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Réduction énergétique des fours à arcs électriques : la solution EMPERE

09 Juin. 20

EMPERE est une solution développée par la division industrie de SPIE Industrie & Tertiaire à destination de la filière métallurgie. Développée depuis les années 1980 en partenariat avec des acteurs comme ArcelorMittal, elle a pour but de réduire la consommation en énergie des fours à arcs.

La filière ferraille utilise des fours à arcs pour fondre sa matière recyclée. L’énergie consommée par un four à arcs est de l’ordre de 350 à 500 kWh par tonne d’acier produit. L’énergie électrique représente 60% de l’apport de puissance du procédé. Viennent ensuite l’énergie chimique et l’énergie fossile.

Ces fours à arcs sont composés d’une cuve réfractaire qui accueille la ferraille et d’électrodes de carbone. Une forte tension est appliquée entre les électrodes qui créent un arc électrique venant fondre le métal.

Le système EMPERE intervient sur le pilotage de ces électrodes. En fonction de paramètres mesurés au sein de l’installation, comme les tensions en entrée et en sortie des transformateurs, les puissances actives et réactives et les données du process, EMPERE régule le système et permet un meilleur maintien de l’arc électrique et une amélioration du contrôle de la position des électrodes dans le bain de métal en fusion. Grâce à ce système, la consommation électrique et l’usure des électrodes sont maitrisées et la durée de fusion de la ferraille est optimisée. Cela permet une réduction de l’ordre de 1 800 tonnes de CO2 par four et par année, soit l’équivalent de 900 voitures parcourant 20 000 km chacune.

Si nous prenons l’exemple d’un four de 100 tonnes ayant une capacité de production 900 000 tonnes par an, cela correspond à :

  • Une réduction de la consommation énergétique (15 kWh / tonne d’acier)
  • Une augmentation de la puissance active (diminution des pertes réactives)
  • Une réduction de l’usure des électrodes (0.2 kg / tonne d’acier)
  • Une réduction du temps de fusion de 3 % à 10 %

SPIE a également un rôle de conseil auprès de ses clients et propose un accompagnement sur le projet dans sa globalité, de la phase pré-étude à la phase mise en service. Les équipes interviennent sur le dimensionnement de l’ensemble des installations en lien avec les fours à arcs comme par exemple les transformateurs en amont des fours ou encore l’analyse du réseau électrique de l’usine, donnée essentielle pour estimer le niveau de performance de l’installation finale.

EMPERE s’intègre dans la stratégie numérique de SPIE en proposant les dernières technologies en termes de mise en service, de reporting et d’outils d’optimisation. Le support technique assiste les clients en temps réel avec la possibilité de se connecter à distance sur les installations pour permettre un dépannage à distance.

Dans une démarche d’amélioration continue, les équipes SPIE travaillent en collaboration avec les acteurs de la filière afin de comprendre leurs problématiques et améliorer le système, que ce soit sur la performance, l’ergonomie, ou la maintenabilité de la solution. C’est cette relation de confiance qui a fait la réussite de la solution avec plus de 300 systèmes installés à travers le monde.

Aujourd’hui, SPIE travaille sur une nouvelle génération du système permettant la régulation des fours à arcs dans d’autres types d’industrie comme le verre ou le ferromanganèse, un nouveau challenge pour les équipes qui continuent à perfectionner le système EMPERE au quotidien.

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