nakkat

Groupe OCP
Complexe industriel Jorf Lasfar
Direction Exécutive de développement industriel chimie
Pilotage et planification de la
demande énergétique de JFC
3&4
Sponsor :
M. Amine KAF
2016
Manager :
M. Younes DHIBA
Réalisé par :
Mlle. Imane AMRI

Rapport de projet d’intégration:Pilotage et planificationde la demande énergétique à JFC3&41
Table des matières
Liste des figures :..................................................................................................................3
Liste des tableaux.................................................................................................................4
Liste des abréviations : .........................................................................................................5
Remerciement :....................................................................................................................6
Fiche d’objectifs :.................................................................................................................7
Introduction :.......................................................................................................................8
Chapitre 1 : Etude de l’architecture du réseau électrique ......................................................10
1 Introduction :................................................................................................................11
2 Réseau amont 225KV/60KV :.........................................................................................11
2.1 Poste général de distribution :...................................................................................11
2.2 Le poste de distribution et d’échange :.......................................................................12
2.3 Continuité de service et stabilité de réseau :................................................................13
2.3.1 Stabilité dynamique : .......................................................................................13
2.3.2 Stabilité transitoire :.........................................................................................14
2.3.3 Protections du réseau amont :............................................................................14
3 Réseau de distribution de JFC3&4 :.................................................................................16
3.1 Le Poste de transformation des JFC3&4 :..................................................................16
3.2 Le réseau 10kV :....................................................................................................17
3.3 Le réseau BT : .......................................................................................................18
4 Conclusion :.................................................................................................................19
Chapitre 2 : Etude de la cogénération électrique locale de JFC 3et 4......................................20
1 Introduction :................................................................................................................21
2 Le système decogénération et technologie installée :..........................................................21
2.1 Turbine à vapeur : ..................................................................................................21
2.2 Alternateur :..........................................................................................................22
2.3 Condenseur :.........................................................................................................22
2.4 Poste d’huile de graissage :......................................................................................23
3 Réseau de vapeur : ........................................................................................................23
3.1 Le circuit :.............................................................................................................23
3.2 Les consommateurs de la vapeur :.............................................................................24
3.2.1 La vapeur MP :...............................................................................................25
3.2.2 La vapeur BP :................................................................................................25
4 Le pilotage de la cogénération :.......................................................................................26
4.1 Réglage de la tension : ............................................................................................26
4.2 Réglage de la vitesse :.............................................................................................27

4.3 La procédure de démarrage et les différents modes :....................................................27
4.3.1 Start-up :........................................................................................................27
4.3.2 La synchronisation :.........................................................................................30
4.3.3 Fonctionnement normal :..................................................................................32
5 Systèmes d’ilotage et différents inter-trips/interlocks :........................................................33
5.1 L’ilotage : .............................................................................................................33
5.2 Les inter-trips du groupe GTA :................................................................................34
5.3 Les permissives :....................................................................................................34
6 Etude comparative des systèmes decogénération de la plateforme :......................................36
6.1 La technologie : .....................................................................................................36
6.2 Circuit de vapeur :..................................................................................................36
6.3 Liaison GTA avec le poste :.....................................................................................38
7 Conclusion :.................................................................................................................44
Chapitre 3 : Planification et pilotage de la consommation de l’énergie....................................45
1 Introduction :................................................................................................................46
2 Le bilan énergétique : ....................................................................................................46
2.1 Description du simulateur :......................................................................................46
2.2 Fonctionnalités du simulateur :.................................................................................48
3 La planification de la vapeur au sein des JFCs : .................................................................49
3.1 Le consommateur potentiel : ....................................................................................49
3.2 Arrêt programmé :..................................................................................................50
3.3 La planification :....................................................................................................53
4 Le pilotage de la demande énergétique : ...........................................................................56
4.1 Les scénarios de perte d’énergie possibles :................................................................57
4.2 Les scénarios de perte réels :....................................................................................59
5 Solution proposée :........................................................................................................61
5.1 Le réseau d’échange de vapeur HP :..........................................................................61
5.2 Le centre de dispatching de la vapeur HP :.................................................................62
5.2.1 Le réseau de vapeur d’IMACID :.......................................................................63
5.2.2 Réseau de vapeur de JFCV et PMP :...................................................................64
5.2.3 Réseau de vapeur de MP3&4 :...........................................................................65
5.2.4 Logigramme de l’opération d’échange de la vapeur HP.........................................66
5.3 Les scénarios d’échange de la vapeur HP : .................................................................68
5.4 Etude économique de la solution :.............................................................................69
6 Conclusion :................................................................................................................71
Conclusion Générale :.........................................................................................................72
Documents et références : ...................................................................................................73
Annexe:.............................................................................................................................74

Liste des figures :
Figure 1 : Schéma du poste électrique 225 KV.........................................................................12
Figure 2 : Schéma du poste de distribution et d’échange............................................................13
Figure 3 : Schéma du poste 60KV /10KV des JFCS..................................................................17
Figure 4 : Schéma du modèle de cogénération deJFC...............................................................23
Figure 5 : Schéma du circuit de vapeur deJFC.........................................................................24
Figure 6 : Schéma de la boucle de régulation de la tension.........................................................26
Figure 7 : Schéma de la boucle de régulation de la tension.........................................................27
Figure 8 : Logigramme de start-up.........................................................................................29
Figure 9 : Logigramme de la synchronisation ..........................................................................31
Figure 10 : Logigramme du fonctionnement normal .................................................................32
Figure 11 : Schéma des scénarios de l'ilotage...........................................................................33
Figure 12 : Schéma du circuit de vapeur de PMP et JFCV .........................................................37
Figure 13 : Schéma du circuit de vapeur d’IMACID.................................................................37
Figure 14 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de JFCV & PMP........38
Figure 15 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste d’IMACID ................39
Figure 16 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de MP3&4 ................39
Figure 17 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de JFCs.....................40
Figure 18 : Graphe de l’échange d’énergie réactive entre AFC et PDE ........................................41
Figure 19:le jeu de barre 2 du PDE ........................................................................................41
Figure 20:Image du simulateur réalisé ....................................................................................47
Figure 21 : Image de la feuille des cadences des ateliers...........................................................48
Figure 22 : la liste glissante dusimulateur...............................................................................49
Figure 23 : Graphe du pourcentage de la consommation de la vapeur..........................................50
Figure 24 : Graphe de la durée totale /scénario.........................................................................59
Figure 25 : Graphe de l’énergie perdue MWh/scénario..............................................................59
Figure 26 : Graphe de la puissance produite /scénario ...............................................................60
Figure 27 : Graphe de la durée totale /scénario.........................................................................61
Figure 28 : Réseau d'échange de vapeur HP de la plateforme Jorf Lasfar .....................................62
Figure 29 : Schéma de circuit de vapeur d’IMACID .................................................................64
Figure 30 : Schéma du réseau de vapeur de JFCVet PMP..........................................................65
Figure 31:Schéma du réseau de vapeur de MP3&4...................................................................66
Figure 32:Logigramme d’échange de la vapeur avec IMACID et MP3&4....................................67
Figure 33:Image d’un cas des scénarios d’échange de Vapeur HP possible entre AFC, IMACID et
M3&4................................................................................................................................69

Liste des tableaux
Tableau 1 : Tableau des protections du réseau desservant les JFCs..............................................14
Tableau 2 : Tableau des caractéristiques des transformateurs 60KV/10 KV..................................17
Tableau 3 : Caractéristiques des transformateurs MT/BT...........................................................19
Tableau 4 : Nombre des transformateurs MT/BT par atelier.......................................................19
Tableau 5 : Tableau de la consommation spécifique de la vapeur MP..........................................25
Tableau 6 : Tableau de la consommation spécifique de la vapeur BP...........................................25
Tableau 7 : Tableau des inter-trips du groupe turbo alternateur...................................................34
Tableau 8 : Tableau des conditions de démarrage.....................................................................35
Tableau 9:tableau de besoin de l’énergie réactive par atelier ......................................................42
Tableau 10 : Tableau comparatif des types decompensation......................................................43
Tableau 11:Tableau de la consommation électrique et de la vapeur d’un échelon de concentration...50
Tableau 12: Tableau des étapes de lavage d’un échelon de concentration.....................................51
Tableau 13: Tableau de la consommation d’énergie/étape..........................................................51
Tableau 14:Tableau de gain en puissance produite ...................................................................52
Tableau 15: Tableau du gain total en énergie...........................................................................53
Tableau 16: Tableau des tarifs du MWH/tranche horaire ...........................................................53
Tableau 17: Tableau de planification dans les HP et les HPL .....................................................55
Tableau 18: Tableau de planification dans les HC et les HP.......................................................55
Tableau 19: Tableau de planification dans les HP et les HPL .....................................................55
Tableau 20:Tableau de planification dans les HC et les HP........................................................56
Tableau 21: Tableau comparatif des gains des deux planifications ..............................................56
Tableau 22: Scénarios de perte de vapeur possible....................................................................57
Tableau 23: Tableau de la durée totale des scénarios réels .........................................................58
Tableau 24: Tableau de la durée totale cumulée /scénario..........................................................58
Tableau 25: Tableau comparatif de l’énergie perdue avec et sans échange....................................62
Tableau 26: Tableau présentatif de l’échange de vapeur avec IMACID.......................................63
Tableau 27: Tableau présentatif de l’échange de vapeur avec JFCV/PMP ...................................65
Tableau 28: Tableau des scénarios de l’échange de la vapeur HP................................................68
Tableau 29: Tableau des prix des équipements.........................................................................70

Liste des abréviations :
OCP Office cherifien de phosphate
JFC Jorf Fertilizers Company
ONEE Office National de L’électricité et de l’eau Potable
UCS Unit Control System
PLC Programmable Logic Controller
GPS Global Positioning System
HP Haute Pression
MP Moyenne Pression
BP Basse Pression
SG Speed Governor
GEP Generator Excitation Panel
PDE Poste de Distribution et d’Echange
PGD Poste Généralde distribution
ODI Owner Direct Investment
ONAN Oil Natural Air Natural
ONAF Oil Natural Air Forced
GSU Generator Stand Up
NO Normally Open
SAP Sulfuric Acid Plant
PAP Phosphoric Acid Plant
OSBL Outside Battery Limit
DAP Diammonium de phosphate
MT Moyenne tension
BT Basse Tension
MCC Motor Control Center
GTA Groupe Turbo-Alternateur
TMH Tonne Mono-Hydrate
JPH Jorf Phosphate Hub

Remerciement :
Il nous est toujours agréable de s’acquitter d’une dette de reconnaissance envers
les personnes dont la présence rend la période d’intégration une occasion pour
apprendre, découvrir et s’épanouir dans le monde du travail grâce à leur soutien
et leur aide.
Je suis particulièrement reconnaissante envers M. Amine KAF, Vice-président
Développement Industriel Chimie à Jorf Lasfar, à qui j’adresse mes
remerciements les plus sincères pour la confiance qu’il m’a témoignée durant
cette période.
Mes remerciements les plus distingués s’adressent à M. Hicham AYAD,
Directeur du Centre d’Expertise Technique Chimie qui m’a été d’une aide très
précieuse et bien particulière pour son assistance considérable et ses précieuses
orientations qui m’ont été grandement bénéfiques.
J’adresse également mes sincères remerciements à M.Tarik FKINICH,
Programme Leader Nouvelles Unités Intégrées Jorf Lasfar à M. Mohammed
GTATI, Directeur de l’entité Support Ingénierie, Commissioning et Interfaces
et M. Salaheddine FAKHER EL ABIARI, Portfolio Leader Extension
/Adaptation plateforme Jorf Lasfar, pour les renseignements qu’ils m’ont
procurés, leurs remarques fructueuses et leur suivi qui m’a aidée à m’améliorer
et à atteindre mes objectifs.
Mes vifs remerciements et ma reconnaissance s’adressent aussi à mon manager
M. Younes DHIBA pour l’intérêt qu’il a porté à ce travail tout au long de cette
période.
Je tiens enfin à exprimer ma profonde reconnaissance à tout le personnel de la
Direction Exécutive de Développement Industriel et à toute personne qui m’a
aidée et facilité mon intégration durant cette période.

Fiche d’objectifs :
 Etudier l’architecture du réseau électrique desservant les unités JFC3&4 :
o Réseau amont 225kV/60KV
o Poste de transformation propre au JFC3&4
o Réseau de distribution de JFC 3&4
o Continuité de service et stabilité du réseau
 Etudier la cogénération électrique locale de JFC 3&4 :
o Modèle de cogénération et technologie installée
o Circuit de vapeur MP liée à la cogénération
o Mode de pilotage de la cogénération (réglage actif de la tension et de la
fréquence)
o Système d’îlotage et différents inter-trip/interlock
o Etude comparative du système de cogénération entre les différentes unités de
production de la plateforme
 Etudier le bilan énergétique de l'entité de production JFC3&4 et sa liaison avec la
marche des différents consommateurs de vapeur.
 Proposer une planification de la demande énergétique des consommateurs potentiels
de vapeur qui devrait s'opérer dans l'usine.
 Identifier les scénarios de perte d'énergie à JFCs.
 Proposer une solution à mettre en œuvre pour piloter ces scénarios et minimiser les
pertes.
 Réaliser une étude économique de la solution proposée

Introduction :
Le management de l'énergie ou plus exactement la gestion de "l'actif énergie" est
devenu un véritable enjeu dans le milieu industriel. Mieux gérer son énergie
permet d'être plus compétitif, de répondre aux obligations financières et
réglementaires ainsi qu'aux contraintes environnementales.
Consciente de l’importance de l’énergie, l’OCP a lancé un programme
énergétique qui s’appuie sur trois piliers :
- Augmenter sa capacité de cogénération.
- Introduire des mesures de l’efficacité énergétique.
- Augmenter l’apport des énergies renouvelables.
Grâce à la cogénération, la plateforme Jorf Lasfar est capable d’avoir une
autonomie énergétique, surtout après la construction des quatre unités intégrées
(les ODIs) qui ont une capacité maximale de 66 MW chacune. Cette électricité ;
le moteur de notre activité industrielle ; se produit par la vapeur Haute pression
produite au niveau de l’atelier sulfurique par récupération de la chaleur de la
réaction de combustion du soufre qui est exothermique.
En absence de la vapeur, le site Jorf Lasfar passe de l’autonomie à la
dépendance, ce qui met notre production à la merci de l’ONEE. Pour éviter une
telle situation, il est nécessaire de bien gérer la vapeur pendant les perturbations
causées par des arrêts imprévus des consommateurs de la vapeur, créant un
déséquilibre entre la production et la consommation ce qui provoque de la
vapeur évacuée dans l’atmosphère et donc des MWhs d’énergie perdue.

Notre objectif est tout d’abord d’analyser les consommateurs de vapeur des
JFC3&4 afin de maximiser le gain de l’échange électrique avec l’ONEE ; en
fonctionnement normal de l’unité ; par une bonne planification.
Ensuite de déterminer les cas de perte de l’énergie sous forme de vapeur, dans le
but de trouver une solution visant à piloter la situation et minimiser au
maximum la quantité d’énergie perdue.
Pour atteindre cet objectif il est nécessaire de découvrir tout d’abord
l’architecture du réseau électrique desservant les JFCs ainsi que leurs systèmes
ce qui représente l’objectif des deux premiers chapitres.

Chapitre 1 : Etude de
l’architecture du réseau
électrique

1 Introduction :
L’énergie électrique est le moteur de production des biens dans tous les secteurs
économiques. Un arrêt de l’alimentation électrique peut engendrer des pertes importantes de
production et de matériel.
Pour cette raison, la découverte de l’architecture du réseau électrique alimentant les unités
JFCs ainsi que leur réseau de distribution doit être le premier pas à faire.
C’est pour cela que nous avons commencé notre travail par une étude de l’architecture du
réseau électrique de 225KV à 400V afin d’avoir une vision claire sur l’ensemble de ses
caractéristiques.
2 Réseau amont 225KV/60KV :
2.1 Poste général de distribution :
Le réseau HTB de l’OCP contient trois arrivées 225kV de trois différents postes de
l’ONEE (Sidi ghanem, Laawamar et Jorf Lasfar). Ceci assure une bonne disponibilité
d’alimentation électrique car en cas de perte d’une source, les deux autres assurent
l’alimentation de la plateforme ce qui permet donc d’éviter toute coupure qui pourra
influencer l’activité principale des usines.
Le réseau de livraison HTB est souple, ses deux jeux de barres (barre supérieure et barre
inférieure) nous permettent une meilleure flexibilité d’alimentation par la répartition des
charges entre JDB S et JDB I.
L’inconvénient de surcoût est présent dans ce schéma électrique à double jeux de barres,
mais la continuité d’alimentation justifie ce choix vu que l’arrêt de l’alimentation électrique
provenant des trois sources peut engendrer des pertes énormes à cause de l’arrêt de
production, surtout dans le cas où la demande est très élevée.

Figure 1 : Schéma du poste électrique 225 KV
Le schéma ci-dessous illustre le réseau 225KV des JFCs.
2.2 Le poste de distribution et d’échange :
Le poste de distribution et d’échange (PDE) représente le cœur du réseau électrique de
l’OCP, car c’est au niveau de celui-ci que se fait l’échange entre tous les postes électriques du
site OCP Jorf Lasfar (PU1,PU2,PU3,PU4,PJ0,PJ10,PJ5,PJ6,PJ7,PJ2,PJ3,PJ1,PJ11), et entre la
plateforme et l’ONEE.
Les entités qui possèdent une centrale thermoélectrique ; et donc ont leur propre
production d’énergie électrique ; ont une simple liaison avec le PDE, par contre, les unités qui
sont purement consommatrices de l’électricité (exemple : unité de pompage d’eau de mer,
unité de dessalement d’eau de mer) sont alimentées en double antenne ou en boucle. En cas de
problème sur une partie, l’autre partie continue à alimenter l’unité. Les jeux de barres
constituent un composant critique du poste, car si un problème les affecte, cela entrainera la
mise hors tensions de tous les postes du complexe. Pour éviter ce genre de situation, le PDE
adopte aussi l’architecture à double jeux de barres car cette dernière assure une meilleure
répartition des charges et une flexibilité. Le schéma qui suit représente l’architecture du poste
de distribution et d’échange et montre ses différents départs.

2.3 Continuité de service et stabilité de réseau :
La stabilité électrique de la plateforme industrielle Jorf Lasfar représente l’une des
priorités prises en compte dans la conception du réseau électrique, parce que toute
perturbation peut provoquer des pertes importantes de production pour le site, des destructions
de matériels électriques, voire même des risques pour les personnes.
On parle d’un réseau d'énergie électrique stable s’il est capable de subvenir au besoin
énergétique des consommateurs tout en maintenant constantes et près des valeurs nominales
la fréquence et l'amplitude de la tension aux différents jeux de barres du réseau.
2.3.1 Stabilité dynamique :
Si une perturbation mineure est effectuée sur le réseau, à partir d'un régime permanent
stable, et que le réseau retrouve son mode de fonctionnement normal en régime permanent, le
réseau est dit dynamiquement stable. Pour un réseau d'énergie électrique, on entend par
perturbation mineure des manœuvres ou des opérations normales sur le réseau, ou des
variations mineures de la charge.
Figure 2 : Schéma du poste de distribution et d’échange.

2.3.2 Stabilité transitoire :
Lorsqu'il le réseau retrouve son mode de fonctionnement normal après une perturbation
majeure, alors le réseau est dit transitoirement stable. Les perturbations majeures sont les
courts-circuits, les pertes de lignes et les bris d'équipements majeurs comme les
transformateurs de puissance et les alternateurs.
Vu que le poste de distribution et d’échange (PDE) est le gestionnaire du réseau
électrique de la plateforme, ainsi que le responsable de l’échange de l’énergie, une instabilité
à son niveau, signifie un risque de blackout pour toutes les installations et par conséquent, des
pertes énormes de production.
2.3.3 Protections du réseau amont :
Pour éviter toute perte d’alimentation électrique due à une perturbation, une protection du
réseau électrique de la plateforme est nécessaire et surtout pour les équipements stratégiques
comme les trois transformateurs 100 MVA, les jeux de barres de 225 KV et de 60 KV ainsi
que la ligne électrique entre le PDE et le JFC.
On cite dans le tableau ci-dessous l’ensemble des protections installées.
Protection
Code
ANSI
Relais Réglage Technologie
Différentielle 87T (T35) 0 ,05
GE
Court-circuit 50
F650 (coté 60kv) 4,53In
F650 (coté 10kv) 12 ,46 In
Maximum de courant 51
F650 (coté 60kv) 1,15 In
F650 (coté 10kv) 0,05 In
Homopolaire 60KV 51 G F650 0,6 In
Court-circuit 50 C60 0,769 pu
Homopolaire 51 N C60 0,2 PU
Différentielle barre (225KV) 87B P741 1200A
Alstom
Différentielle barre (60 KV) 87B P742 1500A
Différentielle ligne 87L P543
200mA
2A
Tableau 1 : Tableau des protections du réseau desservant les JFCs

Pour les trois transformateurs 100 MVA du PGD :
 Protection à maximum de courant phase instantanée : contre les courts-circuits
entre phases.
 Protection à maximum de courant phase temporisée : contre les surcharges.
 Protection à maximum de courant terre : contre les défauts à la terre.
 Protection différentielle transformateur : contre les défauts internes du
transformateur.
Pour les jeux de barres de 225KV et de 60KV :
 Protection différentielle barre : contre les défauts internes jeu de barre.
Pour la ligne reliant le PDE et JFC :
 Protection différentielle ligne : contre les défauts internes de ligne.
2.3.3.1 Protection différentielle :
La protection différentielle est une protection électrique qui consiste à comparer le
courant entrant et le courant sortant d'un appareil. Si les deux sont différents, la protection
conclut qu’elle existe une fuite à l'intérieur de l'appareil et commande son retrait du réseau
électrique, on parle de « déclenchement ». La protection différentielle est une protection très
répandue. Elle sert à protéger en particulier les jeux de barres, les générateurs et les
transformateurs.
2.3.3.2 Protection à maximum de courant :
Une protection à maximum de courant est une protection électrique qui consiste à
comparer le courant mesuré dans le réseau à une valeur limite. Si le seuil est dépassé, la
protection conclut qu'un court-circuit ou une surcharge, selon les cas, a eu lieu. Elle
commande alors l'ouverture du réseau électrique, on parle de « déclenchement ». Elle est
utilisée pour protéger les transformateurs et les lignes. On peut différencier deux familles de
protection à maximum de courant, à temps indépendant et à temps inverse. Elles portent
respectivement les codes ANSI 50 et 51.
Associée au disjoncteur situé au primaire du transformateur, une protection à temps
indépendant instantanée assure la protection contre les courts-circuits violents au primaire. Le

seuil de courant est réglé à une valeur supérieure au courant dû à un court-circuit au
secondaire : la sélectivité ampère métrique est ainsi assurée.
Une protection à temps inverse (code ANSI 51) a un seuil dépendant du temps, la
temporisation diminue quand le courant mesuré augmente. L'idée est qu'en cas de fort
courant, il est important que la protection déclenche rapidement pour éviter des dommages à
l'équipement. Par contre quand le courant est relativement faible par rapport à ce que peut
supporter l'équipement, la temporisation doit être longue afin d'éviter un déclenchement
intempestif.
2.3.3.3 La protection masse cuve :
La protection Masse cuve protège les transformateurs contre les défauts entre
l'enroulement et la cuve du transformateur, le contournement ou le claquage d'une borne, etc.
Ce défaut est détecté par un tore placé entre la cuve du transformateur et la terre qui sert
à détecter les amorçages internes, les défauts entre la partie active de l'appareil et sa cuve.
3 Réseau de distribution de JFC3&4 :
3.1 Le Poste de transformation des JFC3&4 :
Le poste 60kV/10kV représente le cœur de chaque ODI, puisqu’il assure l’alimentation
de l’ensemble des charges de l’usine grâce à ses deux arrivées :
 Arrivée 60kV du PDE.
 Arrivée du groupe turbo-alternateur.
Figure 4: Protection 51.Figure 3: Protection 50.

Ce poste possède un simple jeu de barre 60KV et deux transformateurs abaisseurs TR1 et
TR2 ayant chacun la capacité d’alimenter toutes les charges de l’installation.
Nous présentons ci-dessous les caractéristiques de ces deux transformateurs :
3.2 Le réseau 10kV :
Chacun des deux transformateurs abaisseurs débite sur un jeu de barre de 10kV, et il
existe un couplage NO entre les deux jeux de barres. En cas de perte d’un transformateur, le
couplage se ferme et un seul transformateur alimente toute l’installation.
Ce double jeu de barre représente le tableau principal 10 KV qui alimente les quatre
tableaux secondaires des quatre ateliers : SAP, PAP, OSBL et DAP.
Puissance 45 /60/75
Tension au primaire 60KV
Tension au secondaire 10KV
Refroidissement ONAN /ONAF/ONAF
type A huile
Marque KONÇAR
Tableau 2 : Tableau des caractéristiques des transformateurs 60KV/10 KV
Figure 3 : Schéma du poste 60KV/10KVdes JFCS

Chacun des tableaux de distribution MT est alimenté en double dérivation afin d’assurer
la continuité de service. En effet, il y a deux arrivées d’alimentation depuis le tableau général
10 kV qui débitent sur chaque tableau secondaire MT (voir schéma ci-dessus).
Les deux arrivées débitent avec couplage sur le tableau secondaire MT correspondant,
l’interrupteur de couplage est normalement ouvert et l’alimentation des charges se répartit
entre les deux arrivées. En cas de défaut sur l’une de ces deux dernières, l’interrupteur de
couplage se ferme et toutes les charges de l’atelier doivent être alimentées à partir de l’arrivée
saine.
Le réseau de 10 KV possède un équipement primordial pour l’installation qui est le
groupe électrogène diesel. Ce dernier a une capacité de 2 MVA et débite sur le jeu de barre
principale 10 kV. Il est utilisé pour secourir les charges prioritaires dont l’arrêt entraîne des
problèmes et des pertes graves pour l’usine.
3.3 Le réseau BT :
Chaque atelier (SAP, OSBL, PAP & DAP) possède des transformateurs abaisseurs
MT/BT pour alimenter ses charges. Il existe deux catégories de puissance : des
transformateurs 10 kV/0.690 kV de capacité 3150 KVA destinés à l’alimentation des charges
BT par l’intermédiaire des tableaux BT (MCC 660 V), et des transformateurs 10 kV/0.4 kV
de capacité 630 KVA destinés à l’éclairage des différentes zones de l’atelier.

Le tableau suivant donne le nombre des transformateurs abaisseurs pour chaque atelier ainsi
que celui des MCCs.
Pour les trois ateliers PAP, OSBL et DAP nous avons une gaine à barre alimentée par
l’un des transformateurs de puissance 3150 KV, avec laquelle sont reliés tous les MCCs. Son
rôle est d’assurer l’alimentation du MCC en cas de perte de son alimentation. (Voir annexe I)
4 Conclusion :
Cette étude montre que l’architecture du réseau électrique de la plateforme vise à
satisfaire deux objectifs essentiels : la continuité de service et la stabilité du réseau électrique.
La continuité d’alimentation est assurée par les sources d’énergie redondantes pour les
trois niveaux de tension HTA, HTB et la BT, tandis que la stabilité est atteinte grâce aux
différentes protections qui visent à maintenir le réseau à son état stable après chaque
perturbation.
Puissance du transformateur 3150KVA 630
La tension au primaire 10KV±10% 10KV±10%
La tension au secondaire 690V 400V
Marque efacec efacec
Type de refroidissement ONAN ONAN
Type A huile A huile
Tableau 3 : Caractéristiques des transformateurs MT/BT
Atelier
Nombre de
transformateurs de 3150
KVA
Nombre de
transformateurs de 630
KVA
Nombre des tableaux
MCC
SAP 2 0 2
OSBL 3 2 3
PAP 4 2 4
DAP 6 2 6
Tableau 4 : Nombre des transformateurs MT/BT par atelier.

Chapitre 2 : Etude de la
cogénération électrique
locale de JFC 3 et 4

1 Introduction :
L’ONEE n’est pas la seule source d’énergie électrique de JFC3&4, il existe aussi une
production interne au niveau de la centrale thermoélectrique à vapeur.
Cette centrale joue un rôle très important, car elle sert à la fois à produire, l’électricité
nécessaire aux équipements de l’installation (moteurs, pompes, compresseur…) et à fournir
l’énergie thermique aux différents consommateurs de l’entité sous forme de vapeur basse et
moyenne pression.
Après avoir étudié le réseau électrique desservant JFC et avant d’entamer la planification
et le pilotage de sa consommation énergétique, une étape d’étude de son système de
cogénération s’avère primordiale, cette dernière représente l’objet de ce deuxième chapitre.
2 Le système de cogénération et technologie installée :
La cogénération est la production simultanée de deux formes d'énergie différentes dans la
même centrale. Dans JFC, nous avons la production de la vapeur haute pression par
récupération de la chaleur de la combustion du soufre, cette vapeur est utilisée pour produire
de l’électricité.
La centrale thermoélectrique dispose d’un groupe turbo-alternateur (GTA) d’une
puissance active maximale de 66 MW [1], et d’une tension de 10 kV, assurant la détente de la
vapeur HP produite par les chaudières de récupération de l’atelier sulfurique en transformant
l’énergie thermique de cette vapeur en énergie électrique. Le GTA est constitué de :
2.1 Turbine à vapeur :
C’est une machine motrice qui transforme l’énergie calorifique de la vapeur en travail.
Cette transformation n’est pas effectuée directement, l’énergie calorifique étant tout d’abord
convertie en énergie cinétique par la détente de la vapeur dans les ailettes.
La turbine est équipée d’un système d’étanchéité constitué de deux boîtes qui sont
installées aux deux extrémités de l’arbre. Ce système est destiné à :
 Empêcher toute entrée d’air dans la turbine pendant le démarrage ainsi que
pendant la marche normale.
[1] : la table de performance de la turbine GE oil&gas

 Empêcher toute fuite de la vapeur vers les paliers de la turbine.
La technologie installée à JFC3&4 est GE oil & gaz avec les caractéristiques suivantes :
 Technologie : GE oil & gas
 P et T°C de la vapeur HP : 58,1 bar a /482°C
 P et T°C à l’échappement : 0,081 bar a/41,8 °C
2.2 Alternateur :
Générateur de courant électrique alternatif destiné à transformer l’énergie mécanique en
énergie électrique. Il est équipé de :
 Un rotor qui tourne à l’intérieur du stator (bobines fixes) à une vitesse constante de
3000tr/min.
 Un Groupe moto-ventilateur de soufflage d’air ambiant pour assurer le refroidissement
de l’alternateur (la source froide est l’eau de NORIA).
 Une excitatrice des bobines à courant continu afin de générer dans le rotor le courant
électrique et le champ magnétique nécessaires à la production d’électricité.
La technologie de l’alternateur que JFC3&4 possède est Brush et ci-dessous l’ensemble
de ses caractéristiques techniques :
 Technologie : Brush
 Puissances nominales : 71,764 MVA/61 MW
 Cos φ : 0,85
 Vitesse : 3000 tr/min
 Tension / Courant nominal : 10KV±5%/4143, 3
 Fréquence : 50 HZ
2.3 Condenseur :
Il représente l’accessoire principal du GTA au niveau duquel se condense la vapeur
d’échappement de la turbine en dissipant sa chaleur dans l’eau de mer via un échangeur. Un
problème au niveau de ce condenseur, dont le fournisseur est HOLTEC international,
provoque le déclenchement du groupe turbo-alternateur ce qui le rend un accessoire très
névralgique.

2.4 Poste d’huile de graissage :
Ce poste est dimensionné pour assurer la lubrification continue de l’ensemble de la ligne
d’arbre du GTA. Les principales fonctions du circuit d’huile de lubrification sont :
 Le graissage des paliers et des butées des turbines.
 Le graissage des paliers du réducteur et de l’alternateur.
 Evacuation de la chaleur générée au niveau des paliers et des butées.
Le schéma suivant représente le modèle de cogénération que nous avons dans les JFCS :
Avant de se transformer en énergie électrique, la vapeur suit un circuit bien défini. Ce
dernier sera l’objet du paragraphe suivant.
3 Réseau de vapeur :
3.1 Le circuit :
Avant d’être acheminée vers les différents consommateurs, la vapeur HP (58,1 bar à
482°C) obtenue par la réaction exothermique d’oxydation du soufre dans l’atelier sulfurique
avec une production spécifique de désigne de 1,24 tonne par tonne de H2SO4 [2], passe par le
circuit présenté dans le schéma suivant :
[2] : PFD de l’atelier sulfurique
Figure 4 : Schéma du modèle de cogénération de JFC

Figure 5 : Schéma du circuit de vapeur de JFC
Le premier fruit de la cogénération est la vapeur BP. Le soutirage maximal de cette
dernière est 57,4 t/h auquel s’ajoute la production de HRS (Heat Recovery System) ou
système de récupération de chaleur qui produit de la vapeur BP grâce à l’opération d’arrosage
de SO3, une étape essentielle dans le processus de production de l’acide sulfurique H2SO4.
En cas d’arrêt de la turbine, deux contournements MP/BP de 40 t/h et HP/BP de 217 t/h
prennent la relève et alimentent les consommateurs par la vapeur BP.
Le deuxième fruit de cette cogénération est la vapeur MP qui est obtenue à partir d’un
soutirage au niveau de la turbine dont la valeur maximale possible est 12 t/h. Cette vapeur
passe par un collecteur MP pour être distribuée aux différents consommateurs.
Si la turbine est en arrêt ou le soutirage MP ne répond pas au besoin en vapeur MP, un
contournement HP/MP d’un débit maximal de 80 t/h entre en jeu.
Le troisième fruit de la cogénération prend une autre forme, c’est l’énergie électrique.
Grâce à cette production, les JFCs 3&4 alimentent les charges de toute l’installation et l’excès
est envoyé vers le PDE pour qu’il soit échangé soit avec les autres entités soit avec l’ONEE.
3.2 Les consommateursde la vapeur :
La vapeur est un fluide nécessaire pour la production du produit final des JFCs (les
engrais DAP). Sa production dépend directement et seulement de la cadence de production de

l’atelier sulfurique alors que sa consommation dépend du besoin des autres ateliers, un besoin
qui est fortement lié à leur cas de marche.
3.2.1 La vapeur MP :
Distribuée avec une pression de 13,68 bar et une température de 298 °C, la vapeur MP
contribue à la production des engrais.
Le tableau suivant donne la consommation spécifique des consommateurs :
Vapeur
Production Consommation
Soutirage
(t/h)
Contournement
HP/MP
(t/h)
DAP
(t/h)
JPH
(t/h)
Ejecteurs
(t/h)
MP Le soutirage
MP est
réglé à
12 t/h
Consommation
MP - Soutirage
MP
0,134 /t
DAP
0,17 /t
soufre
liquide reçu
0,39
Tableau 5 : Tableau de la consommation spécifique de la vapeur MP
L’utilisation de cette vapeur varie selon le consommateur :
 DAP : Pour pulvérisation du fuel-oil au niveau du bruleur.
Pour le maintien de la température au niveau du pré-neutraliseur.
 Ejecteur : pour créer le vide au niveau du condenseur.
 JPH : pour le traçage du soufre.
3.2.2 La vapeur BP :
La vapeur BP contribue à la production de l’un des produits nécessaires à la production
des engrais : l’acide phosphorique. Elle est distribuée avec une pression de 6,75 bar et une
température de 218,4 °C.
Cette vapeur passe par l’intermédiaire d’un collecteur BP avant d’être acheminée vers les
différents ateliers dont la consommation spécifique est indiquée dans le tableau suivant :
Vapeur
Production Consommation
SAP
(t/h)
Soutirage
(t/h)
DAP
(t/h)
SAP
(t/h)
PAP
(t/h)
BP 0,44 /TMH Consommation
-Production
0,06 /t de
DAP
0,059 /TMH 2,4 /t
P₂ O₅ 54
Tableau 6 : Tableau de la consommation spécifique de la vapeur BP

GAVR
Vréf +
-
10
KV
Tension de
sortie
alternateur
Figure 6 : Schéma de la boucle de régulation de la tension
Après la distribution de la vapeur aux consommateurs afin qu’elle soit consommée pour
des fins de production qui représente la première priorité de l’installation, le reste est utilisé
pour produire de l’électricité. Or cette production doit être pilotée et réglée pour éviter tout
disfonctionnement qui pourra engendrer la détérioration des équipements de l’installation.
Pour cela, le GTA possède différents systèmes de réglage qui seront présentés dans ce qui
suit.
4 Le pilotage de la cogénération :
La génératrice du complexe est destinée à produire une tension triphasée de 50 Hz et de
10000 V indépendante des variations de charge, donc le fonctionnement du TG doit être
contrôlé. Pour cela, deux chaînes de régulation sont mises en place : régulation de tension et
régulation de vitesse.
4.1 Réglage de la tension :
Pour garantir une tension de 10KV à la sortie de l’alternateur, le groupe turbo-alternateur
est équipé d’un régulateur automatique de tension AVR (Automatic Voltage Regulator). AVR
compare le signal de sortie aux bornes du générateur avec le signal de consigne et détecte
l’écart, et suivant cet écart, le courant au niveau de l'excitatrice varie pour maintenir la tension
aux bornes du générateur stable suivant la boucle de régulation ci-dessous :

GUCS
Vitesse mesurée
Input
Vanne
d’admission de
la vapeur HP
Figure 7 : Schéma de la boucle de régulation de la tension
4.2 Réglage de la vitesse :
Le groupe turboalternateur possède un régulateur de vitesse (Speed governor) qui a pour
rôle de garder une vitesse de 3000 tr/min au démarrage de la turbine et en cas d’ilotage en
agissant sur la vanne d’admission de la vapeur HP.
4.3 La procédure de démarrage et les différents modes :
A part le réglage de la vitesse et de la tension, il existe deux autres modes : réglage de
puissance et de pression, et chacun correspond à une phase bien déterminée.
Pendant le démarrage, seul le régulateur de vitesse est activé, tandis que les autres sont
désactivés. Une fois le démarrage est terminé, la synchronisation avec le réseau électrique
commence. Après la fin de cette dernière, le régulateur de vitesse se désactive pour que le
régulateur de puissance prenne la relève pendant la phase de puissance minimale. Après cette
phase commence le fonctionnement normal, et donc on passe au mode régulation de pression.
4.3.1 Start-up :
Pour cette phase, le mode utilisé est celui de régulation de vitesse.
Le démarrage de la turbine à vapeur est effectué par ISTG (Integrated Steam Turbine
Governor) mis en œuvre sur UCS. Pendant la séquence de démarrage, le ISTG commande la

vitesse de la turbine de 0 tour par minute jusqu’à à la vitesse nominale en suivant les trois
étapes ci-dessous :
 Augmentation de la vitesse de 0 tr/min jusqu’à la vitesse du premier warm-up.
 Attente de l’écoulement de la durée du premier warm-up.
 Augmentation de la vitesse du premier warm-up jusqu’à la vitesse nominale.
Pour démarrer la turbine à vapeur, il faut suivre plusieurs étapes qui seront présentées
dans la séquence suivante :
1. La turbine augmente pour atteindre la valeur de la vitesse du 1er warm up.
2. Une fois la valeur du premier chauffage est atteinte, la consigne de vitesse s'arrête.
Lorsque la durée du premier chauffage est écoulée, la consigne de vitesse commence
à augmenter pour atteindre la vitesse nominale. La durée est automatiquement
calculée, compte tenu de la durée d'arrêt de l'appareil selon le diagramme de
démarrage.
3. Durant cette phase, le limiteur des soupapes HP est géré automatiquement par le
régulateur et il est ouvert suivant une pente préconfigurée, jusqu'à ce que la position
du limiteur des soupapes HP configurée soit atteinte. A 95% de la vitesse nominale, le
signal «Excitation activée» est activé et envoyé au GEP. A la vitesse nominale, la
séquence de démarrage est terminée et le signal "Prêt à synchroniser" est généré.
L’ensemble des étapes sont résumées dans le logigramme suivant :

Non
Non
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Commande
« arrêter » est
activée ?
Augmenter la consigne de
la vitesse de 0% à la vitesse
du premier warm up
Vitesse dans
une plage
critique
La consigne de la vitesse
continue à augmenter
Arrêt du
démarrage
Commande
« continuer » est
activée ?
Temporisation
écoulée
Vitesse du
premier warm
up atteinte
Commencer la temporisation
du 1er warm up
vitesse nominale
atteinte
Prêt à synchroniser
Activer l’excitation
Augmenter la consigne de la
vitesse jusqu’à la vitesse
nominale
Atteinte de 95%
de la vitesse
nominale
1
1
Figure 8 : Logigramme de start-up

4.3.2 La synchronisation :
La synchronisation peut être effectuée une fois la séquence de démarrage terminée, la
turbine à vapeur à sa vitesse nominale et la condition "Prêt à synchroniser" active.
Le groupe turboalternateur passe de l’état déconnecté (pleine vitesse à vide) à l’état parallèle
au réseau.
La synchronisation avec le réseau ONEE est gérée par le synchroniseur (SYN3000) qui
envoie les signaux suivants à UCS PLC :
 Fréquence faible.
 Fréquence élevée.
Le dispositif de synchronisation (SYN3000) augmente / diminue la vitesse de la turbine
afin que le générateur ait la même fréquence que le réseau. Il envoie aussi des commandes
d’augmentation / diminution de la tension à GEP (Generator Excitation Panel) pour avoir, à
la sortie du générateur, la valeur de la tension et du déphasage du réseau.
Lorsque les trois paramètres suivants (tension, fréquence et déphasage) sont adaptés avec
une certaine tolérance au réseau, la synchronisation est réalisée et le disjoncteur du générateur
52G se ferme.
Charge à puissance minimale :
Lorsque le UCS (Unit Control System) reçoit l'état de fermeture du disjoncteur, l'étape
«Chargement au minimum de puissance» commence. Donc, on passe du mode de régulation
de vitesse au mode de régulation de la puissance.
1. La puissance augmente de 0 % à la puissance du deuxième warm up (15% de la
puissance nominale).
2. La temporisation du deuxième chauffage s’active et la turbine est maintenue à la
charge minimale pendant cette période de temps.
3. La temporisation du deuxième chauffage s’écoule et l’opérateur peut passer au mode
régulation de pression.

Oui
Oui
Oui
Oui
Non
Non
Disjoncteur 52G fermé
MVP
Disjoncteur 52G fermé
du 2ème warm up
du 2ème warm up
Augmenter/diminuer la
fréquence
tension
fréquence
fréquence
Synchronisateur
automatique
Synchronisateur
automatique
GEP/AVR
Augmenter/diminuer
la fréquence
GEP/AVR
Augmenter/diminuer
la fréquence
Activation du régulateur de
puissance
Désactivation du régulateur
de vitesse
Activation du régulateur de
puissance
Désactivation du régulateur
de vitesse
Augmentation de
la puissance
Augmentation de
la puissance
Puissance
minimale atteinte
2
2
Figure 9 : Logigramme de la synchronisation
Temporisation
écoulée
1
1

Non
Non
Oui
Oui
Non
Non
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
Oui
2
2
Désactiver mode de
régulation de puissance
Désactiver mode de
régulation de puissance
Activer le régulateur
de puissance
Activer le régulateur
de puissance
pression d’entrée de la
vapeur
pression d’entrée de la
vapeur
Désactiver le régulateur de
pression/puissance.
Activer le régulateur de vitesse
Désactiver le régulateur de
pression/puissance.
Augmenter/diminuer
la puissance
Augmenter/diminuer
la puissance
4.3.3 Fonctionnement normal :
Après la fin de la phase de fonctionnement à puissance minimale, l'opérateur peut passer
de la commande de puissance à la commande de pression de la vapeur d’entrée. Le contrôleur
ouvre ou ferme la vanne d’admission pour maintenir une pression constante dans le collecteur
HP.
Dans le cas où la puissance du générateur mesurée est inférieure à la puissance minimale,
le régulateur de pression d'entrée est automatiquement désactivé et le régulateur de puissance
s’active, réglant la vanne d'admission de la turbine à vapeur.
Régulateur
de pression
activée
Déconnecté
Du réseau
ISLAND
Figure 10 : Logigramme du fonctionnement normal

5 Systèmes d’ilotage et différents inter-trips/interlocks :
5.1 L’ilotage :
JFC3&4 sont connectés au réseau PDE qui leur permet un échange de l’électricité avec
les autres entités de l’installation ou avec l’ONEE. Pour des raisons de protection, une
perturbation au niveau du réseau conduit à un ilotage de l’usine, c.-à-d. une déconnexion
complète du réseau électrique de l’ONEE. Dans ce cas, l’installation consomme sa propre
production électrique.
En cas d’ilotage, deux scénarios peuvent arriver :
L’installation est déficitaire : l’installation importe l’énergie électrique, et donc
l’échange avec l’ONE est négatif. En cas d’ilotage, le groupe turbo-alternateur ne peut pas
compenser cet échange d’où la nécessité de réduire le nombre des charges électrique en les
mettant hors tension. C’est ce qu’on appelle le délestage.
L’installation est excédentaire: dans ce cas, l’échange avec l’ONEE est positif donc le
groupe suit la charge en adaptant sa production au besoin de l’installation seulement, et le
GTA passe au mode régulation de fréquence pour garder la vitesse de la turbine à 3000tr/min
comme nous avons vu auparavant.
Le schéma suivant résume les étapes de chaque scénario possible en cas de l’ilotage :
Annuler l’échange
avec l’ONEE
avec l’ONE
Délestage des équipements non
prioritaires.
Délestage des équipements non
prioritaires.
Scénario1 :
Installation déficitaire
Scénario1 :
Installation déficitaire
avec l’ONEE
avec l’ONE
 Régulation de la vanne
d’admission de la vapeur
pour réguler la vitesse de
rotation
 Production = Consommation
 Régulation de la vanne
d’admission de la vapeur
pour réguler la vitesse de
rotation
 Production = Consommation
Scénario2 :
Installation excédentaire
Scénario2 :
Installation excédentaire
Figure 11 : Schéma des scénarios de l'ilotage

5.2 Les inter-trips du groupe GTA:
Vu que le groupe turbo-alternateur est un équipement névralgique et très cher, il est
nécessaire de le protéger contre toute anomalie qui peut le détériorer. C’est pour cela qu’un
ensemble d’inter-trips est mise en place.
 Dépassement de la durée maximale dans la bande de la vitesse critique.
 Déclenchement suite à d’une protection électrique.
 Mauvaise qualité de la vapeur d’admission.
Nous avons rassemblé les inter-trips du GTA avec les réglages qui provoque son
déclenchement dans le tableau suivant :
Inter-trips Alarme Déclenchement Instrument
Niveau d'eau de chaudière très Haut - 92% Capteur de niveau
Niveau d'eau de condenseur très Haut - 90% Capteur de niveau
Vibrations des paliers P1&P2 de la turbine et de
l'alternateur
100µm 150 µm Capteur de vibration
Température de vapeur d'admission 478°C 492°C Thermocouple
Pression de la vapeur d’admission 59 bars 61 bars Pressostat
Survitesse 3150 tr/min 3500 tr/min Capteur de vitesse
Pression faible de l'huile de graissage du GTA 1,8 bar 1,4 bar Pressostat
Pression faible de l'huile de contrôle (vanne à
fermeture rapide)
3,5 bars Pressostat
Vide au condenseur 0,4 pour 1 atm 0,2 pour 1atm Pressostat
Température des bobines du stator 150°C 160°C Thermocouple
Température métal 92°C 95°C Thermocouple
Température de l'air de refroidissement du
générateur
90°C 120°C Thermocouple
Déplacement axial 0,9mm 1,1mm
Vibration des coussinets antérieurs 90µm 110µm Capteur de vibration
Tableau 7 : Tableau des inter-trips du groupe turbo alternateur
5.3 Les permissives :
Afin de démarrer le groupe turbo-alternateur, plusieurs conditions doivent être respectées,
sinon l’ouverture de la vanne d’admission de la vapeur et la vanne de fermeture rapide utilisée
pour protéger la turbine est impossible.

Ces conditions-là sont appelées les permissives de démarrage et leur vérification
représente la première étape à réaliser avant tout démarrage :
Type Permissive
Permissives de
nature électrique
et relative au
DCS
Disponibilité MCC
Disponibilité DCS
Disponibilité et bon fonctionnement des batteries
de courant continu
Moteur de courant continu pompe huile de secours
disponible
L’absence de défaut au circuit de déclenchement
turbine
Permissives liées
au système de
l’huile de
graissage et de
contrôle
Température huile de graissage en aval
refroidisseur non très basse supérieure à 35 °C
Niveau caisse huile de graissage non très bas
supérieur à 513 mm
Pression du collecteur de l’huile de lubrification
non très basse ; supérieure à 6,5 bars
Le test de la Pompe de secours de l’huile de
graissage est achevé
Pression de huile de contrôle pas très basse
supérieure à 90 bar
L'arrêt du moteur du vireur
Permissives liées
à la température
des corps et
caractéristiques
de vapeur
Qualité de vapeur HP : la vapeur doit être
surchauffée au moins à 50°C
Pression soutirage MP non très basse
supérieure à 10,5 bars
Pression soutirage BP non très basse
supérieure à 4 bars
Température de l’enveloppe
adéquate
Vanne de drainage purge de l'enveloppe turbine
ouverte
Vanne de drainage purge soutirage MP ouverte
Vannes de drainage des purges des trois soutirages
BP ouvertes
Vanne de drainage purge Enveloppe turbine
ouverte
Tableau 8 : Tableau des conditions de démarrage

Après vérification de toutes les conditions citées dans le tableau précédent, le groupe
turbo-alternateur peut démarrer pour produire.
6 Etude comparative des systèmes de cogénération de la
plateforme :
Dans la plateforme Jorf Lasfar, nous avons huit entités de productions (MP3&4,
IMACID, JFCV, PMP, AFC, JFC2, JFC3, JFC4) qui contiennent leurs propres systèmes de
cogénération. Ces derniers diffèrent d’une entité à l’autre, à part dans les quatre JFCs qui ont
le même système.
L’objectif de ce paragraphe est de découvrir les points de différence par une étude
comparative entres ces entités.
6.1 La technologie :
La première différence que nous avons remarquée dans cette étude réside dans la
technologie installée dans chaque entité et la puissance maximale que chacune peut produire.
A MP3&4 et IMACID nous avons la technologie Alstom avec une puissance maximale
de 37 MW pour la première entité et 27,6 pour la deuxième, à PMP et JFCV nous avons
Siemens et une production de 34,85 MW pour les deux entités, tandis qu’aux JFCs nous
avons la plus grande capacité de production qui peut arriver jusqu’à 66 MW.
6.2 Circuit de vapeur :
En plus de la puissance produite et la technologie installée, nous avons aussi quelques
différences dans le circuit de vapeur.
Le soutirage à MP3&4 et à IMACID se fait à moyenne pression (9,2 bar), et à basse
pression pour PMP et JFCV (5, 3 bar), tandis qu’aux JFCs nous avons la possibilité de réaliser
les deux soutirages MP (13,68 bar) et BP (6,75 bar).
Les schémas suivants représentent les différents circuits de vapeur :

SAP
9, 2 Bara BP
Bâche alimentaire
127t/h
CAP
HP (488°C; 55 bara)
Traçage de
soufre
107t/h
1,7 bar
1,7 bar
Figure 12 : Schéma du circuit de vapeur de PMP et JFCV
Figure 13 : Schéma du circuit de vapeur d’IMACID

6.3 Liaison GTAavec le poste :
La technologie installée ainsi que le circuit de vapeur ne sont pas les seuls points de
différence entre les entités. En analysant le raccordement de chaque GTA avec le poste de
l’installation, nous avons remarqué qu’il existe deux configurations :
 Le GTA est suivi par un transformateur élévateur et la synchronisation se fait à 60KV
comme le cas de MP3&4 et JFC3&4.
 Le GTA est connecté directement aux jeux de barres du poste et un transformateur
abaisseur est installé entre le départ PDE et le jeu de barres du poste. Dans ce cas, la
synchronisation se fait à 10KV : c’est la configuration de PMP et JFCV.
Figure 14 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de JFCV& PMP
PDE
60KV/10KV
30MVA
GTA
10KV
JFCV&PMP
7,3 MVAR
8,8 MVAR
12,6 MVAR
9,7 MVAR

7,3 MVAR
PDE
60KV/10KV
18,75 MVA
GTA
10KV
IMACID
9,8 MVAR
PDE
10KV/60KV
47MVA
GTA
60KV
MP3&4
20,5 MVAR
16,3 MVAR
Figure 15 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste d’IMACID
Figure 16 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de MP3&4

En analysant ces configurations, nous remarquons que dans la configuration où le GTA
est directement lié au jeu de barres, l’entité est capable de produire de l’énergie réactive et de
l’envoyer au réseau électrique, par contre pour l’autre configuration, on trouve que l’entité est
déficitaire en énergie réactive et elle l’importe de L’ONEE.
L’échange électrique enregistré entre le PDE et l’AFC confirme ce constat et montre que
L’AFC importe des quantités d’énergie réactive très importantes pour répondre au besoin des
charges de l’installation, comme le montre le graphe suivant :
PDE
10KV/60KV
54/72 MVA
GTA
60KV
JFCs
39,9 MVAR
29 MVAR
Figure 17 : Schéma de raccordement du GTA avec le jeu de barres du poste de JFCs

0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
EnergieenMVAR
Jour
L’énergie réactivemaximaleimportéepar AFC/j
Aout Max (Mvar) Juillet Max (Mvar) Juin Max (Mvar)
PJ7225KV
60KV
PU1
23Mvar
PU3
23MvarPJ4PJ6
100MVA
PJTPP2
Figure 18 : Graphe de l’échange d’énergie réactive entre AFC et PDE
Figure 19:le jeu de barre 2 du PDE
Cette situation peut causer le déclenchement du transformateur général (100MVA)
lorsque les deux JFCs reliés au même jeu de barres du PDE, ont ce même besoin comme
illustré dans le schéma ci-dessous :
Dans le cas où le groupe de l’AFC (PU1) et JFC2 (PU3) sont en arrêt, l’arrêt d’un autre
JV provoquera sans doute le déclenchement du transformateur, par conséquent, l’arrêt de
l’alimentation électrique pour les autres entités reliées à ce même jeu de barres.

Parmi les impacts de la forte importation de l’énergie réactive, le vieillissement des câbles
et des transformateurs à cause de l’échauffement dû aux pertes par effet joule, sans oublier
le risque de pénalité.
Pour les JFCs, ce problème d’importation de l’énergie réactive est dû à deux causes :
 Les pertes au niveau du transformateur élévateur.
 La production de l’énergie réactive réelle de l’alternateur ne dépasse pas 24 MVAR
alors que la production prévue est de 39.9 MVAR.
L’installation d’un transformateur élévateur vise à réduire la valeur du courant de court-
circuit, ce dernier passe d’une valeur de 56,7 KA à 25,3 KA grâce au transformateur,
chose qui justifie le choix de cette configuration.
Pour avoir notre autonomie énergétique et afin d’éviter toute influence sur notre
production, nous avons proposé d’installer des batteries de compensation qui fourniront
l’énergie réactive nécessaire aux besoins des charges de l’installation.
A partir du bilan de puissance, nous avons déterminé le besoin nominal en énergie
réactive de chaque atelier :
Atelier SAP OSBL DAP PAP
Besoin MVAR 5,34 2,04 6,63 9,1
Tableau 9:tableau de besoin de l’énergie réactive par atelier
Par la suite, nous avons réalisé une comparaison entre les trois types de compensation
(globale, locale et individuelle) afin de choisir celle qui est la plus convenable à notre entité.

Type de
compensation
Utilisation Intérêts Remarques
Compensation
globale
Tableau
principal
10KV
• La charge est
régulière
• Amortie
rapidement
• Espace au poste
insuffisant
• Compensation
centralisée
• Courant réactif
dans les câbles
• Pertes par effet
joule importantes
Compensation
Locale
Par atelier
SAP, OSBL,
PAP& DAP
• L’installation est
étendue
• Des secteurs à
forte
consommation
d'énergie
réactive
• Les câbles
alimentant
chaque atelier
sont soulagés
• Diminution des
pertes par effet
joule
• Un problème de
la compensation
d’un atelier
n’influence pas
l’autre atelier
• Espace suffisant
• Courant réactif
entre le tableau
MT de chaque
atelier et les
charges
Compensation
individuelle
• La puissance du
récepteur est
importante par
rapport à la
puissance du
transformateur
• Elimination du
courant réactive
• Augmentation de
la puissance
active disponible
des
transformateurs
• Encombrement
Tableau 10 : Tableau comparatifdestypesde compensation

Vu que nous avons une charge variable en fonction de la marche des unités de
production, nous avons éliminé la compensation globale utilisée pour une charge régulière. Et
puisque la compensation individuelle doit être choisie dans le cas où la puissance du récepteur
est importante par rapport à la puissance du transformateur et puisque nous visons à réaliser
une compensation pour toutes les charges sans exception alors ce type de compensation ne
peut pas répondre à notre besoin. C’est pour cela que nous optons pour une compensation
locale, c’est à dire par atelier. L’avantage de cette dernière est que si un problème survient au
niveau des batteries de compensation d’un atelier, cela n’influence pas la compensation des
autres ateliers, contrairement à la compensation globale centralisée.
Enfin, nous avons vérifié l’existence d’un espace suffisant à l’installation de nos batteries
de compensation dans le poste électrique de chaque atelier comme indiqué dans l’annexe III.
7 Conclusion :
L’étude de la cogénération électrique à JFC3&4 montre l’importance de la centrale dans
le processus de production de l’entité puisque c’est au niveau de celle-ci que se fait
l’opération de détente de la vapeur (MP et BP) et la production de l’électricité qui
représentent les entrées nécessaires pour toutes activités. Cette étude représente une étape
nécessaire pour maîtriser les entrées sorties et le fonctionnement de notre système avant de
passer à la planification et le pilotage de la consommation de l’énergie sous forme de vapeur
qui fai l’objet du chapitre suivant.

Chapitre 3 : Planification et
pilotage de la consommation
de l’énergie

1 Introduction :
L’énergie est un bien précieux. Elle est la base de tout succès économique, et sans elle on
ne peut pas produire. Son utilisation ne connaissait pas de limite jusqu’à la reconnaissance des
valeurs écologiques.
A la plateforme Jorf Lasfar, la production de l’énergie électrique dans toutes les entités
de production, y compris les JFCs, se fait par la vapeur HP produite grâce à la réaction de
combustion du soufre qui est exothermique.
Un débit de cette vapeur est équivalent à une quantité très importante de l’énergie, et
donc une bonne gestion de l’énergie au sein des JFCs revient à une bonne gestion de ce fluide
cher.
Pour ce faire, une bonne planification de la consommation de la vapeur en
fonctionnement normal de l’usine ainsi qu’un pilotage en cas de perturbation sont nécessaires.
Ces deux points représentent l’objectif de cette partie de notre étude.
N.B : Nous allons nous baser sur l’AFC dans cette partie vu que c’est l’entité dont tous
les ateliers sont en exploitation.
2 Le bilan énergétique :
2.1 Description du simulateur :
Avant d’entamer cette partie, il était nécessaire de réaliser un bilan énergétique de
l’installation qui détermine les entrées/sorties du groupe turbo-alternateur. Or ce bilan change
puisque la production énergétique est fonction du soutirage qui dépend des cas de marche de
chaque consommateur et de la cadence des ateliers. Pour cela, nous avons réalisé un
simulateur qui représente le modèle de la centrale pour pouvoir quantifier notre production
d’électricité dans les différents cas possibles.
Plusieurs conditions de conception et de fonctionnement ont été respectées durant la
phase de réalisation de ce simulateur :
 Le soutirage de la vapeur MP est possible si Da≥206 t/h
 Le soutirage de la vapeur BP est possible si Da ≥ 100 t/h
 Le débit d’admission maximal est 229t/h

 Le soutirage MP maximal est 12t/h
 Le soutirage BP maximal est 57,4t/h
 Le contournement HP/MP maximal est 80t/h
 Le contournement HP/BP maximal est 40t/h
 La capacité maximale du condenseur est 217t
Avec :
Da : débit d’admission de la turbine
MP : moyenne pression
BP : basse pression
HP : basse pression
En respectant toutes ces conditions, nous avons réussi à modéliser notre système de
l’AFC :
Le modèle réalisé possède différentes entrées/sorties :
Les entrées :
 La cadence des ateliers.
 La consommation de chaque consommateur de vapeur.
Figure 20:Image du simulateur réalisé

 Etat de marche des différents consommateurs (les trois échelon de concentration
J ;Ket L, les engrais)
 Etat de la turbine (arrêt/marche).
 Les consommations spécifiques de vapeur et d’électricité de chaque atelier.
Les sorties :
 La puissance électrique produite MW.
 La puissance électrique consommée dans l’usine.
 Echange avec l’ONEE.
 Le débit de vapeur condensée.
 Le débit de vapeur MP/BP soutiré.
 Le débit de contournement HP/MP.
 Le débit de contournement MP/BP.
 Le débit de contournement HP/BP.
 Le débit de vapeur condensé et évacué dans l’atmosphère en cas d’arrêt d’un
consommateur et son équivalent en énergie.
2.2 Fonctionnalités du simulateur :
Ce simulateur nous permettra de calculer l’énergie électrique produite dans les différents
cas de marche. Il suffit de changer la cadence de l’atelier sulfurique SAP dans la feuille de
calcul « Bilan » pour visualiser la quantité d’énergie produite ainsi que celle de la vapeur
HP et BP.
Figure 21 : Image de la feuille des cadences des ateliers

Aussi, en changeant la cadence des ateliers, nous pouvons calculer la consommation
électrique et l’échange enregistré avec l’ONEE.
En cas d’arrêt d’un consommateur, nous pouvons quantifier la quantité de vapeur
condensée ou évacuée vers l’atmosphère et son équivalent en énergie.
En plus, dans la liste glissante, nous pouvons déterminer le nombre d’heures d’arrêt et
choisir la tranche horaire (heures de pointe, heures creuses, heures pleines) afin de déterminer
le gain qu’on réaliserait si l’énergie perdue est échangée avec L’ONEE.
Avec ce simulateur, nous allons quantifier la quantité d’énergie perdue dans les scénarios
de perte que nous allons traiter par la suite.
3 La planification de la vapeur au sein des JFCs :
3.1 Le consommateur potentiel:
L’atelier phosphorique possède trois échelons de concentration utilisés pour éliminer une
quantité d’eau contenue dans l’acide phosphorique afin d’augmenter sa teneur en poids de
P2O5, pour avoir de l’acide 54% à la sortie de l’unité de concentration. Cette opération
nécessite une quantité importante de vapeur BP (5 bar G), chose qui rend ces échelons de
concentration les grands consommateurs de cette vapeur. Ces échelons consomment plus de
91% de la vapeur totale consommée au sein de JFC.
Figure 22 : la liste glissante du simulateur

91,2%
8,4% 0,4%
Pourcentage de la consommation de la
vapeur
CAP DAP Central
En plus de l’énergie thermique, les échelons de concentration consomment de l’énergie
électrique en mettant en fonctionnement sept pompes avec différentes puissances comme
indiqué dans le tableau ci-dessous:
Moteur
Puissance
KW
Vapeur
consommée(t/h)
Pompe à condensat 11
47
Pompe à circulation 580
Pompe de production 5,75
Pompe de circulation FSA fort 355
Pompe de circulation FSA faible 355
Pompe à vide 5,5
Pompe de remplissage par acide 29% 17,25
Tableau 11:Tableau de la consommation électrique et de la vapeur d’un échelon de concentration
Donc, en fonctionnement normal, un échelon de concentration nécessite 1.33 MW et
47t/h de la vapeur BP .
3.2 Arrêt programmé :
A cause de la déposition du gibs, chaque 168 heures un arrêt de l’un des trois échelons est
programmé pour le lavage de la boucle de concentration,en suivant les étapes suivantes :
Figure 23 : Graphe du pourcentage de la consommation de la vapeur

Etapes Opérations
Etape 1 Casse vide et vidange de la boucle
Etape 2 Remplissage de la boucle par eau brute
Etape 3 Chauffage de l’eau
Etape 4 Lavage de la boucle
Etape 5 Vidange de la boucle
Etape 6 Remplissage de la boucle par l’acide 54%
Etape 7 Mise sous vide
Tableau 12: Tableau des étapes de lavage d’un échelon de concentration
Durant cet arrêt programmé, la consommation de la vapeur et de l’électricité de l’échelon
de concentration est inférieure à la consommation en fonctionnement normal, et donc
l’installation aura un surplus de production d’énergie d’où un surplus d’échange avec
L’ONEE.
Notre objectif est de planifier cet arrêt afin de vendre ce surplus de production électrique
à un prix élevé. Pour cela, nous avons tout d’abord défini les pompes qui entrent en jeu dans
chaque étape ainsi que le besoin en vapeur BP, l’ensemble des donnés sont dans le tableau
suivant :
Etape pompe en fonctionnement
Puissance
KW
Vapeur
consommée
t/h
Casse vide et
vidange de la
boucle
Pompe de vidange des échelons 75 0
Remplissage de
la boucle par eau
brute
Pompe de remplissage 75 0
Chauffage de
l’eau
Pompe à condensat
Pompe de circulation
11
580
8
Lavage de la
boucle
Pompe à condensat
Pompe de circulation
Pompe de production
11
580
5,75
8
Vidange de la
boucle
Pompe de vidange des échelons 75 0
Remplissage de
la boucle par
l’acide 54%
- - 0
Mise sous vide
Pompe à vide
Pompe de circulation FSA fort
Pompe de circulation FSA faible
5,5
355
355
0
Tableau 13: Tableau de la consommation d’énergie/étape

En analysant les différentes étapes et la consommation de chacune, nous avons distingué
deux types différents :
 Etapes sans consommation de
vapeur :
 Casse vide et vidange de la
boucle
 Remplissage de la boucle par
eau brute
 Vidange de la boucle
 Remplissage de la boucle par
l’acide 54%
 Mise sous vide
 Etapes avec consommation de
vapeur :
 Chauffage de l’eau
 Lavage de la boucle
En utilisant notre simulateur, nous avons calculé la puissance produite lors de l’arrêt d’un
échelon pour les deux types d’étapes cités. En calculant l’écart entre cette production et la
production en fonctionnement normal nous avons pu déterminer le surplus de production
enregistré :
Par la suite, nous avons calculé le gain total en énergie qui représente la somme de l’écart
de consommation électrique et du surplus de production d’énergie pour chacune des étapes de
l’arrêt d’un échelon de concentration :
fonctionnement
normal MW
Etapes sans
consommation de
vapeur MW
Etapes avec
consommation de vapeur
MW
Puissance
produite
53,4 56,85 55,65
Surplus de
production
0 3,45 2,25
Tableau 14:Tableaude gain en puissanceproduite

Etape
Nombre
d’heures
Puissance
électrique
MW/étape
Puissance
électrique en
fonctionnement
normal MW
Gain de
consommation
gain en
puissance
produite
Gain
total en
énergie
Casse vide et
vidange de la
boucle
1 0,075 1,33 1,255 3,45 4,705
Remplissage
de la boucle
par eau brute
1 0,075 1,33 1,255 3,45 4,705
Chauffage
de l’eau
2 0,6 1,33 0,73 2,25 2,98
Lavage de la
boucle
8 0,6 1,33 0,73 2,25 2,98
Vidange de
la boucle
0,75 0,075 1,33 1,255 3,45 4,705
Remplissage
de la boucle
par l’acide
54%
0,75 0 1,33 1,33 3,45 4,78
Mise sous
vide 2 0 ,72 1,33 0,61 3,45 4,06
Tableau 15: Tableau du gain total en énergie
3.3 La planification :
Le tarif de vente de l’excès de l’énergie électrique varie en fonction des tranches horaires
(heures de pointe, heures pleines et heures creuses).
POSTE HORAIRE
HIVER
Du 01/10 au 31/03
ETE
Du 01/04 au 30/09
Tarif du MWh injecté
par l’OCP SA au
réseau de l’ONEE
Heures de pointe 17h00 à 22h00 18h00 à 23h00 650,50
Heures pleines 07h00 à 17h00 07h00 à 18h00 458,95
Heures creuses 22h00 à 07h00 23h00 à 07h00 225,96
Tableau 16: Tableau des tarifs du MWH/tranche horaire
Afin d’atteindre notre objectif qui vise à vendre le surplus d’électricité à un prix élevé
nous avons réalisé deux planifications :
- Première planification : arrêt durant les heures de pointe et les heures pleines.
- Planification actuel : arrêt durant les heures creuses et les heures de pointe.

Planning de l’hiver :
En hiver, le nombre des heures est dix heures pleines, cinq heures de pointe et neuf
heures creuses. Dans le premier planning, l’arrêt commence au début de la tranche horaire des
heures pleines, le reste des opérations seront réalisées pendant les heures de pointe, et on aura
donc une demi-heure seulement d’arrêt dans les heures creuses, ce qui nous permettra de
réaliser le gain suivant :
Hiver
tranche
horaire
Nombre
d'heures
surplus de
production
MW
surplus
d'énergie
produite
MWh
tarif
de
vente
Gain
(dhs)
Gain
total
/arrêt
(dhs)
Gain
annuel
Casse vide et
vidange de la boucle
HPL 1 4,71 4,71 458,95 2159,36
29615,91 770013,548
Remplissage de la
boucle par eau
brute
HPL 1 4,71 4,71 458,95 2159,36
Chauffage de l’eau HPL 2 2,98 5,96 458,95 2735,34
Lavage de la boucle
HPL 6 2,98 17,88 458,95 8206,03
HP 2 3,78 7,56 650,5 4917,78
Vidange de la
boucle
HP 0,75 4,71 3,53 650,5 2295,45
Remplissage de la
boucle par l’acide
54%
HP 0,75 5,58 4,19 650,5 2722,34
Mise sous vide
HP 1,5 4,06 6,09 650,5 3961,55
HC 0,5 4,06 2,03 225,96 458,70
Tableau 17: Tableau de planification dans les HP et les HPL
Dans la deuxième planification nous avons planifié l’arrêt pendant les heures creuses et
les heures de pointe. Cette planification nous donnera un gain inférieur par rapport à la
première :

Tableau 18: Tableau de planification dans les HC et les HP
Planning de l’été :
La même démarche pour la période de l’été, sauf que cette fois-ci le nombre des heures
pleines est onze au lieu de dix, et huit pour les heures creuses.
Tableau 19: Tableau de planification dans les HP et les HPL
Hiver
tranche
horaire
Nombre
d'heures
surplus de
production
MW
surplus
d'énergie
produite
MWh
tarif
de
vente
Gain
(dhs)
Gain
total
/arrêt
(dhs)
Gain
annuel
Casse vide et vidange de
la boucle
HP 1 4,71 4,71 650,5 3060,60
21511,33 559294,524
Remplissage de la boucle
par eau brute
HP 1 4,71 4,71 650,5 3060,60
Chauffage de l’eau HP 2 2,98 5,96 650,5 3876,98
Lavage de la boucle
HP 1 2,98 2,98 650,5 1938,49
HC 7 2,98 20,86 225,96 4713,53
Vidange de la boucle HC 0,75 4,71 3,53 225,96 797,36
Remplissage de la boucle
par l’acide 54%
HC 0,75 4,78 3,59 225,96 810,07
Mise sous vide
HC 0,5 4,06 2,03 225,96 458,70
HPL 1,5 4,06 6,09 458,95 2795,01
Eté
tranche
horaire
Nombre
d'heures
surplus de
production
MW
surplus
d'énergie
produite
MWh
tarif
de
vente
Gain
(dhs)
Gain
total
/arrêt
(dhs)
Gain
annuel
Casse vide et
vidange de la
boucle
HPL 1 4,71 4,71 458,95 2159,36
28761,21 747791,522
Remplissage de
la boucle par eau
brute
HPL 1 4,71 4,71 458,95 2159,36
Chauffage de
l’eau
HPL 2 2,98 5,96 458,95 2735,34
Lavage de la
boucle
HPL 6,5 2,98 19,37 458,95 8889,86
HP 1,5 2,98 4,47 650,5 2907,74
Vidange de la
boucle
HP 0,75 4,71 3,53 650,5 2295,45
Remplissage de
la boucle par
l’acide 54%
HP 0,75 4,78 3,59 650,5 2332,04
Mise sous vide HP 2 4,06 8,12 650,5 5282,06

Eté
tranche
horaire
Nombre
d'heures
surplus de
production
MW
surplus
d'énergie
produite
MWh
tarif
de
vente
Gain
(dhs)
Gain
total
/arrêt
(dhs)
Gain
annuel
Casse vide et vidange de la
boucle
HP 1 4,71 4,71 650,5 3060,60
22271,12 579049,158
Remplissage de la boucle par
eau brute
HP 1 4,71 4,71 650,5 3060,60
Chauffage de l’eau HP 2 2,98 5,96 650,5 3876,98
Lavage de la boucle
HP 1 2,98 2,98 650,5 1938,49
HC 7 2,98 20,86 225,96 4713,53
Vidange de la boucle HC 0,75 4,71 3,53 225,96 797,36
Remplissage de la boucle par
l’acide 54%
HC 0,25 4,78 1,20 225,96
HPL 0,5 4,78 2,39 458,95 1096,89
Mise sous vide HPL 2 4,06 8,12 458,95 3726,67
Tableau 20:Tableau de planification dans les HC et les HP
Après avoir réalisé la planification, nous avons calculé le gain réalisé pour chaque
planning comme indiqué dans le tableau :
Gain annuel dhs
Arrêt en HP et HPL
Gain annuel dhs
Arrêt en HC et HP
Ecart dhs
Eté 747791,522 559294,524 188496,998
Hiver 770013,548 579049,158 190964,39
Somme 1517805,07 1138343,682 379461,388
Tableau 21: Tableau comparatif des gains des deuxplanifications
Vu qu’un échelon de concentration représente un consommateur de la vapeur BP et de
l’électricité, son arrêt pour le lavage nous permet d’avoir un surplus de production et donc un
surplus d’échange avec l’ONEE. Avec une bonne planification, nous pouvons exploiter cet
arrêt au profit de l’entité de production en augmentant le gain de la vente de ce surplus de
379461,388 dhs, et cela sans aucun, ni installation de nouveaux équipements.
4 Le pilotage de la demande énergétique :
Grâce à la grande capacité de production de son groupe turbo-alternateur, l’AFC est
toujours excédentaire en énergie électrique. La consommation de son installation atteint les
37MW dans le cas où tous les ateliers fonctionnent à une cadence de 100%, cette valeur reste
inférieure à la production qui est de l’ordre de 53 MW, ce qui lui permettra d’exporter 17 MW
vers l’ONEE.

EchelonJ 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0
EchelonK 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0
EchelonL 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0
DAP 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0
GTA 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
S7S6Scénario S1 S2 S3 S5S4 S15S8 S14S13S9 S10 S11 S12
Tableau 22: Scénarios de perte de vapeur possible
Vu que cette entité est autonome en fonctionnement normal, nous avons fixé l’objectif de
piloter la consommation de l’énergie sous forme de vapeur en cas de perturbation de
fonctionnement. Pour cela, une étude d’analyse est nécessaire pour déterminer les différents
scénarios de perte possibles.
4.1 Les scénarios de perte d’énergie possibles :
La vapeur est utilisée dans le procédé de production et pour produire de l’électricité. Si
un consommateur est en arrêt, on aura de la vapeur perdue. C’est pour cela que nous avons au
départ listé tous les scénarios de perte qui peuvent arriver au sein de l’entité de production en
réalisant une matrice par une combinaison de marche arrêt de tous les consommateurs de la
vapeur, et comme résultat nous avons trouvé quinze scénarios possibles :
N.B : 0 en arrêt ; 1 en marche
Ensuite, nous avons calculé la durée totale enregistrée pour chaque scénario pendant les
cinq mois d’études en se basant sur l’historique de mai, juin, juillet, Août et septembre 2016
afin de déterminer ceux qui ont la plus longue durée, sachant que :
Les résultats montrent que parmi les quinze scénarios possibles, neuf seulement arrivent
réellement avec différentes durées comme indiqué dans le tableau :
Durée totale= fréquence du scénario*durée de l’arrêt en h

Par la suite, nous avons utilisé l’outil Pareto afin de garder seulement les scénarios qui ont une
durée significative :
Scénarios fréquence Durée totale
S2 11 67,06
S9 9 77,74
S6 8 54,09
S8 16 295,3
S3 5 41,78
S7 3 32,63
S13 4 14,41
S12 13 41,217
S10 1 14,43
Tableau 23:Tableau de la durée totale desscénariosréels
Scénarios Durée totale Durée cumulée % cumulé
S8 295,3 295,3 46%
S9 77,74 373,04 58%
S2 67,06 440,1 69%
S6 54,09 494,19 77%
S3 41,78 535,97 84%
S12 41,217 577,187 90%
S7 32,63 609,817 95%
S10 14,43 624,247 98%
S13 14,41 638,657 100%
Tableau 24:Tableau de la durée totale cumulée /scénario

0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0
50
100
150
200
250
300
350
S8 S9 S2 S6 S3 S12 S7 S10 S13
%Cumulé
Duréeenh Durée totale d’arrêt /scénario
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
S9 S8 S2 S6
3965
10926
124 168
EnergieenMWH
Scénarios
Energie perdue en 5 mois
Après cette analyse, nous avons trouvé les quatre scénarios suivants :
 S8 : Arrêt de la turbine.
 S9 : Arrêt de la turbine et échelon de concentration.
 S2 : Arrêt de deux échelons.
 S6 : Arrêt de deux échelons et DAP.
4.2 Les scénarios de perte réels :
Nous supposons que lors de l’arrêt la cadence de SAP est 100%, la valeur moyenne des
cadences enregistrées pendant la période de notre étude, la valeur qui représente La quantité
d’énergie totale perdue en cinq mois est très grande pour les deux scénarios S8 et S9, 10926
MWh pour le premier et 3965MWh pour le deuxième, si nous la comparons avec celle perdue
au Scénario S2 (124MWh) et S6 (196MWh).
Figure 24 : Graphe de la durée totale /scénario
Figure 25 : Graphe de l’énergie perdue MWh/scénario

53,40
0,00 0,00
61,97 62,98
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
N S9 S8 S2 S6
PuissanceenMW
Puissance Produite MW/Scénario
Or pour les deux derniers scénarios, nous pouvons arrêter le soutirage MP et BP afin de
minimiser les pertes de vapeur et maximiser la production de l’énergie électrique.
Pour s’assurer, nous avons simulé les deux scénarios à l’aide de notre simulateur. Les
résultats trouvés montrent que la production augmente pour atteindre 61,97MW pour le
scénario S2 et 62,98 MW pour S6, alors qu’en fonctionnement normal, le groupe turbo-
alternateur produit 53,4 MW. Par contre, pour les scénarios S8 et S9, la production est nulle et
donc les pertes sont énormes parce qu’en plus de l’énergie perdue sous forme de vapeur HP,
nous importons aussi de l’énergie électrique de l’ONEE pour répondre aux besoins de
l’installation.
Certes, nous avons de l’énergie perdue pour les quatre scénarios traités mais si nous
calculons le total de surplus de production de l’énergie enregistré pendant cinq mois pour S2
et S6 et nous le comparons avec l’énergie perdue, nous trouverons qu’il la dépasse et donc
nous pouvons conclure que ces deux scénarios ne sont pas critiques vu qu’on a un surplus qui
compense les pertes :
Figure 26 : Graphe de la puissance produite /scénario

3965
10926
124 1680 0
670,7 647,9982
0
2000
4000
6000
8000
10000
S9 S8 S2 S6
EnergieenMWh
Scénario
Comparaison de l'énergie perdue et le
surplus de production
Energie perdue Surplus de production
Après cette analyse, nous avons réussi à déterminer les scénarios critiques où les pertes
d’énergie sous forme de vapeur sont énormes. Il s’agit de :
 S8 : Arrêt de la turbine.
 S9 : Arrêt de la turbine et échelon de concentration.
5 Solution proposée :
5.1 Le réseau d’échange de vapeur HP :
Vu que la production de la vapeur au sein de l’AFC est supérieure au besoin de
l’installation, on aura toujours des pertes en cas de perturbation même si on répond aux
besoins de tous les consommateurs internes. L’équilibre entre la production et la
consommation ne pourra pas se réaliser si on fonctionne en tant qu’entité isolée et
indépendante des autres entités. La solution qui nous permettra de minimiser nos pertes dans
les deux scénarios trouvés (S8,S9) réside dans l’ouverture sur les autres entités pour chercher
d’autres consommateurs externes.
Figure 27 : Graphe de la durée totale /scénario

Cela peut se réaliser en échangeant de la vapeur HP avec les autres entités qui en ont
besoin en exploitant le réseau de vapeur HP existant entre MP3&4, IMACID, JFCV et PMP
auxquels vont être ajoutées les JFCs :
Avec cet échange, nous pourrons réduire l’énergie perdue de 33% pour le scénario S8 et
de 44% pour S9, vu que le débit d’échange possible est 60t/h.
Scénario
Energie perdue MWh Pourcentage de
l’énergie récupéréeSans échange Avec échange
S8 37 20,55 33%
S9 51 34 44%
Tableau 25: Tableau comparatif de l’énergie perdue avec et sans échange
5.2 Le centre de dispatching de la vapeur HP :
Après connexion des JFCs au réseau de l’échange de la vapeur et les deux lignes
sulfuriques aussi ,ce réseau deviendra très étendue chose qui rendra l’opération de l’échange
difficile.
MP 3&4
PMP
JFCV
AFC
IMACID
JFC3
ODI
3
JFC Réseau en cours
Réseau existant
Figure 28 : Réseau d'échange de vapeur HP de la plateforme Jorf Lasfar

Par manque de coordination , l’échange de la vapeur entre entité peut influencer la
production des biens (acide phosphorique) d’une entité dans le cas ou cette dérnière arrête un
ou plusieurs échelons de concentration pour fournir la vapeur HP à une autre entité en besoin
pour le démarrage.Aussi nous pouvons vivre des situations où une entité a besoin de la vapeur
pour la production et en même temps une autre entité l’évacue vers l’atmosphère suite à un
arrêt imprévu d’un consommateur.
La solution que nous proposons est de faire une gestion centralisée de la vapeur HP au
sein de la plateforme Jorf Lasfar par la réalisation d’un centre de dispatching de la vapeur
HP, capable de superviser en temps réel le besoin et la disponibilité de la vapeur sur le réseau
d’échange et de coordinner entre les différentes entités en se basant sur l’ensemble des
informations reçues des capteurs installés.
Pour ce faire, nous avons planifié des visites à toutes les entités pour étudier la faisabilité
de cette solution et ses limites en mettant le point sur les spécifications de chaque réseau de
vapeur.
5.2.1 Le réseau de vapeur d’IMACID :
Dans cette entité, nous avons l’avantage d’avoir la conduite prevenant de l’atelier
sulfirique séparée du réseau d’échange de la vapeur HP,et les deux débitent dans un barillet
HP. Pour ce type de réseau de vapeur l’échange de la vapeur est possible au démarrage et
pendant le fonctionnement normal de l’entité chose qui pemettera de maximiser sa production
d’énergie électrique malgré le soutirage comme indiqué dans le tableau et le schéma suivant :
Marche
Soutirage
t/h
Production
électrique MW
Echange
possible
Pression
bar
Production
après
Echange
MW
Normal 107 20 30t/h 56
27 (limite
groupe)
Arrêt SAP ou
limitation de
cadence
107 - ≤70t/h Pas d’effet ≥16.36
Tableau 26: Tableau présentatif de l’échange de vapeur avec IMACID

5.2.2 Réseau de vapeur de JFCV et PMP :
Contrairement à IMACID, l’échange avec JFCV et PMP n’est possible que dans le cas où
leurs ateliers sulfuriques sont en arrêt, à cause de la contrainte de pression, vu que le circuit
d’échange est directement lié à la conduite provenant de SAP.
Le schéma et le tableau suivants représentent le réseau de vapeur de JFCVet PMP et la
liaison avec le réseau d’échange.
CAP
Traçage
BP
SAP
Cadence de
100%
127t/h
56 bars
Barillet HP
Barillet MP
Réseau d’échange
Bâche
alimentair
e
Soutirage
107t/h
GTA
Figure 29 : Schéma de circuit de vapeur d’IMACID

TS
GTA
Barillet BP
CAP Engrais
460°C min
300 °C reçu de mp3&4
60bar
Réseau
d’échange
Ballon chaudière
178t/h
MP vers PE
7t/h
126t/h
45t/h
5.2.3 Réseau de vapeur de MP3&4 :
Le réseau de vapeur de Maroc phosphore MP3&4 est similaire à celui d’IMACID ce qui
nous permet de leur fournir de la vapeur HP en fonctionnement de l’atelier sulfurique sans
contrainte de pression :
Marche
Production
électrique MW
Echange
possible MW
Pression
bar
Production
après
Echange
MW
Normal 20-23 - 58 -
Arrêt SAP -
70t/h avec une
température de
460°C au
minimum
- 17.5
Tableau 27:Tableau présentatifde l’échange de vapeuravec JFCV/PMP
Figure 30 : Schéma du réseau de vapeur de JFCVet PMP

5.2.4 Logigramme de l’opération d’échange de la vapeur HP
Pour pouvoir fournir la vapeur HP à JFCV et PMP en cas d’arrêt de la turbine, il suffit de
vérifier si l’atelier sulfirique est en arrêt, si oui l’échange est possible.
Par contre l’échange de la vapeur HP avec MP3&4 et IMACID peut se réaliser en
suivant les étapes le logigramme suivant :
CAP
Fusion
SAP
Cadence de
100%
190t/h*3
56 bars
Barillet HP
Barillet MP
Réseau d’échange
DAP
Soutirage
170*3t/h
GTA*3
TS
50t/h*6
Figure 31:Schéma du réseau de vapeur de MP3&4

Figure 32:Logigramme d’échange de la vapeur avec IMACID et MP3&4
Oui
NonOui
NonOui
Non
Vanne de
contournement
fermée
Besoin Existe
Puissance produite
=
Puissance Maximale
Puissance
produite=0 MW
Fonctionnement normal
Besoin en vapeur
Nul
Puissance limitée
Production
vapeur >
consommation
vapeur
Oui

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