesurées sont dans les normes (Annexe), on peut dire

que la chaudière fonctionne dans des bonnes conditions.

Conclusion

Au cours de ce stage, j’ai beaucoup appris .les apports que j’ai tirés de

cette expérience professionnelle peuvent être regroupés autour de un

idées principale : les compétences acquises,.

Durant ce stage j’ai pu développer mes connaissances en métier.

L’ensemble des savoirs, savoir- faire tirés de l’expérience nécessaires à

l’exercice de ce métier. La notion de savoir renvoie évidemment aux

connaissances initialement et ultérieurement acquises indispensables à

l’exercice de la profession, la notion de savoir procédural est liée à ce qui

est commun au métier, à la profession.

L’expérience, le tour de main de l’ouvrier par exemple est lié à la

singularité de l’individu, à sa pratique dans l’expérience, de l’activité et en

relation avec d’autre, l’individu, à sa pratique dans l’exercice de l’activité

et en relation avec d’autres au sein de l’équipe, fac aux clients.

Annexe

Cycle de circulation d’eau

Avec :

- P1 ; prélèvement dans la poste d’OI

-P2 : prélèvement dans la poste déminé

-P3 : prélèvement dans la bâche alimentaire

-P4 : prélèvement dans l’économiseur

P5 : prélèvement dans condenseur

Filtre à sable, filtre à charbon

Les membranes semi-perméables

Dégazeur

Références Bibliographiques

-Document internes de la STEG

-Mémento techniques de l’eau.