fr.wedoany.com Rapport : La centrale à cycle combiné de Flémalle, dont ENGIE Electrabel est le contractant EPCM, a installé la plus grande chaudière de récupération de chaleur (HRSG) au monde fournie par John Cockerill, établissant un nouveau record dans ce domaine.
Cette centrale remplace l'ancien complexe de la centrale des Awirs (initialement au charbon, puis ayant utilisé divers combustibles tels que le gaz naturel, le pétrole et la biomasse). La nouvelle centrale a une capacité installée de 875 MW et peut participer au mécanisme de rémunération de capacité introduit en Belgique en 2021, afin de garantir la sécurité de l'approvisionnement en électricité. La chaudière de récupération elle-même, construite par John Cockerill, est la plus grande au monde et contribue à un tiers de la production d'énergie de la centrale. Les défis du projet comprenaient des limites d'émission d'oxydes d'azote extrêmement basses (avec un contrôle très strict des fuites d'ammoniac), ainsi que des procédés de soudage dissemblables nécessaires pour éviter la sensibilisation de l'acier inoxydable — ce qui a eu un impact majeur sur la conception de la chaudière de récupération.
La chaudière de récupération est installée en aval d'une turbine à gaz Siemens Energy SGT5-9000HL (593 MW de puissance électrique), portant l'efficacité totale de la centrale à plus de 63 %. La centrale utilise une configuration mono-arbre en un-à-un : la vapeur produite par la chaudière de récupération entraîne une turbine à vapeur SST5-5000 couplée à un alternateur SGen5-1200A, tandis que la turbine à gaz HL est couplée à un autre alternateur SGen5-3000W. La caractéristique la plus remarquable de cette chaudière de récupération est sa conception à quatre modules de largeur, ce qui augmente le nombre de faisceaux tubulaires et la surface d'échange thermique ; la structure en acier a été élargie en conséquence, avec une largeur intérieure de carrosserie de 18,7 mètres et une hauteur de 26 mètres, ce qui en fait la chaudière de récupération aux plus grandes dimensions jamais construite (les turbines à gaz de classe F et H utilisent généralement une conception à trois modules de largeur).
La chaudière de récupération est de type horizontal pour l'écoulement des gaz d'échappement de la turbine à gaz, à trois niveaux de pression avec resurchauffe (la chaleur récupérée à la sortie de l'étage haute pression de la turbine à vapeur est réinjectée dans l'étage moyenne pression), sans brûleur de conduit. Paramètres principaux de la vapeur : température de la vapeur haute pression 602 °C, pression 164 bar (absolue), température de la vapeur resurchauffée 609 °C, pression 40 bar (absolue). La longueur totale de la chaudière est de 73 mètres, la hauteur de la cheminée est de 60 mètres et la surface totale d'échange thermique dépasse 1 million de mètres carrés — c'est une étape importante dans l'histoire du développement des chaudières de récupération. Poids total : 10 500 tonnes ; les tubes des surchauffeurs et resurchauffeurs les plus chauds sont en acier inoxydable austénitique à ailettes, connectés aux collecteurs de sortie en acier allié ferritique par des sections de transition en alliage Incoloy. Le système intégré de réduction catalytique sélective (SCR) permet de réduire les oxydes d'azote avec un faible taux d'ammoniac résiduel, les exigences à la cheminée étant inférieures à 10 mg/Nm³ pour les NOx et une fuite d'ammoniac ne dépassant pas 1,5 mg/Nm³. En raison de la conception d'un long conduit de transition entre la sortie de la turbine à gaz et l'entrée de la chaudière de récupération, la modélisation par mécanique des fluides numérique (CFD) a montré qu'il n'était pas nécessaire d'installer une grille d'atténuation et d'homogénéisation du flux, ce long conduit droit étant uniquement réservé pour un éventuel futur conduit de dérivation.
Malgré la pression élevée, la chaudière de récupération utilise toujours une conception traditionnelle à ballon, mais elle est proche des limites de cette technologie — en raison des restrictions de séparation eau-vapeur dans le séparateur de gouttelettes du ballon. Pour atteindre des pressions plus élevées, le circuit haute pression nécessiterait une configuration de chaudière à circulation forcée (OTB). John Cockerill fournit actuellement des chaudières verticales à circulation forcée pour une autre centrale à cycle combiné équipée de deux SGT5-9000HL, suivant la tendance du marché européen à se tourner vers la technologie des chaudières à circulation forcée. La centrale à cycle combiné au gaz de Keadby 2 au Royaume-Uni a ainsi adopté une chaudière verticale à circulation forcée fabriquée par Siemens/NEM.
Le logiciel d'évaluation des contraintes de la chaudière, développé par John Cockerill sur la base des Eurocodes, a été intégré au système de contrôle distribué de la centrale de Flémalle et combiné à des mesures de température dédiées sur des composants clés tels que les collecteurs de sortie et le ballon haute pression, afin de surveiller la durée de vie de la chaudière et de soutenir la maintenance prédictive. Les thermocouples permettent de saisir la distribution de température dans les parois épaisses pendant les transitoires et de calculer les contraintes thermiques qui en résultent. La commande de cette chaudière de récupération a été passée fin 2022 et l'unité à cycle combiné a été allumée pour la première fois en août 2025.
La nouvelle centrale fonctionne avec une grande flexibilité. Eric Absil, Président de John Cockerill Energy Solutions, a déclaré que cette conception facilite les démarrages et arrêts fréquents ainsi que les changements de régime, offrant la flexibilité nécessaire pour s'adapter aux fluctuations importantes de la production d'électricité causées par l'intermittence des énergies renouvelables. Dans le contexte de la transition énergétique, les centrales à cycle combiné sont un élément clé du mix énergétique national. Gilian Deblauwe, Chief Operations & Engineering Officer d'ENGIE Renewables & Flexible Power, a souligné que l'entreprise a déployé des efforts considérables pour développer un projet avancé à Flémalle afin de réduire l'impact environnemental et de s'intégrer à la communauté locale, et a décidé d'aller au-delà des obligations pour réduire davantage les émissions d'oxydes d'azote. Il a indiqué que cette centrale, représentant un investissement de 500 millions d'euros, est en passe de devenir l'une des meilleures références mondiales en matière d'efficacité et de contrôle des émissions.
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