Source of information:
http://www2.gtz.de/uvp/publika/French/vol223.htm
Le présent dossier relatif à l’environnement traite des technologies de transformation du charbon, à savoir la cokéfaction et la carbonisation à basse température, qui permettent d’obtenir du coke et du gaz ainsi que des goudrons et autres produits destinés à l’industrie chimique.
La mise en place et l’exploitation d’installations de cokéfaction ou de carbonisation à basse température du charbon sur de nouveaux sites non industrialisés’accompagnent d’une altération du paysage et d’une consommation d’espace dont l’ampleur dépend de la taille des établissements projetés.
Outre les répercussions potentielles des émissions, on examinera également les effets des prélèvements d’eau sur les écosystèmes locaux. En effet, l’appoint en eau s’avère indispensable à différentes étapes du processus, les besoins étant de l’ordre de 200 à 500 m³/h au total.
Les batteries de fours à coke notamment constituent une source d'émissions concentrées en des points définis (cheminées d'évacuation des gaz), mais aussi d'émissions diffuses, par ex. lorsque les organes d’obturation ne sont pas parfaitement étanches ou que la maçonnerie des fours à coke présente des fissures.
Au titre des émissions les plus significatives, il convient de mentionner:
Comme polluants atmosphériques
Les matières en suspension telles que les poussières de charbon et de coke
Les effluents gazeux et les vapeurs tels que:
Anhydride sulfureux (SO2)
Sulfure d’hydrogène (H2S)
Oxydes de l’azote (NOx)
Monoxyde de carbone (CO)
Benzène, toluène, xylène (BTX)
Benzo(a)pyrène (BaP)
Comme polluants des eaux résiduaires
Différents composés de l’azote
Phosphore
Phénols
Cyanures
Sulfures
BTX
Somme de tous les polluants, avec par ex. leur toxicité globale pour les poissons
Emissions sonores
Au sein d’une cokerie, les émissions de bruit proviennent de nombreux postes de travail, chaque groupe moteur d’une unité fonctionnelle constituant une source sonore.
Les équipements de mélange, de concassage et de criblage du charbon et du coke, ainsi que les appareils de compression du gaz sont particulièrement bruyants et nécessitent la mise en oeuvre de dispositifs d’insonorisation. Sans protection acoustique adaptée, les différentes sources de bruit peuvent facilement dépasser 85 dB(A).
On respectera les valeurs limites définies pour les émissions et les nuisances sonores à proximité des sources de bruit ainsi qu’au voisinage des installations, afin de prévenir les effets pathologiques du bruit sur les personnes exposées.
Sol et nappe phréatique
Le potentiel de risque d’une installation de ce type pour le sol et la nappe phréatique relève du stockage et du chargement des produits de la cokerie, à savoir le goudron brut, le benzène brut et l’acide sulfurique et de la manipulation de produits chimiques utilisés comme adjuvants dans le processus.
Les effets sur l’environnement sont dus en premier lieu aux émissions qui se diffusent aux abords de l’usine et peuvent être préjudiciables à l’homme et à la nature. Outre ces nuisances enregistrées au voisinage des établissements, il faut également tenir compte des concentrations en substances nocives régnant directement à la source, c’est-à-dire aux postes de travail. Pour la protection du personnel, ces concentrations sont soumises à des réglementations basées sur les notions de concentrations maximales admissibles (MAK) dans les ambiances professionnelles et de teneurs limites normales à respecter en continu (TRK).
L’emploi et la manipulation non conforme de substances à risques peut mener à la contamination des sols et de la nappe phréatique. Les charges polluantes des eaux usées peuvent être toxiques (toxicité en tant que paramètre de pollution globale), altérer le goût de l’eau (phénols) ou amener un excès de matières fertilisantes et donc une consommation accrue d’oxygène (azote, phosphore).
D’une manière plus générale, on notera par ailleurs que l’implantation et l’exploitation d’une usine de transformation du charbon a des répercussions sur les conditions de vie de certains groupes de population. On étudiera donc également les aspects socio-économiques et
Dans les cokeries, la protection de l’environnement et la sécurité du travail font l’objet d’une réglementation législative. En Allemagne par ex. cette réglementation est constituée par les Instructions Techniques pour le maintien de la pureté de l’air
Certaines lois ayant été révisées et comportant dorénavant des exigences beaucoup plus sévères, de nouvelles techniques ont été mises en oeuvre dans les usines de transformation du charbon de façon à lutter plus efficacement contre la pollution.
Dans le cadre de cette évolution, il convient de citer le développement et la diffusion de fours à coke de grandes dimensions, qui ont l’avantage de réduire sensiblement le nombre des enfournements/défournements (de 80% env.) ainsi que la longueur des surfaces d'étanchéité à nettoyer (réduction d’env. 65%) par rapport à une batterie de plusieurs fours offrant la même capacité. Dans les cokeries de construction récente, les émissions ont été réduites grâce aux mesures suivantes:
Traitement du charbon, comprenant les opérations de déchargement, stockage, conditionnement (mélange, broyage fin) et transport
Montage d’installations d’arrosage stationnaires
Limitation maximum des hauteurs de déversement des appareils de manutention et de reprise mobiles;
Emploi de bandes transporteuses mises sous caisson;
Installation de systèmes de dépoussiérage aux stations de broyage et de mélange ainsi que sur les silos de produits pulvérulents.
Marche des batteries de fours à coke
Captation des gaz dégagés à l’enfournement, qui sont mélangés au gaz brut par deux voies différentes, par ex. en passant dans la cellule voisine par des mini colonnes montantes et en s'élevant dans la colonne montante pour s’accumuler dans le barillet;
Captation des gaz d’enfournement au moyen de dispositifs d’aspiration fixes ou mobiles avec postcombustion et dépoussiérage des fumées;
Nettoyage mécanique des capots et des cadres des orifices de chargement ainsi qu’arrosage après chaque remplissage;
Nettoyage mécanique (aspiration) de la voûte du four;
Nettoyage mécanique des colonnes montantes, montage de joints hydrauliques sur les obturateurs des colonnes montantes;
Installation de dispositifs de nettoyage mécanique pour les cadres des portes des fours et des compartiments des machines desservant les fours à coke;
Captation et épuration des émissions au moment de la dépose des portes du four;
Recours à des wagons d’entretien des portes spéciaux;
Mise en place de systèmes de portes hautement étanches avec aménagement de conduits de décompression afin d'éviter les pressions excessives au niveau des joints d'étanchéité;
Montage de hottes aspirantes pour les dispositifs de nettoyage des portes et des cadres;
Aspiration des émissions dues à des fuites au niveau des portes du four. Acheminement de l’air aspiré vers l’air de combustion des batteries du four;
Utilisation de gaz combustibles à teneur en soufre maintenue en dessous de 0,8 g S/m³ afin de limiter les émissions de SO2.
Réduction des émissions de NOx liées au chauffage du four, par alimentation d’air en plusieurs étapes et remise en circuit interne/externe des gaz de fumées;
Emploi de matériau (pierres réfractaires) à très bonne conductibilité thermique pour les parois chauffantes;
Captation et épuration des émissions au cours du défournement du coke.
Refroidissement du coke
Mise en oeuvre de la technique de refroidissement à sec du coke, comprenant notamment:
Humidification du coke séché à froid afin de limiter les dégagements de poussière lors des transferts;
Dépoussiérage du poste de transfert du coke;
Dépoussiérage du gaz excédentaire au moyen de filtres à manches;
Génération de gaz inerte en remplacement du gaz de refroidissement, sur la base de gaz pauvre en soufre;
Mise en oeuvre de mesures de réduction des émissions en cas d’extinction par voie humide, consistant par ex. à doter les tours d’extinction de chicanes.
Traitement du coke
Mise en place d’installations de transport du coke en construction fermée;
Exécution de la station de criblage du coke en version fermée;
Captation et épuration des poussières émises, par ex. sur les silos de préstockage, les lignes de criblage, les broyeurs, les bandes de transfert, etc.;
Installations d’humidification du coke en aval du refroidissement par voie sèche, afin de limiter les dégagements de poussières aux points de transfert du coke.
Ateliers de traitement des gaz et des produits du charbon
Emploi de systèmes/de joints d'étanchéité efficaces pour les pompes, les appareils de robinetterie et les brides;
Montage de reniflards sur les réservoirs, les joints hydrauliques etc., et renvoi des vapeurs vers la conduite d’aspiration du gaz brut;
Conduite d’installations de production de H2SO4 avec dispositif de filtrage des effluents gazeux et unités de lavage des gaz pour réduire le plus possible les émissions de SO2/SO3.
Traitement des eaux usées (à ce sujet, voir également les dossiers «Assainissement " et «Constructions mécaniques, ateliers, chantiers navals»)
Installations de strippage en amont avec addition d’alcalis (par ex. soude caustique) en vue de la réduction des charges de composés d’ammonium fixes dans les eaux de procédé de la cokerie;
Mise en place de postes de traitement des eaux usées à plusieurs étages biologiques, y compris étage de nitrification/dénitrification pour l'élimination de composés de l’azote dans les eaux résiduaires de la cokerie.
Protection des sols et des cours d’eaux
Séparation du système d'évacuation des eaux provenant des toitures et des routes de celui des installations de traitement de gaz et des produits du charbon;
Installation dans des cuvelages de tous les réservoirs et appareillages fonctionnant avec des substances à risques;
montage de collecteurs dirigeant les eaux vers le poste d'épuration biologique par ex.;
Montage des citernes de façon à pouvoir en surveiller le fond, par ex. sur des semelles filantes, mise en place de protections contre le surremplissage;
Utilisation de matériaux adaptés et protection externe contre la corrosion, de façon à améliorer notablement la disponibilité des composants de l’installation;
Lutte contre le bruit
Mesures de lutte à la source, par ex. encoffrement de machines, de pompes, etc.;
Mesures d’insonorisation des locaux: construction massive, doubles cloisons, recours à des dispositifs antivibration, à des revêtements absorbants;
Aménagement d'écrans acoustiques;
Essais individuels pour chaque source sonore, quant aux nuisances sur le lieu de travail et aux émergences au voisinage des installations.
Les mesures
Lors de la mise en place d’une nouvelle cokerie, les coûts imputables à la protection de l’environnement représentent env. 30 à 40% de l’investissement total.
La sécurité de fonctionnement et la disponibilité des systèmes relevant de la protection de l’environnement dépendent de la qualification du personnel servant, comme pour tout le reste des installations d’ailleurs. Le personnel devra donc bénéficier d’une bonne formation et initiation pour être en mesure de conduire les installations dans les règles de l’art.