Volume 20, number 2, septembre 2006

Les chaudières industrielles à gaz naturel

Résultats de fonctionnement avec le gaz naturel comparativement au mazout lourd : 5 % plus efficace, 25 % moins d’émissions de CO2, 36 % moins d’oxydes d’azotes, 75 % moins de particules et élimination de l’anhydride sulfureux.

La performance des chaudières industrielles à gaz naturel est améliorée pour ce qui est de l’efficacité énergétique, de l’environnement et de la réduction des dépenses d’exploitation comparativement au mazout lourd (mazout n°6). Enfin le choix du gaz naturel contribue à réduire les gaz à effet de serre, responsables du réchauffement, et à diminuer la pollution atmosphérique, responsable du smog et des pluies acides.

Volet efficacité énergétique

La préoccupation de la clientèle pour les coûts de l’énergie et l’efficacité énergétique ont mené Gaz Métro à évaluer l’efficacité respective de l’utilisation du mazout n°6 et du gaz naturel. Les travaux ont été exécutés par le Centre des technologies du gaz naturel (CTGN) et les données proviennent de l’analyse de sept chaudières industrielles.

Résultats des analyses

Nombre de chaudières 7
Efficacité la plus élevée 83 %
Efficacité la plus basse 78 %
Moyenne 80 %

La moyenne des efficacités est établie à 80 % sur une base annuelle. Ce résultat est basé sur des données réelles. Bien sûr,  pour démontrer l’efficacité réelle des sources d’énergie, une analyse complète des systèmes a été nécessaire.

Comparaison de l’efficacité des systèmes

L’industrie a tendance à choisir la source d’énergie qui offre la meilleure efficacité de combustion, sans nécessairement inclure les autres dépenses inhérentes à son utilisation. L’huile n°6 semblerait être l’énergie la plus efficace (85,05 %). On lui donne généralement une efficacité de combustion supérieure de 3 % à celle du gaz naturel (82,05 %). Par contre, l’utilisation de ce combustible entraîne d’importantes pertes d’efficacité qui doivent être considérées. Ces pertes propres au mazout sont de l’ordre de 8 % et les pertes communes aux deux sources d’énergie sont de 1,95 %.

Comparaison de l’efficacité globale des systèmes

Gaz naturel Mazout
Efficacité de combustion 82,05 % 85,05 %
Type de perte Gaz naturel Mazout
Chauffage du réservoir d’huile 0,55 %
Préchauffage de l’huile 0,20 %
Perte dans les souffleurs de suie 0,45 %
Encrassement par la fumée 2,00 %
Atomisation de l’huile 1,65 %
Eau supplémentaire et produits chimiques du traitement d’eau 0,35 %
Pompage de l’huile 0,20 %
Corrosion prématurée et entretien 2,00 %
Additifs pour l’huile 0,60 %
Radiation 1,25 % 1,25 %
Purges 0,70 % 0,70 %
Total des pertes 1,95 % 9,95 %
Gaz naturel Mazout
Efficacité globale (efficacité de combustion – pertes) 80,10 % 75,10 %
Gain global en faveur du  gaz naturel 5,00 %

En bout de ligne, l’efficacité d’un système à gaz naturel est supérieure de 5 % quand on évalue les pertes globales comme il est démontré dans le tableau ci-dessus.

Volet environnement

Le gaz naturel est le plus propre des hydrocarbures. Il permet de réduire presque la totalité des polluants atmosphériques, y compris les gaz à effet de serre. Une étude réalisée par le Centre des technologies du gaz naturel en 2004 et 2005 fait l’analyse de plusieurs scénarios et permet de mettre une valeur sur ces affirmations. Voici quelques une des conclusions de cette étude.

Utilisation des chaudières industrielles et comparaison des émissions au Québec

Selon le bilan énergétique du Québec (L’Énergie au Québec 2002 — Ministère des Ressources Naturelles), globalement, si l’on soustrait l’activité transport, le gaz naturel produit 59 % de l’énergie thermique, soit 45,5 TWh, et le pétrole, 41 %, soit 31,3 TWh.

Chaudières industrielles
Réduction des émissions annuelles si le mazout est converti au gaz naturel (en tonnes de réduction pour 12,6 TWh/an d’énergie utile)

Polluants atmosphériques Gaz à effet de serre
MP10 MP2,5 SO2 NOx CO2
Matières particulaires de 10 microns et moins Matières particulaires de 2,5 microns et moins Anhydride sulfureux Oxyde d’azote Gaz carbonique
Gaz naturel 329 329 14 4 557 2 880 000
Mazout 1 341 975 23 930 7 162 3 870 000
Tonnes de réduction au total 1 012 646 23 916 2 605 990 000
Pourcentage total de réduction 75,50 % 66,30 % 99,94 % 36,37 % 25,58 %

Sources : Compilation of Air Pollutant Emission Factors, AP-42, Fifth Edition, Volume I: Stationary Point and Area Sources. U. S. EPA.
www.epa.gov/ttn/chief/ap42/index.html.

De ce chiffre on évalue à 12,6 TWh (énergie nette) l’utilisation en chaudière industrielle du mazout n°6 (mazout lourd, calculs basés sur une teneur de 1 % de soufre). Pour cette quantité d’énergie, le CTGN a évalué l’impact sur les émissions de la conversion de la production de vapeur industrielle du mazout vers le gaz. Comme il est démontré dans le tableau, on peut conclure que l’action bénéfique du gaz naturel réduit le smog urbain, les pluies acides et le CO2 principal gaz à effet de serre qui est responsable du réchauffement global.

Dans l’industrie, le remplacement du pétrole par le gaz naturel permettrait une réduction importante de la pollution atmosphérique et contribuerait à contenir la croissance des émissions de gaz à effet de serre. Souhaitons que des programmes soient mis en place pour accélérer cette substitution et mieux profiter de ce que nous pouvons faire aujourd’hui avec le gaz naturel, c’est-à-dire réduire la pollution atmosphérique.

Richard Béraud, ing.
Conseiller technique principal
Groupe DATECH