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Ce TFE a pour but d’analyser le réseau vapeur de l’usine ArcelorMittal de Tilleur (Belgique) afin d’identifier les sources de problèmes que le réseau a subi. Les problèmes en question se sont produits suite au changement de la source de vapeur du réseau. Avant ce changement, le réseau était alimenté en vapeur surchauffée de 20 K et à 13-14 barA produite en récupérant les gaz de cokeries du haut-fourneau de Seraing. Suite à la fermeture de ce dernier, le réseau est désormais alimenté en vapeur saturée à 13 barA produite à l’aide de chaudières de location.
Le travail est constitué d’analyses visant à identifier la/les source(s) des problèmes en question sur base de mesures prises dans l’usine. Elles montrent que le changement de l’état de la vapeur à proprement parler ne pose pas de problèmes à l’exception d’une légère réduction du débit maximal d’un utilisateur. En revanche, elles établissent que le débit maximal que les chaudières sont capables de fournir est inférieur à la consommation maximale de l’usine. On en a conclu que ce déséquilibre entre consommation et production de vapeur est la cause des problèmes constatés.
Au terme de ce travail, les solutions proposées pour résoudre les problèmes dus au déséquilibre entre production et consommation consistent à diminuer ou arrêter le chauffage des halls à la vapeur et arrêter une chaudière dans le cas où on arrête complètement le chauffage des halls à la vapeur. Les solutions suggérées aux problèmes dus au changement d’état de la vapeur consistent entre autre à changer certaines vannes de régulation de manière à ce qu’elles soient adaptées à la vapeur actuellement fournie au réseau.

Vapeur --- Réseau --- Usine --- industrie --- mélange diphasique --- Ingénierie, informatique & technologie > Energie

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Power-to-Fuel” is a process for generating fuels from CO2, which is produced as a waste in industrial and power plants. Oxygen (O2) and hydrogen (H2) are made through electrolysis of water by using the excess electricity from renewable energies. Hydrogen and carbon dioxide then become the initial gases for both the production of methane and/or methanol as well as other high-grade products. The thesis work is focused on the design of the methanol production unit.

Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie chimique

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L’objectif de ce travail de fin d’étude est d’étudier deux solutions possibles afin de diminuer le coût de l’énergie électrique produite par les centrales CSP (Concentrated Solar Power) de type tour solaire. Ces deux optimisations potentielles sont liées au récepteur solaire de la tour. Une d’entre elles est envisagée à court terme : il s’agit de substituer le matériau actuel constituant les tubes du récepteur par un matériau pouvant supporter des flux solaires absorbés plus importants, ce qui permettrait, pour une même puissance absorbée, de réduire la surface du récepteur et donc, potentiellement, son coût. L’optimisation à long terme consiste, quant à elle, à accroître la température du fluide caloporteur en sortie du récepteur solaire à 730 °C, permettant, via un cycle CO2 supercritique sous-jacent, d’augmenter le rendement du cycle producteur d’électricité. Cependant, le fluide actuel se dégrade à 600 °C et le matériau actuellement utilisé pour constituer les tubes du récepteur ne possède pas les propriétés mécaniques nécessaires pour supporter cet accroissement de température. Une nouvelle combinaison fluide-matériau doit donc être considérée.
Diverses études ont été menées dans le cadre de l’optimisation à court terme, avec, entre autres, une analyse de durée de vie en fluage de deux alliages de nickel prometteurs pour cette application. En réalisant cette analyse pour différents flux absorbés, cette analyse a montré que l’alliage de nickel renforcé par précipitation (H282) générait davantage de dommages en fluage que l’alliage renforcé par solution solide (H230), malgré qu’il possède une résistance au fluage accrue. Cela vient du fait de son manque de ductilité dû à la présence de précipités, générant d’importantes concentrations de contraintes, ayant pour origine la dilatation des tubes du récepteur.
Sur base de critères bien définis, quatre fluides et quatre matériaux ont été retenus comme prometteurs dans le cadre de l’optimisation à long terme du récepteur. Pour les fluides, il s’agit de trois sels fondus : le NaCl-MgCl2, le NaCl-KCl-ZnCl2 et le Li2CO3-Na2CO3-K2CO3 ainsi que du zinc fondu. Pour les matériaux, deux sont des alliages de nickel : le 740H et le H282, un est un carbure de silicium de la famille des céramiques : l’Hexoloy SiC et le quatrième est un alliage réfractaire : le Mo-30W. Sur base d’un modèle simplifié, il a été calculé qu’un rendement global théorique fluctuant entre 43,05 % et 45,85 % pourrait être atteint en combinant deux de ces différents fluides et matériaux.

CSP --- récepteur solaire --- futur --- cycle sCO2 --- Ingénierie, informatique & technologie > Energie

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In the industrial world, the use of sensors is an important part of many processes. These are used to measure the different system variables that determine the conditions under which these systems are located. They are also used to regulate these different variables in the best way possible in order to increase performance and process-related safety. Unfortunately, all measurements made by sensors are subject to errors that can have many causes. These errors may be related to sensor wear, the conditions in which they are located, improper use of the sensors as well as incorrect reading of the operators or loss of information with signal transfer and processing.

These measurement errors can have a huge impact on a fibreglass manufacturing process since the conditions inside the furnace, in which the melting of glass raw materials takes place, must be fully known and regulated. Indeed, the smallest deviation from the ideal conditions can lead to breakages at the bushings. This represents, by adding all the breaks, a significant loss of time and money.

In this work, a data validation and reconciliation process was initiated to improve the measurements in the mass balance in one of the furnaces at the Battice plant. This process allows to get closer to the real values by taking into account the uncertainties of the different sensors. Indeed, in this work, some values have been reconciled. Dans le monde industriel, l'utilisation de capteurs est une part importante de nombreux procédés. Ceux-ci sont utilisés pour mesurer les différentes variables des systèmes qui permettent de connaître les conditions dans lesquelles se trouvent ces systèmes. Ils servent aussi à réguler au mieux ces différentes variables afin d’augmenter les performances ainsi que la sécurité liée aux procédés. Malheureusement, toutes les mesures effectuées par des capteurs sont entachées d'erreurs pouvant avoir de nombreuses origines. Ces erreurs peuvent être liées à l'usure des capteurs, aux conditions dans lesquelles ils se trouvent, à la mauvaise utilisation de ceux-ci, ainsi qu'à une mauvaise lecture des opérateurs ou une perte d'information avec le transfert et traitement du signal.

Ces erreurs de mesures peuvent avoir un énorme impact sur un processus de fabrication de fibre de verre, étant donné que les conditions à l'intérieur du four dans lequel se passe la fusion des matières premières en verre, doivent être parfaitement connues et régulées. En effet, la plus petite déviation par rapport aux conditions idéales peut entrainer une casse aux filières. Ce qui représente, en additionnant toutes les casses, une perte importante de temps et d'argent.

Dans ce travail, un processus de validation et de réconciliation de données a été initié afin d'améliorer les mesures présentes dans le bilan de masse d'un des fours de l'usine de Battice. Ce processus permet de se rapprocher des valeurs réelles en tenant compte des incertitudes des différents capteurs. En effet, dans ce travail, certaines valeurs ont pu être réconciliées.

Fibreglass --- Reconciliation and validation process --- Furnace --- Mass balance --- Fibre de verre --- Procédé de validation et de réconciliation --- Four --- Bilan de masse --- Ingénierie, informatique & technologie > Ingénierie chimique