Traitement de l'eau brute : élimination des matières en suspension

République Tunisienne et Ministère de l'Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique

• Institut Supérieur des Sciences Appliquées et de Technologie de Sousse
• Département Génie Électronique
• Rapport de stage de fin d'études en Electronique, Electrotechnique et Automatique

Présentation du Stage

• Réalisation d'un projet de fin d'études sur l'optimisation de la commande d'une station de traitement d'eau d'osmose inverse pour circuit des chaudières dans un cycle combiné
• Encadré par M. Saoudi Abderrazek et M. Fruigi Ali

Remerciements

• Remerciements à Dieu, aux encadrants, aux enseignants du département d'électronique et à la famille
• Dédicace du travail à la mère, au père et à la sœur

Table des Matières

• Introduction générale
• Chapitre I : Société d'accueil, centrale électrique de Sousse et étude du poste d'osmose inverse
• Chapitre II : Description fonctionnelle de l'unité de traitement d'eau basée sur le principe d'osmose inverse
• Chapitre III : Optimisation de la commande par PLC à haute performance, stratégie de programmation sous l'environnement TIA Portal
• Chapitre IV : Développement d'une solution de contrôle basée sur la synchronisation des tâches

Chapitre I : Société d'accueil

• Présentation de la centrale électrique de Sousse
• Cycle thermique et cycle combiné
• Étude du poste d'osmose inverse

Chapitre II : Description fonctionnelle de l'unité de traitement d'eau

• Principe d'osmose et d'osmose inverse
• Membres : constitution et assemblage en modules
• Traitements d'eau brute, rinçage, commande par automate programmable, chaînes de filtration et d'osmose inverse

Chapitre III : Optimisation de la commande par PLC

• Présentation de l'automate programmable industriel (API)
• Contrôleur Saia PCD Classic et nouveau PLC Siemens
• Migration vers Siemens SIMATIC 1500
• Présentation du logiciel TIA Portal V15

Chapitre IV : Développement d'une solution de contrôle

• Programmation de l'automate avec STEP7

• Gestionnaire de projets SIMATIC Manager

• Création d'un projet et configuration d'une station de travail

• Adressage des E/S, enregistrement et compilation de la configuration matérielle### Énergie Électrique et Automatisation

• Les besoins en énergie électrique sont actuellement couverts à 65 % par des centrales thermiques à combustibles fossiles.

• Les centrales thermiques anciennes doivent améliorer leurs performances pour répondre aux besoins futurs.

La Centrale Électrique de Sousse

• La centrale électrique de Sousse comprend deux unités de production notées A et B fonctionnant d’une façon indépendante.
• La centrale électrique de Sousse utilise des séquences et des étapes prédéfinis pour décrire tout un processus.
• Le fonctionnement d’une centrale électrique nécessite la maitrise des différentes techniques telles que les sciences énergétiques, la mécanique, l’automatique et l’électricité.

Le Cycle Thermique

• Le cycle thermique est destiné à produire de l’énergie électrique en utilisant la chaleur dégagée par la combustion de deux combustibles principaux, à savoir le fuel lourd n°2 et le gaz naturel.
• Le cycle thermique de Sousse est équipé de deux tranches à cycle vapeur classique de puissance de base 150MW chacune.
• Le cycle thermique produit de l’énergie électrique à partir d’un combustible tel que le carburant (fuel-oil), le gaz ou le charbon.

Le Cycle Combiné

• Le cycle combiné représente une des meilleures solutions pour la réhabilitation des centrales thermiques.
• Il existe divers moyens pour coupler une turbine à gaz avec un cycle de vapeur existant.

Principe Générale de Fonctionnement du Cycle Thermique

• Un cycle thermique produit de l’énergie électrique en utilisant la chaleur dégagée par la combustion d’un combustible.
• Le cycle thermique de Sousse est destiné à produire de l’énergie électrique en utilisant la chaleur dégagée par la combustion de deux combustibles principaux, à savoir le fuel lourd n°2 et le gaz naturel.
• Chaque tranche constitue une unité de production d’électricité par la conversion de l’énergie chimique d’un combustible en électricité, il est donc nécessaire de passer par d’autres conversions intermédiaires telles que les énergies calorifique et mécaniques selon trois étapes importantes.### Cycle Thermique
• Le cycle thermique utilise l'eau brute de la SONEDE comme source primaire pour produire de l'électricité.
• L'eau passe par un poste d'osmose inverse puis par le poste de déminéralisation.
• L'énergie électrique est produite au moyen de la vapeur d'eau qui circule suivant un cycle fermé.
• La source chaude est les gaz provenant de la combustion et la source froide est l'eau de mer.

Principe du Circuit Eau Vapeur

• La vapeur provenant du corps BP de la turbine pénètre dans le condenseur où la pression décroît tout près du vide absolu.
• Des pompes d'extraction refoulent de l'eau du condenseur jusqu'à la bâche alimentaire à travers trois réchauffeurs BP.
• L'eau est aspirée par trois pompes alimentaires et est envoyée vers les réchauffeurs HP5 et HP6.

Cycle Combiné (Etape B)

• Le cycle combiné CC permet un gain d'énergie et une augmentation du rendement par une consommation réduite en combustible.
• Le cycle combiné fonctionne en cycle ouvert ou en cycle fermé.
• En cycle ouvert, les gaz d'échappement des deux turbines à gaz sont rejetés vers l'atmosphère.
• En cycle fermé, les gaz d'échappement sont renvoyés vers les chaudières de récupération pour chauffer l'eau qui va servir de fluide moteur pour la turbine à vapeur.

Principe du Circuit Eau Vapeur dans le Cycle Combiné

• L'eau déminéralisée est transformée en vapeur grâce aux calories récupérées des gaz chauds.
• L'eau sortante du condenseur à une température de 31.3°C est pompée vers le réchauffeur situé en haut du récupérateur.
• L'eau passe ensuite dans le dégazeur où on injecte l'hydrogène pour éviter la formation de l'eau oxygénée.

Etude du Poste d'Osmose Inverse

• Le phénomène d'osmose est basé sur le principe fondamental de l'équilibre.
• L'osmose inverse est une technique moderne pour traiter les eaux de mer, les eaux saumâtres ou les eaux domestiques distribuées par les réseaux de canalisations.
• Le procédé d'osmose inverse consiste à placer de l'eau concentrée et de l'eau diluée, séparées par une membrane dans un récipient commun.

Poste d'Osmose Inverse

• Le poste d'osmose inverse comprend plusieurs équipements : réservoir eau brute, filtres à sables, filtres à charbon actif, réservoirs d'eau filtrée, chaînes osmose inverse, bâche intermédiaire, réservoir eau osmosée, réservoirs de dosage FeCL3, réservoirs de dosage DEQUEST, réservoir de rinçage perméateurs, réservoir de nettoyage chimique.
• Le traitement d'eau brute comprend la mise sous pression, la mesure de la conductivité, la surveillance de la teneur en chlore, la coagulation, la filtration mécanique, la filtration à charbon actif, la mise en osmose inverse.