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Jean TEISSIÉ, Diego DE BOURGUES & François BAUTIN
LES NO X
Les oxydes d’azote produits par la combustion varient dans de fortes proportions
suivant la nature du charbon et la température de combustion. La littérature spécialisée cite les chiffres de 0,4 (Japon) à 1 g/m
3 (Indonésie) de fumée pour les centrales de la zone APEC (Coal Information 2000). Sachant que l’on a en moyenne 9,2 m
3
de fumée par kilo de charbon brûlé, l’émission est comprise entre 3,7-9,2 kg de NO x
par tonne de charbon suivant les conditions de combustion. On peut rapporter leur
teneur moyenne de 6,5 kg/t aux 4,3 Gt consommées, pour quantifier ces rejets, ce
qui donne 28 Mt de NO x . En moyenne le charbon contribuerait à 5% du total des
émissions, biomasse comprise (AIE). La formation de NO x peut être réduite par
maintien de la température du foyer à moins de 1300°C (un des avantages des lits
fluidisés qui fonctionnent à 850-950°C) et par l’utilisation de brûleurs à bas NO x qui
limitent au minimum l’oxygène nécessaire à la combustion. Des filtres peuvent
aussi compléter l’épuration des fumées (procédé Desonox) dans les centrales les
plus récentes. Les moyens technologiques existent donc pour diminuer les émissions actuelles. En conséquence, des taux d’émission standard ont été définis par
les membres de l’APEC pour les nouvelles centrales. Ces taux varient de 145 mg/nm
3
(Finlande) à 800 (Portugal) en fonction des possibilités industrielles locales.
LE SO 2
Le charbon contient du soufre sous forme minérale (pyrite, sulfates) et organique
qui, lors de la combustion, se combine à l’oxygène et se retrouve partiellement dans
les fumées sous forme de SO 2 et SO 3 . 1% de soufre correspond à 20 kg de SO 2 par
tonne de charbon, laquelle dégage 10 000 m
3 de gaz de combustion. Chaque % de
soufre correspond donc à une concentration maximale (une partie est combinée
à l’état solide sous forme de sulfate) de 2200 mg/m
3 . On estime à 35 Mt la quantité d’acide sulfurique (sous forme de SO x ) émise par les centrales charbon, soit la
moitié des rejets des usines d’acide sulfurique. Rapportées aux 2,2 Gt de charbon
brûlées en centrale, ces 35 Mt représentent une concentration de 1600 mg/m
3 de
fumée. Sur ces bases le total charbon consommé rejetterait 70 Mt de SO x .
Depuis le « clean air act » (1971), des directives limitant les rejets ont été adoptées
pour les nouvelles centrales électriques en raison du risque présumé de pluies acides. Ces directives varient suivant les pays (tableau IX ).
Une des premières conséquences de ces limites a été la recherche d’approvisionnement en charbon à bas taux de soufre, pratiquement moins de 1%. On a ainsi vu
les exploitations des Appalaches, où le charbon est soufré, quasiment disparaître
alors que l’Ouest américain connaissait un développement considérable.
La deuxième conséquence est la mise en œuvre de procédés d’élimination du soufre des gaz de combustion (« flue gas desulfuration »). Le principe de ces procédés est la réaction du SO 2 sur les alcalins (ou alcalino-terreux), souvent le calcium
sous forme de calcaire ou de dolomie, pour produire un sulfate solide (SO 4 Ca par
Jean TEISSIÉ, Diego DE BOURGUES & François BAUTIN
LES NO X
Les oxydes d’azote produits par la combustion varient dans de fortes proportions
suivant la nature du charbon et la température de combustion. La littérature spécialisée cite les chiffres de 0,4 (Japon) à 1 g/m
3 (Indonésie) de fumée pour les centrales de la zone APEC (Coal Information 2000). Sachant que l’on a en moyenne 9,2 m
3
de fumée par kilo de charbon brûlé, l’émission est comprise entre 3,7-9,2 kg de NO x
par tonne de charbon suivant les conditions de combustion. On peut rapporter leur
teneur moyenne de 6,5 kg/t aux 4,3 Gt consommées, pour quantifier ces rejets, ce
qui donne 28 Mt de NO x . En moyenne le charbon contribuerait à 5% du total des
émissions, biomasse comprise (AIE). La formation de NO x peut être réduite par
maintien de la température du foyer à moins de 1300°C (un des avantages des lits
fluidisés qui fonctionnent à 850-950°C) et par l’utilisation de brûleurs à bas NO x qui
limitent au minimum l’oxygène nécessaire à la combustion. Des filtres peuvent
aussi compléter l’épuration des fumées (procédé Desonox) dans les centrales les
plus récentes. Les moyens technologiques existent donc pour diminuer les émissions actuelles. En conséquence, des taux d’émission standard ont été définis par
les membres de l’APEC pour les nouvelles centrales. Ces taux varient de 145 mg/nm
3
(Finlande) à 800 (Portugal) en fonction des possibilités industrielles locales.
LE SO 2
Le charbon contient du soufre sous forme minérale (pyrite, sulfates) et organique
qui, lors de la combustion, se combine à l’oxygène et se retrouve partiellement dans
les fumées sous forme de SO 2 et SO 3 . 1% de soufre correspond à 20 kg de SO 2 par
tonne de charbon, laquelle dégage 10 000 m
3 de gaz de combustion. Chaque % de
soufre correspond donc à une concentration maximale (une partie est combinée
à l’état solide sous forme de sulfate) de 2200 mg/m
3 . On estime à 35 Mt la quantité d’acide sulfurique (sous forme de SO x ) émise par les centrales charbon, soit la
moitié des rejets des usines d’acide sulfurique. Rapportées aux 2,2 Gt de charbon
brûlées en centrale, ces 35 Mt représentent une concentration de 1600 mg/m
3 de
fumée. Sur ces bases le total charbon consommé rejetterait 70 Mt de SO x .
Depuis le « clean air act » (1971), des directives limitant les rejets ont été adoptées
pour les nouvelles centrales électriques en raison du risque présumé de pluies acides. Ces directives varient suivant les pays (tableau IX ).
Une des premières conséquences de ces limites a été la recherche d’approvisionnement en charbon à bas taux de soufre, pratiquement moins de 1%. On a ainsi vu
les exploitations des Appalaches, où le charbon est soufré, quasiment disparaître
alors que l’Ouest américain connaissait un développement considérable.
La deuxième conséquence est la mise en œuvre de procédés d’élimination du soufre des gaz de combustion (« flue gas desulfuration »). Le principe de ces procédés est la réaction du SO 2 sur les alcalins (ou alcalino-terreux), souvent le calcium
sous forme de calcaire ou de dolomie, pour produire un sulfate solide (SO 4 Ca par