Rapport Amine & Mustapha

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REMERCIEMENTS

Avant d’entamer le vif du rapport, Il nous est agréable d’exprimer notre

cordiale gratitude au chef de service de l’atelier thermique et utilités Mr.Chihab

BENHAMIDA, qui a assuré le déroulement de notre stage dans les bonnes conditions.

Toutes nos reconnaissances et nos chaleureux remerciements vont également à

Mr.Yassine BOUNOU, ainsi que Mr.YGLI qui n’ont épargné aucun effort pour nous

conseiller, nous diriger et nous faire profiter de leurs larges expériences tout au long

de la réalisation de ce travail et sans oublier les opérateurs de l’atelier pour leurs

explications et leurs conseils qui nous ont été d’un grand intérêt.

En fin, nous remercions tous ceux qui ont participé de près ou de loin pour

rendre ce stage possible et bénéfique.

Centrale thermique 1 2007/2008

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SOMMAIRE

REMERCIEMENTS………………………………………………………………..1INTRODUCTION…………………………………………………………………...3

PARTIE I: PRESENTATION DE L’ENTITEE D’ACCUEIL

I. Généralités sur le groupe OCP…………………………………………………6

II. Pôle chimie Jorf Lasfar (PCJ)………………………………………………...10

PARTIE II : DÉSCRIPTION DE L'ATELIER THERMIQUE ET UTILITÉ

1. Centrale thermo-électrique……………………………………………………...12

1.1. Production et Distribution de l énergie électrique………………………121.2. Production et Gestion de la vapeur………………………………….….131.3. Production, Distribution de l’eau alimentaire et condensats…………...14 1.4. Réfrigération des auxiliaires du complexe……………………………….15

2. Traitement des eaux……………………………………………………………...15

2.1. Station de filtration……………………………………………………..…152.2. Station d’eau déminéralisée……………………………………………….152.3. Station d’eau traitée……………………………………………………….162.4 Station de compression d’air……………………………………………..16 2.5. Station de dépotage et distribution des carburants…………………….17

3. Pompage et reprise eau de mer…………………………………………………17

PARTIE III : TRAITEMENT DE SUJET

A. Description de la boucle eau-vapeur…………………………………………..20

I. Circuit vapeur……………………………………………………………..20

1. Circuit Vapeur haute pression (HP)………………………………20 2. Circuit Vapeur moyenne pression (MP)………………………….20 3. Circuit Vapeur basse pression (BP)………………………………20

II. Circuit condensats……………………………………………………….22

1. Bâche à condensats………………………………………………...242. Circuit de retour des condensats de chaque client……………….24

III. Système d’eau alimentaire……………………………………………...24 IV. Circuit noria……………………………………………………………..27

V. Réseau eau de mer………………………………………………………..30

1. Station de pompage d’eau de mer…………………………………30 2. Station de reprise d’eau de mer……………………………………31 3. Différents consommateurs d’eau de mer………………………….31


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B. Etude de l’impact de la baisse de pression sur le bilan énergétique lors de réception de la vapeur HP d’IMACID…………………………………………….33

I. Etude de la variation de la puissance électrique produite dans les GTA en fonction de la pression…………………………………………………………..33 II. Etude de la variation de la puissance électrique produite dans les GTA en fonction de débit d’admission…………………………………………………..37

III. Etudes de l’impact de la chute de pression sur l’atelier sulfurique…..40IV. Interprétation générale………………………………………………….42

CONCLUSION……………………………………………………………………..43ANNEXE……………………………………………………………………………44


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INTRODUCTION

Afin d’enrichir notre potentiel intellectuel, d’améliorer nos connaissances

scientifiques et techniques acquises, et de projeter certains éclairages sur les

difficultés et les obstacles que nous pouvons rencontrer demain comme futurs

ingénieurs au sein d’un organisme. C’est pour ces raisons que nous devons exploiter

cette occasion pour mettre en pratique nos connaissances théoriques acquises durant

notre formation.

Une telle occasion nous a été offerte par le groupe OCP (Office Chérifien du Phosphate), ce stage qui nous a donné plusieurs informations théorique et pratique concernant les travaux de l’atelier thermique et utilités.

Ce présent rapport se compose de trois parties à connaître :

Partie I :

Présentation du groupe OCP et du pôle chimie de Jorf Lasfar (PCJ).

Partie II :

Elle présente une description de l’atelier thermique et utilités.

Partie III :

Traitement du sujet de stage : Faire une description de la boucle eau

vapeur du complexe.

Etudier l’impact de la baisse de pression sur le bilan énergétique lors

de réception de la vapeur HP d’IMACID.


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I. Généralités sur le groupe OCP :

Historique:

Le groupe Office Chérifien des Phosphates (OCP) est un opérateur

international dans le domaine de l’industrie du phosphate et des produits dérivés. Le

phosphate brut extrait du sous-sol marocain est exporté tel quel ou livré aux industries

chimiques du groupe à SAFI ou à JORF LASFAR pour être transformé en produits

dérivés commercialisables : acide phosphorique de base, acide phosphorique purifié,

engrais solides. Le groupe OCP livre aux cinq continents de la planète ; Ses

exportations représentent 25 à 30% du commerce international du phosphate et ses

dérivés, En effet c’est le premier exportateur est troisième producteur mondial après

les Etats-Unis et l’ex-URSS.

C’est en février 1912 qu’on a découvert les premiers gisements dans la zone

de KHOURIBGA et plus précisément dans la région de OULED ABDOUNE. Mais

l’exploitation effective n’a commencé qu’en février 1921 dans la région de OUED

ZEM. Ce n’est qu’en 30 juin 1921 que le premier train sur voie large de 1.60 m a été

chargé est dirigé vers le port de CASABLANCA. Un mois après l’exploitation a

commencé par voie maritime.

En 1930 un nouveau centre de production de phosphate est ouvert à

Youssoufia connu sous le nom de Louis Gentil (1931).

La méthode d’extraction en découverte à KHOURIBGA n’est mise en œuvre

qu’en 1952 suivi de la création d’un centre de formation professionnel en 1958, en

renforcement des efforts menés, depuis des décennies sur ce plan ; Puis création par la

suite d’autres unités de formation / perfectionnement : Ecole de maîtrise de

BOUJNIBA (1965).

Vers l’année 1975 l’OCP s’est organisé en groupe qui comporte l’OCP et les filiales.

Depuis lors, les besoins mondiaux en phosphates ont fait de l’OCP une

entreprise qui jusqu’à nos jours n’a cessé de grandir et pour se maintenir face à la

concurrence des autres pays producteurs des phosphates et dérivés, il se modernise, se


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développe continuellement et s’affirme comme le leader du marché mondial des

phosphates.

Ce groupe est géré par plusieurs directions coiffées par une direction générale

dont le siége social est a CASABLANCA.

Organigramme du groupe OCP :

Le groupe OCP est organisé comme suit :

Figure 1. Organigramme du groupe OCP


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Statut juridique de l’OCP :

Le groupe OCP est une entreprise semi-publique sous contrôle de l’état, mais

elle agit avec le même dynamisme et la même souplesse qu’une grande entreprise

privée servant a l’état marocain tous les droit de recherche et d’exploitation des

phosphates, gérée par un directeur est contrôlée par un conseil d’administration

présidé par le Premier ministre. La gestion financière est séparée de celle de l’état.

Le groupe OCP est inscrit au registre de commerce et soumis sous le plan

fiscal aux même obligation que n’importe qu’elle entreprise privé (impôt sur les

salaires, sur les bénéfices, taxes sur l’exportation…), et chaque année, le groupe OCP

participe au budget de l’état par versement de ses dividendes.

Mission :

La mission de l’OCP peut être résumée dans les deux points suivants :

Extraire les phosphates bruts, les traiter pour les rendre marchands et les

commercialiser.

Valoriser une partie de la production de phosphate dans les usines chimique

soit sous forme d’acide phosphorique ou sous forme d’engrais.

P ersonnel :

L'OCP emploie des effectifs très importants relevant de divers domains

(Chimie, Mines, Gestion... etc.).

Ce personnel est régi par le statut du mineur du 1er janvier 1973 et il est

Classé en trois catégories :

Les Hors-cadre: Ingénieurs et assimilés.

Les TAMCA : Techniciens, Agents de Maîtrise et Cadres administratifs.

Les O E : Ouvriers et Employés.

Les TAMCA et les OE sont eux-mêmes classés en catégories. Tout agent a un

matricule qui permet de connaître la catégorie à laquelle il appartient.


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Effectif :

A la fin de mars 1997, l'effectif du personnel du groupe O.C.P a été de 27149 agents répartis dans le tableau suivant :

Tableau 1. Effectif du personnel du groupe OCP

Catégorie Professionnelle Effectifs Pourcentage

Ouvriers et Employés (OE) 20452 76%

TAMCA 5991 22%

Ingénieurs et assimilés 706 3%

TOTAL 27149 100%

F iliales du groupe OCP :

Le groupe OCP regroupe en plus de l'OCP plusieurs filiales, il s'agit de :

CERPHOS

FERTIMA: Société Marocaine des Fertilisants.

IPSE: Institut de Promotion socio-éducative.

MAROC PHOSPHORE : direction industrielle chimique.

MARPHOCEAN : transfert des actions de l’OCP (maritime).

PHOSBOUCRAA.

SMESI: Société Marocaine d'Etudes Spéciales et Industrielles.

SOTREG: Société des Transports Régionaux.

STAR.


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II. Pôle chimie Jorf Lasfar (PCJ) :

Le complexe Maroc Phosphore III et IV permet de produire 1.400.000

tonnes /ans de P2O5 sous forme d’acide phosphorique 54 % à base de :

5.000.000 tonnes de phosphates en provenance de Khouribga

1.400.000 tonnes de soufre

La moitié de cette production se transforme localement en engrais avec une

capacité annuelle de :

1.200.000 tonnes de DAP

400.000 tonnes de TSP

Ces productions nécessitent en plus de l’acide phosphorique, Environs :

3.000.000 tonnes d’ammoniac et 100.000 tonnes de phosphates.

Par ailleurs l’ensemble industriel produit 110 MW/H sous forme d’énergie

électrique à partir de la vapeur HP fournie par l’atelier sulfurique.


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Description de la centrale thermo-électrique1. Centrale thermo-électrique:

La centrale thermoélectrique est conçue pour assurer les fonctions suivantes :

La production et la distribution de l énergie électrique

La production et la gestion de la vapeur

La production et la distribution de l’eau alimentaire et condensats

La réfrigération des auxiliaires du complexe

1.1. Production et Distribution de l énergie électrique :

La centrale MP III et IV dispose de 3 groupes turboalternateurs de capacité

37Mw chacun, utilisant la vapeur haute pression produite par les chaudières de

récupération dans l’atelier de production de l’acide sulfurique, cette vapeur se détend

partiellement ou totalement pour produire l’Energie électrique et la vapeur de procédé

nécessaires au fonctionnement du complexe.

Chaque Groupe turboalternateur comprend :

Une turbine multicellulaire à condensation et soutirage

Un Alternateur avec accouplement rigide

Une centrale d’Huile pour la régulation et le graissage

Un condenseur principal à double parcoure

Une station de création du vide

Les groupes turboalternateurs dont la capacité 47 MVA assurent la production

de l’Energie électrique à une tension de 11Kv, couplés au poste 60Kv (PJ5), situé à la

centrale, à travers des transformateurs élévateurs 11/60Kv. Ce poste est lui aussi lié à

la boucle électrique 60Kv par deux liaisons aériennes.

Le poste PJ5 alimente les divers consommateurs à l’intérieur de l’usine à

travers des transformateurs abaisseurs 60/10Kv, alors que les postes de la boucle, PJ2,

PJ1 alimentent respectivement les infrastructures et le port avec la station de

pompage d’eau de mer.

La boucle électrique est connectée à l’ONE au poste PJ0 par trois lignes

aériennes, lesquelles assurent un échange électrique.

En effet l’ONE fournit l’énergie nécessaire pour le démarrage du complexe et

en cas de déficit de production locale. Par contre tout l’excédent d’énergie produite

par les Groupes turboalternateurs est évacué sur le réseau de l’ONE.


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La centrale thermique dispose aussi d’un groupe électrogène de capacité 1 Mw

à travers un réseau de 10 Kv, autonome et à démarrage automatique rapide il est

conçu pour secourir un certain nombre d’auxiliaires essentiellement l’éclairage, les

pompes d’huile de graissage, les vireurs de turbine et une pompe d’eau alimentaire .

La figure suivante donne les différentes entrées et sorties de l’atelier des

utilités :

Figure 2 : Schéma bloc de l’atelier des utilités

1.2. Production et Gestion de la vapeur :

La centrale assure la gestion de la vapeur de procédé et la production de la

vapeur haute pression pour le démarrage du complexe et l’Appoint.

1.2.1. Production de la vapeur haute pression:

La production de la vapeur HP est produite par les 2 chaudières auxiliaires :

Chaudières auxiliaires:

Les chaudières auxiliaires assurent le démarrage du complexe, ces chaudières

sont toujours on conservation pour combler les déficits d’énergie rapidement en cas

de besoin.

Les combustibles utilisés sont le gasoil pour la première phase de démarrage et

pour améliorer le prix de revient en bascule vers le fuel-oil. L’injection des

combustibles se fait par des brûleurs spéciaux à tubes parallèles et concentriques

pulvériser par la vapeur à 16 bars.


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Le débit de chaque chaudière est 2200 Kg/h en fuel-oil n°2 (PCI 9600

Kcal/Kg) et 26T/h en eau alimentaire à 80 bars et 115°C, elle produit 25t/h de la

vapeur surchauffée à 58 bars, 490°C.

1.2.2. Gestion vapeur de procédé :

Caractéristique de la vapeur HP :

Pression= 56 bars

Température= 490°C

Débit max arrivée unité sulfurique= 570T/h

La vapeur provenant de la réaction exothermique de la combustion du soufre

arrive dans deux barillets HP. Cette vapeur alimente les 3 groupes turboalternateurs,

la turbopompe alimentaire et la conservation des chaudières auxiliaires.

Caractéristique de la vapeur MP

Pression= 9 bars

Température= 290°C

La vapeur moyenne pression est obtenue des soutirages des 3 groupes

turboalternateurs, des échappements des turbo-soufflantes et par fois des stations de

détente. Cette vapeur est récupérée dans deux barillets MP et distribuée aux ateliers :

Phosphorique

Port

Engrais

Réchauffage Bâche Alimentaire

Réseau vapeur basse pression (5,5 bars / 155°C)

La vapeur basse pression est obtenue par détente de la vapeur MP, elle est

utilisée pour le réchauffage et le traçage (fuel-oil, soufre liquide et la soude caustique

en solution) et pour les besoins de réchauffage aux vestiaires et engrais.

1.3. Production, Distribution de l’eau alimentaire et condensats :

L’eau alimentaire est prise de la bâche alimentaire, celle ci est alimentée par

des condensats à travers le dégazeur, afin d’éliminer l’oxygène. Deux réseaux

principaux et des annexes sont alimentées à partir de la bâche, le premier alimente les

chaudières de récupération, le second alimente les chaudières auxiliaires ceci à une

température de 115°C et une pression de 80 bars, de cette même bâche sont alimenté

les désurchauffeurs HP (80bars) et les désurchauffeurs MP et BP (18 bars).


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Tous les condensats viennent alimenter la bâche à condensats sauf ceux de

l’atelier phosphorique qui alimente le dégazeur. De la bâche ils sont pompés vers le

poste de polissage au TED à travers des refroidisseurs de condensats, et viennent sous

forme d’eau traitée.

1.4. Réfrigération des auxiliaires du complexe

C’est une eau douce de réfrigération. Elle assure le refroidissement des paliers

des pompes, de l’air de refroidissement alternateur et des réfrigérants d’huile. C’est un

circuit fermé. Un appoint d’eau dessillée est assuré en permanence dans la bâche de

réfrigération.

2. Traitement des eaux :

L'installation de traitement des eaux a pour rôle le traitement, le stockage et la

distribution des différentes qualités d'eaux aux consommateurs.

Elle comporte essentiellement:

2.1. Station de filtration:

L’eau filtrée est produite à partir de l’eau brute par filtration sur sable et sur

charbon actif. Chaque ligne de filtration est composée de 2 filtres placés en série :

Le filtre à sable 2 lits superposés : sable quartzite et sable anthracite

pour l’élimination des matières en suspension.

Le filtre à charbon actif pour l’élimination des matières organiques et du

chlore résiduel (1 seul lit du charbon actif).

2.2. Station d’eau déminéralisée:

L’eau déminéralisée est produite par des chaînes de déminéralisation.

Chaque chaîne d’eau déminéralisée est composée :

D’un échangeur cationique,

d’un échangeur anionique,

d’un dégazeur atmosphérique.

Qualité d’eau déminéralisée produite :

Conductivité = 5 µs/cm en moy. - silice = 0,02 mg/l - salinité = 1

mg/l.


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2.2.1. L’échangeur cationique :

Il est constitué de 3 compartiments séparés par des planchés crépines.

Le compartiment bas contenant une charge de résine cationique faible appelée

sulfonique.

Les compartiments intermédiaire et haut sont identiques contenant une charge

de résine cationique forte.

2.2.2. Le dégazeur atmosphérique :

C’est un bidon composé d’une charge d’anneaux rashing répartis pour assurer

le dégazage à l’aide d’un ventilateur.

2.2.3. L’échangeur anionique :

Similaire à l’échangeur cationique :

Le compartiment haut contient une charge de résine anionique forte.

N.B : Les six compartiments des 2 échangeurs contiennent chacun une charge de

résine inerte, servant de protection des résines actives.

2.3. Station d’eau traitée :

L’installation d’eau traitée sert au traitement des condensats de la centrale.

Elle est composée de 03 lignes.

Chaque ligne contient deux charges de résines mélangées (résine cationique et

résine anionique forte).

Qualité d’eau traitée :

Conductivité = 0,1 µs/cm ; silice = 0,005 mg/l.

2.4 Station de compression d’air :

La station a pour but de produire de l’air de service et d’air instrument pour

tout le complexe.


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La station se compose de :

6 compresseurs

2 sécheurs

4 ballons de stockage d’air de service

L’air de service et d’instrument sont produits par 6 compresseurs à 2190

Nm3/h à une pression de 9.5 bars, l’air est stocké dans 4 ballons de capacité unitaire

80 Nm3 et distribué à l’ensemble des entités de production.

2.5. Station de dépotage et distribution des carburants :

Les deux carburants utilisés sont :

Le gaz-oïl

Le fuel-oïL

Le gaz-oïL est essentiellement utilisé pour l’allumage des chaudières

auxiliaires et pour le démarrage ou le soufflage des unités sulfuriques.

Le fuel-oïL est utilisé pour la marche normale des chaudières auxiliaires et

pour les sécheurs de l’atelier d’engrais.

Le stockage des carburants est composé de :

1 bac de stockage Gaz-oïl

2 bacs de stockage de Fuel-oïl

1 poste de dépotage des camions de gaz-oïl et fuel-oïl et le transfert vers

les utilisateurs

Le réseau fuel-oïl alimente un bac de stockage de 80 m3 à la centrale et un bac

de stockage intermédiaire à l’atelier des engrais.

Le réseau gaz-oïl alimente un bac de stockage de 39 m3 à la centrale.

3. Pompage et reprise eau de mer:

Station de pompage principale:

La station de pompage eau de mer est située au port de Jorf Lasfar, elle est

destinée à alimenter le complexe en eau de mer traitée et filtrée, elle se compose des

installations suivantes :


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a. Les ouvrages d’amenée d’eau de mer comprennent :

Une digue de protection

Un mûr d’ajutage

Un canal de décantation

b.Une installation de dégrillage et filtration d’eau de mer

c. 3 files d’eau de mer composée chacun de deux pompes de 15000 m3/h et une

pompe de 7500 m3/h, ces pompes consomment respectivement une puissance de 3,6

Mw et 1,9 Mw, et d’un collecteur de diamètre 2500.

L’ensemble des trios collecteurs déversent dans un canal à ciel ouvert qui

alimente le bassin de reprise d’eau de mer.

d.Une installation de production d’hypochlorite de sodium par électrolyse de l’eau de

mer, ce produit est utilisé en tant que agent algicide bactéricide.

Station de reprise et de distribution d’eau de mer

La reprise d’eau de mer est destinée à alimenter les divers consommateurs du

complexe en eau de mer. Elle est équipée de :

a. D’un bassin de décantation et de reprise à ciel ouvert d’une capacité de 20880 m3

b. De 11 pompes d’une capacité unitaire de 7500m3/h,

7 d’entre elles dites pompes de basse pression (3,5 bars) destinées à

alimenter :

L’atelier sulfurique pour le refroidissement de l’acide sulfurique

La centrale thermoélectrique principalement pour la condensation de la

vapeur

4 dites pompes à haute pression (5,56 bars) destinées à alimenter :

L’atelier phosphorique pour la création du vide dans les bouilleurs et

l’évacuation du gypse.

L’atelier des Engrais pour le lavage des gaz.

D’une station de chloration pour le traitement d’eau de mer par injection du

chlore.


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A. Description de la boucle eau-vapeur

I. Circuit vapeur :

1. Circuit Vapeur haute pression (HP) :

La vapeur HP produite à partir de l’eau alimentaire par les Chaudières de récupération

installées à l’atelier d’acide sulfurique, estenvoyée vers le barillet HP à une pression de 56

bars et une température de 490°C.

Cette vapeur sert à :

Alimenter les 3 groupe turbo alternateurs (GTA) et les boites

d’étanchéité de la turbine ;

Alimenter le barillet MP en contournant la vapeur HP en vapeur MP

après sa détente et sa désurchauffe.

Alimenter la liaison de la vapeur HP avec le collecteur HP de la

centrale thermique de l’IMACID.

2. Circuit Vapeur moyenne pression (MP) :

La vapeur MP est prélevée à une pression entre 8 et 8,5 bars au soutirage MP des

turbines. Elle est désurchauffée à environ 230°C, après son passage dans le barillet MP, est

envoyée vers :

L’atelier d’acide phosphorique;

Le dégazeur de la bâche alimentaire;

Détente pour production de la vapeur BP

Le port

Traçage

3. Circuit Vapeur basse pression (BP) :

Après la détente et la désurchauffe de la vapeur MP en vapeur BP de 4,5 bars

et de 150°C, elle est utilisée pour le réchauffage (traçage) du soufre liquide à l’atelier

sulfurique, traçage du fuel oïl et la préparation de la soude utilisée au traitement des

eaux et au lavage et à la stérilisation des filtres du charbon actif à l’atelier TED.

La figure 1 représente le circuit vapeur HP et MP :


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Figure 3 : Circuit Vapeur HP et MP


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II. Circuit condensats :

Le système des eaux condensées a pour mission la récupération des divers

condensats et permet leur conditionnement et leur traitement avant d’être renvoyés

vers la bâche alimentaire.

La figure suivante représente le circuit d’eau condensée :


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Figure 4 : Circuit eau condensé


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Le réseau condensats comprend essentiellement :

Une bâche à condensats ;

03 refroidisseurs des condensats ;

03 pompes de reprise.

1. Bâche à condensats :

Elle reçoit les condensats des condenseurs principaux en partie haute via 03

pompes d’extraction, du 02 condenseurs auxiliaires par gravitation en partie basse et

tous les condensats en retour des ateliers en partie haute. Un appoint d’eau désiliciée

provenant de l’atelier de traitement des eaux douces (TED) assure la régulation du

niveau d’eau dans la bâche à condensats et compense les pertes du circuit.

A partir de la bâche à condensats l’eau est pompée par le biais de 3 pompes de

reprise vers le poste de polissage pour retraitement. Les condensats passent par les 3

réfrigérants des condensats à eau de mer avant d’atteindre le polisseur pour abaisser la

température à une valeur tolérable par les résines (<50°C) des « Mixed-bed ». Après

le traitement de ces eaux, elles retournent vers le dégazeur thermique où on élimine

l’oxygène (O2) et le gaz carbonique dissous.

Si la température des condensats est très élevée après le refroidissement il y

aura un risque de dégradation de la résine ce qui engendre via un système de

régulation le by-pass du polisseur et l’envoie vers la bâche alimentaire directement.

2. Circuit de retour des condensats de chaque client :

A partir de la bâche à condensats, les eaux condensées sont pompées vers les

chaînes de polissage installées au TED à l’aide de deux pompes à travers deux

réfrigérant de condensats à eau de mer. La température de l’eau à la sortie des

refroidisseurs ne devra pas excéder 50°C acceptable pour les résines de polissage

(mixed-bed). Après le traitement de ces eaux, elles sont récupérées dans le dégazeur

thermique où on élimine l’oxygène (O2) et le gaz carbonique dissous.

III. Système d’eau alimentaire :

Ce système est destiné à assurer le conditionnement des condensats avant

d’être retournées vers les Chaudières de récupération par leur réchauffage et leur

dégazage, et d’avoir une réserve d’eau alimentaire afin de garantir une marche stable

des équipements.

Le schèma qui suit nous montre le circuit d’eau alimentaire :


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Figure 5 : Circuit eau alimentaire


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Caractéristiques de l’eau alimentaire données par le constructeur :

PH : entre 8.7 et 9.4 ;

Conductivité à 25°C : 0.2 < 5 µs/cm ;

Silice Max : 0.005 mg/l ;

Solide dissous Max : 0.010 mg/l ;

MES max : 0.015 mg/l

O2 dissous Max : 0.005 mg/l ;

Injection hydrazine : 0.005 à 0.020 mg/l ;

Conditionnement pour PH : ammoniac.

Le réseau d’eau alimentaire se compose essentiellement de :

Une bâche alimentaire ;

Un dégazeur ;

Trois pompes multicellulaires d’eau alimentaire.

Deux pompes de désurchauffe.

Il est indispensable de dégazer l’eau des Chaudières pour se débarrasser des

différents gaz en solution (essentiellement l’oxygène O2 et le gaz carbonique CO2) qui

donne lieu au phénomène de corrosion.

Le principe de dégazage envisagé se base sur l’application au-dessus des

condensats contenant les gaz à une température donnée une certaine pression égale à

la tension maximale de la vapeur à la même température, de telle sorte que la pression

à l’intérieur du dégazeur soit égale à cette tension. Par conséquent on aura une

pression partielle nulle de chaque gaz dissous dans l’eau, ce qui engendrera un

dégagement de ces gaz.

Ainsi les condensats de l’atelier acide phosphorique (CAP) et l’eau traitée par

la chaîne de polissage (Mixed-bed), sont dirigées directement vers le dégazeur

thermique. Le dégazage est favorisé par le contact avec la vapeur.

Après le dégazage thermique l’eau passe dans la bâche alimentaire à une

température d’environ 115°C où elle subit un dégazage chimique par l’injection de

l’hydrazine N2H4, ensuite elle est envoyée vers les Chaudières par le biais des pompes

alimentaires à 80 bars et vers les désurchauffeurs par le biais des 2 pompes de

désurchauffe.


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La bâche alimentaire est aussi alimentée par les condensats de l’atelier

phosphorique nord et sud par une tuyauterie du retour des condensats.

Lors de l’augmentation de la conductivité des condensats du retour du CAP,

on renvoie ces derniers vers égouts.

Maroc phosphore échange de l’eau alimentaire avec IMACID par les

tuyauteries d’échange d’eau alimentaire.

IV. Circuit noria :

Le circuit d'eau de refroidissement Noria (5 bars & 30 °C) comprend

essentiellement les équipements suivants:

La bâche haute d’expansion

3 pompes de réfrigération

3 échangeurs NORIA

La figure suivante représente le circuit NORIA :


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Figure 6 : Circuit NORIA


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Il a comme mission la réfrigération des auxiliaires :

- Les pompes alimentaires des Chaudières auxiliaires et de récupération;

- La turbo pompe,

- L’alternateur (Refroidisseurs Alternateur) ;

- L’huile de graissage des GTA (Refroidisseurs d’huile de graissage);

- L’huile de régulation de la turbine (Réfrigérant d’huile de régulation) ;

- Les compresseurs d’air de l’unité TED ;

- Huile des turbosoufflantes de l’atelier sulfurique ;

- Huile des broyeurs du phosphate et les pompes de circulation ;

- Les échantillons d’analyses.

- Huile du groupe électrogène.

La bâche haute d’expansion est sous pression d’air de service et connectée à

l’aspiration des pompes de réfrigération. Elle compense les pertes de circuit en eau de

réfrigération.

Sa pression est réglée à 1.5 bars abs par le biais d’un transmetteur de pression

qui agit sur la vanne de détente d’air de service.

Son niveau d’eau est maintenu constant par un appoint d’eau désiliciée, cet

appoint est réglé par la vanne pneumatique en fonction des seuils de niveau haut et

bas du transmetteur de niveau.

L’eau de NORIA circule en circuit fermé en traversant les deux échangeurs

NORIA à eau de mer.

Une injection du phosphate trisodique Na3PO4 dans le circuit est effectuée à

l’aspiration des pompes de réfrigération afin d’éviter l’entartrage dans le circuit.

Les deux échangeurs NORIA ont pour mission d’assurer le refroidissement de

l’eau de NORIA (source Chaude) à 30°C par le transfert d’une partie de sa chaleur

vers l’eau de mer (source froide).

Immédiatement après l’indisponibilité des pompes de réfrigération, le

refroidissement est assuré par le système de secours qui permet l’alimentation du

circuit NORIA par l’eau d’incendie.


Rapport de Stage

V. Reseau eau de mer :

L’eau de mer est l’une des utilités dont les ateliers de l’usine ont besoin pour

assurer leur bon fonctionnement du processus de production. Avant d’arriver au

différents consommateurs l’eau de mer est pompée par la station de pompage d’eau de

mer (PEM) vers le déversoir qui alimente à son tour les stations (REM1, REM2,

EMAPHOS et NCAP) et à partir de ces station de reprise d’eau de mer, l’eau est

pompée à nouveau vers ses consommateurs.

1. Station de pompage d’eau de mer :

La station de pompage d’eau de mer est située au port de JORF LASFAR, elle

est destinée à alimenter le complexe en eau de mer traitée et filtrée. Cette station se

compose des installations suivantes :

Les ouvrages d’amenée d’eau de mer comprennent :

Une digue de protection qui réduit l’agitation de l’eau ;

Un canal ;

Un bassin de tranquillisation.

Une installation de dégrillage et filtration d’eau de mer. Elle est composée de

trois dégrilleurs et trois filtres qui servent à enlever les corps solides (algues,

moules, corps étrangers…). Les déchets sont collectés dans un caniveau

commun et sont poussés par l’eau dans une benne.

Une salle des pompes qui abrite :

Trois groupes motopompes de 7500 m3/h ;

Six groupes motopompes de 15000 m3/h.

Les neufs pompes sont réparties sur trois files, ainsi chaque file est dotée de

deux pompes de 15000 m3/h et une pompe de 7500 m3/h.

Un système de protection anti-bélier, assuré par trois réservoirs d’air

comprimé et trois cheminées d’équilibre atmosphérique.

Une installation de production d’hypochlorite de sodium par électrolyse de

l’eau de mer, ce produit est utilisé en tant qu’agent algicide et bactéricide.

Un réseau de trois conduites, relie la station de pompage à la station de reprise.

L’ensemble des trois files déverse dans un canal à ciel ouvert qui alimente les

bassins de reprise d’eau de mer.


Rapport de Stage

2. Station de reprise d’eau de mer :

Les trois groupes des pompes de la station de pompage refoulent dans trois

conduites de 2,5m de diamètre, l’ensemble alimente un déversoir situé à 2 km de la

station de pompage.

Le déversoir alimente quatre installations de reprise à savoir :

Une installation de reprise vers l usine : REM1

Une installation de reprise vers IMACID : REM2

Une installation de reprise vers EMAPHOS ;

Une installation de reprise vers la nouvelle CAP.

3. Différents consommateurs d’eau de mer :

- Atelier sulfurique :

L’eau de mer est utilisée pour le refroidissement d’acide sulfurique sortant des

tours d’absorption.

- Atelier phosphorique :

L’eau de mer est utilisée dans cet atelier pour la création du vide au niveau de

l’unité de concentration, l’évacuation du gypse de filtre de l’unité attaque filtration

et aussi pour le lavage des gaz.

- La centrale:

Dans la centrale, l’eau de mer trouve plusieurs applications :

Elle est utilisée dans les condenseurs principaux pour la condensation de

la vapeur d’échappements de la turbine.

Dans les condenseurs auxiliaires.

Elle est utilisée dans les refroidisseurs des condensats et dans les

échangeurs NORIA.

Et voici le schéma qui représente le circuit eau-vapeur de la centrale

thermique :


Rapport de Stage

Figure 7 : Circuit eau-vapeur


Rapport de Stage

B. Etude de l’impact de la baisse de pression sur le bilan énergétique lors de réception de la vapeur HP d’IMACID :

I. Etude de la variation de la puissance électrique produite dans les GTA en fonction de la pression :

La production de l’énergie électrique par les groupes turboalternateurs dépend des débits de vapeur, des enthalpies massiques, des températures et des titres massiques en vapeur d’admission de soutirage et d’échappement, dans ce qui suit on vas essayer d’étudier l’impact d’une variation de pression sur la puissance électrique produite par les 3 GTA (groupe turboalternateur) de la centrale thermique .

Le schéma suivant représente les différents entrées et sorties d’une GTA.

Figure 8 : Groupe turboalternateur

Cas 1 : Pression normale (56bars)

Le tableau suivant regroupe les caractéristiques physiques de la vapeur dans les conditions de températures et de pression optimale donné par le constructeur (voir annexe). Les enthalpies sont extraites du diagramme de Mollier (voir annexe) ou à partir du logiciel Steamlab H2O.

Tableau 2: Caractéristiques physiques de la vapeur d’eau dans les conditions optimales:

Admission Soutirage Echappement

Débit en (t/h) 190 100 90

Pression (bar) 56 9.5 0.068

Température (°C) 488 276 38

Titre de la vapeur (%) 1 1 0.88

Enthalpie (kj/kg) 3399.4 3001.49 2283.2


Admission

Soutirage Echappement

Rapport de Stage

Bilan énergétique :

Cpa Da(Ta – Tref) - Cps Ds(Ts – Tref)- Cpe De(Te – Tref) = W + Q

Avec

W : Energie utile reçue par l’arbre de la turbine ;

Q : Perte mécanique ;

Si on prend Tref = Te

Cpa Da(Ta – Te)- Cps Ds(Ts – Te)= W + Q

On a Q<<W, donc on peut la négliger.

W = Cpa Da(Ta – Te) - Cps Ds(Ts – Te)

W = Da(Ha – He) - Ds(Hs – He)

Le rendement de l’alternateur :

Palt = η × ( Da(Ha – He) - Ds(Hs – He) )

Avec le rendement de l’alternateur η = 0.95

AN : Palt = (1000× 0.95 ÷3600)×(190× (3399.4 – 2283.2) - 100(3001.49 – 2283.2))

Palt = 37 MW

Cas 2 : chute de pression

Pour le calcul de la puissance électrique recueillie au niveau de l’alternateur dans le cas de chute de pression, on doit calculer l’enthalpie réelle à l’échappement, pour le faire on doit tout d’abord calculer les rendements isentropiques dans chaque partie de la turbine.

Les rendements isentropiques de la turbine sont calculés à partir des caractéristiques de la vapeur dans les conditions optimales données par le tableau 1.

Partie HP :

ηis =


Rapport de Stage

D’après le diagramme de Mollier He is = 2908.51 Kj/Kg

ηis = 0.81

Partie BP :

ηis =

D’après le diagramme de Mollier He is = 2188.6 Kj/Kg

ηis = 0.88

Pour une chute de pression d’un bar :

Les caractéristiques physiques de la vapeur d’eau pour une chute de pression d’un bar sont regroupées dans le tableau suivant :

Tableau 3: Caractéristiques physiques de la vapeur d’eau pour une chute de pression d’un bar:


Débit en (t/h) 190 100 90


Température (°C) 488 278 38.46


Enthalpie (kj/kg) 3400.6 3005.91 2288.87



Palt = 36.82 MW


Rapport de Stage

Pour une chute de 2 bars :

Tableau 4 : Caractéristiques physiques de la vapeur d’eau pour une chute de pression de 2 bars:


Débit en (t/h) 190 100 90




Enthalpie (kj/kg) 3401.81 3010.15 2291.49



Palt = 36.7 MW

Pour une chute de 3 bars :

Tableau 5 : Caractéristiques physiques de la vapeur d’eau pour une chute de pression de 3 bars:


Débit en (t/h) 190 100 90




Enthalpie (kj/kg) 3403.02 3014.45 2294.13


Rapport de Stage



Palt = 36.59 MW

Figure 9 : variation de la puissance électrique en fonction de chute de pression

D’après ce graphe on constate bien que la puissance électrique produite au niveau de la GTA diminue presque linéairement au fur et à mesure que la pression d’admission chute.

II. Etude de la variation de la puissance électrique produite dans les GTA en fonction de débit d’admission :

Pour étudier la variation de la puissance électrique produite dans le groupe turboalternateur en fonction du débit d’admission tout en gardant le débit de soutirage fixe 100 t/h, on va travailler dans le cas normale (P=56bar, T=488), et dans le cas d’une chute de pression de 3bars (P=53bar, T=488).

Le tableau suivant représente la variation du débit en fonction de la puissance électrique produite.


Rapport de Stage

Tableau 6: Puissance électrique en fonction du débit et de pression d’admission

Admission t/h Echappement t/h Puissance en MW pour 56bars

Puissance en MW pour 53bars

190 90 37 36.59

185 85 35.2 35.13

180 80 33.5 33.66

175 75 32.1 32.2

170 70 30.7 30.74

165 65 29.0 29.27

160 60 27.3 27.81

155 55 25.5 26.35

150 50 23.8 24.88

145 45 22.2 23.42

140 40 20.6 21.96

135 35 19.1 20.5

130 30 17.4 19.03

125 25 16 17.57

120 20 14.2 16.11


Rapport de Stage

Figure 10 : Variation de la puissance électrique en fonction du débit et de pression d’admission.

Equations de tendances :

Pression 53 bars : P1 = 0.2926 Q - 19.008

Pression 56 bars : P2 =0.3247 Q – 24.7684

P2 –P1= 0.0321 X – 5.7604

P2 –P1 ≤ 0 pour un débit d’admission supérieur à 182 t/h.

P2 –P1 ≥ 0 pour un débit d’admission inférieur à 182 t/h.

Interprétation :

D’après le traçage des résultats on remarque bien que la puissance électrique produite augmente en fonction du débit pour les deux valeurs de pression avec un petit écart entre les deux.

Gain en puissance électrique dans le cas de la réception de la vapeur HP d’IMACID :

Dans certain cas de marche et pour satisfaire les besoins de l’atelier phosphorique en vapeur MP, la centrale thermique à recours de recevoir de la vapeur HP d’IMACID, pour le faire il faut diminuer la pression, dans ce qui suit on va essayer de déterminer le rapport en puissance électrique dans ce cas.

On peut calculer le gain en puissance électrique lors da la réception de la vapeur HP d’IMACID par la relation suivante :

ΔP= P2 (53 bars) – P1 (56 bars)


Rapport de Stage

P1 : Puissance électrique à un débit de 155 t/h.

P2 : Puissance électrique à un débit de 170 t/h.

Tableau 7 : Réception de 15 t/h de vapeur d’IMACID

Puissances électriques

Débits 56 bras 53 bars

155 25.5 26.35

170 30.7 30.74

Par exemple lors d’une réception d’une quantité de 15 t/h de la vapeur HP d’IMACID on gagne une puissance de l’ordre de 5.24 MW.

III. Etudes de l’impact de la chute de pression sur l’atelier sulfurique :

Pour produire l’acide sulfurique il faut tout d’abord procéder a une combustion du soufre dans des fours appropriés, pour un meilleur rendement de la combustion et pour une quantité de souffre donnée, il faut introduire un débit d’air bien déterminé à l’aide d’une turbosoufflante qui travaille avec la vapeur HP, le débit d’air soufflé dépend de la pression de vapeur, donc une baisse de pression engendre une diminution du débit d’air soufflé donc pour avoir un bon rendement de la combustion il faut diminuer la quantité de souffre introduite dans la chambre de combustion, pour étudier l’impact de cette basse de pression sur l’atelier sulfurique on va calculer les quantités d’acide produites et de vapeur HP, dans le cas de marche normale et dans le cas d’une chute de pression de 3 bars .

Figure 11 : Schéma représentatif de la turbosoufflante


Echappement Vapeur MP

Admission Vapeur HP

AirAir soufflée

Rapport de Stage

1. Cas 1 : Marche normale :

Dans le cas de marche normale de la turbosoufflante c'est-à-dire dans les conditions de pression et de température suivantes (P = 56bars et T = 488°C), la production de l’acide sulfurique et de la vapeur HP sont les suivants :

Production de l’acide sulfurique 100% :

La production journalière de l’acide sulfurique 100% est de 2650 tonnes par unité.

QH2SO4(100%) = 2650/24

QH2SO4(100%) = 110,4 tonnes/h

Production de l’acide sulfurique 98,5% :

QH2SO4(98,5%) = QH2SO4(100%) × 100/98,5

QH2SO4(98,5%) = 110,4 × 98,5/100

QH2SO4(98,5%) = 112.1 tonnes/h

Production de la vapeur HP:

Une tonne d’acide sulfurique nous permet d’obtenir dans les chaudières de récupération 1,18 tonne de vapeur HP.

Donc le débit de vapeur HP produite par unité est :

Qvap HP = QH2SO4(98,5%) * 1,18

Qvap HP = 112,1 * 1,18

Qvap HP = 132,28 tonnes/h

2. Cas 2 : Marche avec une chute de pression de 3 bars :

Lors d’une chute de pression de l’ordre de 3 bars, le débit d’air comprimé par la turbosoufflante diminue cet pour cette raison qu’on est obligé de diminué la quantité de soufre liquide brulé de 0,4 m3/h.

Débit massique du soufre :

Qm soufre = Qv soufre * 1,79

Qm soufre = 0.716 t/h

Débit massique de l’acide sulfurique :

Qm H2SO4 = Qm soufre *( M(H2SO4)/M(S))* X


Rapport de Stage

Avec : X = 99,5% rendement de la conversion.

M(H2SO4) = 98 g/mole

M(S) = 32 g/mole

Donc Qm H2SO4 = 2.08 t/h

Débit massique de la vapeur HP :

Qvap HP = Qm H2SO4 * 1,18

Qvap HP = 2.45 t/h

Interprétation :

D’après ces calcules on a trouvé que les quantités produites d’acide sulfurique et de la vapeur HP diminuent succécivement de l’ordre de 2.08 et 2.45 t/h par unité lors d’une chute de pression de 3bars.

IV. Interprétation générale :

D’après cette étude on a pu mettre le point sur l’impact de la réception de la vapeur HP d’IMACID, cette réception a des avantages et des inconvénients sur la centrale thermique :

Avantages :

Satisfaire les besoins des clients de la centrale thermique en vapeur MP ; Gain en puissance électrique produite au niveau du groupe turboalternateur.

Inconvénients :

Diminution de la quantité de vapeur HP produite dans l’atelier sulfurique ; Diminution de la quantité d’acide sulfurique produite dans l’atelier sulfurique.

Donc en gros la réception de la vapeur HP d’IMACID est bénéficière.


Rapport de Stage

CONCLUSION

Bien qu’il soit de courte duré, ce stage nous a été d’une grande importance,

aussi bien au niveau des connaissances techniques qu’au niveau des relations

professionnelles, ils nous a offert l’occasion d’apprendre à nous servir des

connaissances déjà acquises durant nos études, d’apprécier le travail en équipe et en

fin de chercher l’information là où elle se trouve.

On espère qu’on a pu via ce modeste travail, mettre en valeurs les

connaissances qui nous ont été inculquées durant les quatres années d’étude.


Rapport de Stage

ANNEXE

Annexe 1 : Diagramme de Mollier


Rapport de Stage

Fournisseur

Nombre

Machine

ALSTHOM ATLANTIQUE – RATEAU

: 3

: type 3350 ECD 831

Paramètre de marche Garantie OptimumPression Vapeur admission

Température vapeur admission

Pression soutirage

Température soutirage

Pression vapeur échappement

Température vapeur échappement

Débit vapeur admission

Débit vapeur soutirage

Débit vapeur échappement

Vitesse de rotation

Vitesse de déclenchement (survitesse)

1ière Vitesse critique

2ième Vitesse critique

Puissance

55 bars

488°C

9,5 bars

276°C

0,068 bar

38°C

190 t/h

100 t/h

90 t/h

3 000 trs/mn

3 300 trs/mn

1 850 trs/mn

37 000 Kw

55 bars

488°C

9,5 bars

283°C

0,049 bar

32°C

165 t/h

120 t/h

45 t/h

3 000 trs/mn

25 400 Kw

Caractéristique Physique

Nombres d’étages

Nombre de lechettes tournantes DN 450

Nombre de lechettes tournantes DN 650

Nombre de lechettes périphériques

Nombres de directrices

Nombres d’aubes mobiles

Nombres d’arcs d’injection

Diamètre conduite admission

Diamètre conduite soutirage

Dimension échappement vapeur

Dimension coussinets admission

: 8 (HP) + 8 (BP)

: 206

: 68

: 216

: 16

: 2 668

: 4 (HP) + 2 (BP)

: 250

: 500

: 1 460 x 3 830

: Ф 250 lisse


Rapport de Stage

Dimension coussinets échappement

Butée type

Poids corps supérieur

Poids rotor nu

Poids rotor aubé

Poids ensemble turbine

: Ф 280 lisse

: JJ 15”

: 35 000 Kg

: 11 800 Kg

: 13 567 Kg

: 90 000 Kg

Annexe 2 : caractéristique du GTA


Documents

Rapport Amine & Mustapha