Phases essentielles de la conception et construction d'une usine sidérurgique

Phases de la conception et construction d'une usine sidérurgique

Une usine sidérurgique est un projet hautement intensif en capital et nécessitant un temps très long pour sa construction et sa mise en service. De plus, l'usine doit fonctionner pendant un très grand nombre d'années après la mise en service et doit faire face aux changements de l'environnement d'exploitation pendant cette période. Une prise de décision appropriée est donc d'une importance capitale lors des différentes phases de l'usine jusqu'à la mise en service. Toute décision défectueuse pendant la phase d'implémentation peut créer de nombreux problèmes pour le personnel d'exploitation qui devra vivre avec le problème tout au long de la vie de l'usine. Les diverses phases de la conception d'une usine sidérurgique et les décisions nécessaires pendant ces phases sont décrites ici.

Sélection du mix produit

Une usine sidérurgique est créée pour produire certains produits sidérurgiques primaires requis par les clients. Pendant la production des produits primaires, certains produits secondaires et sous-produits sont également produits et doivent être vendus. La sélection du mix produit est un processus de prise de décision très important car le choix de la technologie et du procédé de production dans l'usine en dépend. Les critères de sélection du mix produit incluent l'étude de marché, les projections de demande future par des agences fiables, les politiques et projections gouvernementales, etc. Un autre critère important est le type de marché que l'usine doit desservir après mise en service : (i) usage captif, (ii) marché local, (iii) marché national, (iv) marché à l'export, ou (v) tous ces marchés.

Sélection du site et acquisition du terrain

Une fois le mix produit défini, l'étape suivante est la sélection du site pour l'usine sidérurgique. La sélection d'un site approprié est une activité très critique car l'investissement est très important et influence fortement l'économie de la région. C'est une décision stratégique qui ne peut être modifiée une fois prise. Les changements de site ne peuvent se faire qu'avec une perte considérable de temps et d'argent. Normalement, la sélection finale du site se fait après l'évaluation de plusieurs sites. Les détails des activités de sélection de site sont décrits dans l'article https://www.ispatguru.com/site-selection-activity-for-a-greenfield-steel-plant/.

Le terrain pour l'usine doit être acquis sur le site sélectionné. En plus du terrain nécessaire pour l'usine et les installations, le terrain à acquérir doit inclure : (i) terrain pour ceinture verte selon la norme, actuellement 33 % du terrain pour l'usine et les installations, (ii) terrain pour les accès routiers et ferroviaires, (iii) terrain pour la ligne HT entrante, (iv) terrain pour les installations de réception d'eau, et (v) terrain pour fournir des installations de vie à un certain pourcentage d'employés.

Rapport de faisabilité

La préparation du rapport de faisabilité (RF) est l'étape suivante. Le rapport peut être un RF bref (parfois note technique), un RF détaillé (RFD), ou un rapport de faisabilité techno-économique (RFTE). Auparavant, après le RF, il était d'usage de préparer un rapport de projet détaillé (RPD). Cependant, le RPD n'est plus établi de nos jours.

Le RFTE est le document le plus important car il est la base de tout le travail futur. Il est important que le RFTE soit préparé avec beaucoup d'attention et une grande précision. Le RFTE est nécessaire aux institutions financières pour le financement du projet. Le RFTE contient les aspects suivants du projet :

• Scénario général
• Mix produit contenant produits primaires, secondaires et sous-produits
• Sélection de la technologie et du procédé
• Bilan matière et développement du diagramme de flux de procédé pour toute l'usine
• Détermination des besoins en matières premières, leurs spécifications avec description de leur réception et manutention
• Finalisation de l'implantation générale de l'usine (décrite en détail dans https://www.ispatguru.com/considerations-in-general-layout-of-a-steel-plant/)
• Détail préliminaire des procédés et équipements et développement des implantations préliminaires d'ateliers
• Détail préliminaire des procédés et équipements auxiliaires et développement des implantations préliminaires. Une implantation type pour une usine de séparation d'air est montrée Fig. 1
• Détermination des besoins en énergie, eau, combustible et utilités et installations de leur réception, manutention et stockage
• Bilans gaz, énergie et eau pour l'usine
• Description de la logistique interne
• Détermination des besoins en main-d'œuvre pour la construction et l'exploitation et recommandations pour leurs plans d'affectation
• Projection des besoins en matériaux de construction
• Planning de construction détaillé
• Calcul des coûts de projet et d'exploitation
• Calcul de la rentabilité et du TRI (taux de rentabilité interne) sur une période

Fig 1 Implantation type pour une usine de séparation d'air

Activités post-rapport de faisabilité

Après la préparation du RFTE, plusieurs activités doivent être complétées avant le démarrage de l'ingénierie détaillée et de la construction :

• Le RFTE accepté par les propriétaires est soumis aux institutions financières pour le financement de la construction et mise en service
• La demande d'autorisation environnementale (AE) est confiée à un organisme agréé. L'AE est chronophage et doit commencer le plus tôt possible, dès le milieu de la préparation du RFTE. Les étapes importantes : cadrage, enquête publique, certificat de non-objection (CNO) des autorités locales de contrôle de pollution, préparation du rapport d'évaluation d'impact environnemental (EIE) et plan de gestion environnementale (PGE) selon les normes et sa soumission, et défense du rapport devant les autorités. La préparation de l'EIE et du PGE prend du temps car basée sur des données de terrain réelles collectées sur le site. Les activités de construction ne peuvent commencer qu'après obtention de l'AE.
• L'allocation d'énergie et d'eau auprès des agences étatiques pour la construction et l'exploitation doit être finalisée
• Le gouvernement doit être saisi pour l'allocation de mines ; en attendant, un protocole d'accord (MOU) doit être signé avec les principaux fournisseurs de matières premières pour garantir la sécurité d'approvisionnement
• Les approbations des diverses autorités réglementaires (inspection des usines, chemins de fer pour le transport, inspection du travail, inspection électricité, etc.) doivent être obtenues
• Levée topographique du terrain et nivellement du site
• Recrutement de la main-d'œuvre de construction
• Construction du mur d'enceinte et postes de sécurité
• Travaux préparatoires : route et voie d'accès, installations d'énergie et d'eau de construction, communications, magasins, bureaux et cantines, centre de premiers secours, lutte contre l'incendie, colonies temporaires, centrale à béton, achat d'équipements mobiles et de transport, etc.
• L'organisation doit développer un service d'archives de plans pour que tous les plans et documents reçus soient systématiquement conservés et délivrés aux consultants et entrepreneurs. Pour l'enregistrement, une copie « à ne pas délivrer » et une copie de référence doivent toujours être maintenues aux archives.

Commande des équipements et de l'usine

L'activité de commande peut commencer immédiatement après le démarrage de l'autorisation environnementale. Cependant, les commandes effectives ne doivent être passées que lorsque l'AE a suffisamment progressé. Pour commander, l'usine complète doit être divisée en plusieurs lots. Le nombre de lots ne doit pas être trop élevé car cela nécessiterait une structure plus importante dont l'utilité disparaîtrait après la mise en service. L'usine et les équipements peuvent être commandés soit sur base clé en main complète, soit partiellement clé en main (travaux civils, structures et montage exclus). Un cadre de l'organisation est responsable de chaque lot. Il coordonne toutes les activités du lot au sein de l'organisation et avec le fournisseur. Les activités suivantes sont impliquées :

• Préparation des spécifications standards générales (SSG) communes à toute l'usine et faisant partie de tous les appels d'offres
• Préparation du cahier des charges par lot. Chaque cahier doit avoir quatre parties : (i) spécifications techniques, (ii) spécifications commerciales, (iii) normes applicables, (iv) SSG
• Envoi de l'invitation à soumissionner avec les quatre spécifications aux parties présélectionnées. Normalement, un processus d'appel d'offres restreint est adopté pour n'obtenir que des offres utiles
• Réception des offres
• Évaluation des offres par une équipe de cadres couvrant toutes les disciplines du cahier des charges
• Négociation avec la partie sélectionnée
• Approbation de la négociation et passation de commande

Activités d'ingénierie post-commande

• Après réception de la commande, le fournisseur met à jour l'implantation d'atelier, la partie pertinente de l'implantation générale, les plannings de livraison et construction et les fige lors de la réunion de lancement avec l'organisation et son consultant. Les conditions des points de reprise pour l'énergie, l'eau, les utilités et combustibles sont figées.
• Le fournisseur fournit les données de retour pour les plans de construction civil et structurel à préparer par un consultant ou fournit ces plans selon les conditions du contrat
• Les quantités pour les travaux civils et structurels sont estimées et l'entrepreneur est sélectionné
• Puisque les travaux civils sont importants, une ou deux centrales à béton doivent être construites et mises en service sur le site
• L'action d'approvisionnement pour ciment, barres d'armature, profilés acier, tôles pour toitures et bardages, sable, graviers doit démarrer et un stock de sécurité maintenu pour assurer la continuité
• Démarrage des travaux civils. La perturbation pendant la mousson doit être prise en compte dans la planification
• Fabrication des structures de bâtiments pour qu'elles soient prêtes quand les fondations le sont
• Listes d'équipements, pièces de rechange mise en service, consommables, pièces d'exploitation, plans d'arrangement général (GA), spécifications des équipements majeurs, schémas tuyauterie et instrumentation (P&I), diagrammes de flux eau/utilités/vapeur, philosophie et schéma de contrôle, schémas unifilaires d'énergie à soumettre pour approbation
• Manuel de montage à fournir bien avant le début du montage
• Plans de fabrication avec spécifications détaillées pour l'approvisionnement en pièces de rechange à rotation rapide et pièces d'exploitation ainsi que listes des pièces de rechange pour deux ans et pièces d'assurance à soumettre pour action d'approvisionnement en temps voulu
• Grues et équipements de manutention à monter à temps pour que les équipements d'atelier puissent être montés par installations permanentes autant que possible
• Les livraisons d'équipements doivent être régulées pour pouvoir être posées immédiatement sur fondations à la réception. Instructions de manutention à l'avance pour équipements sensibles
• Montage des équipements par l'entrepreneur sous supervision des représentants du fournisseur
• Respect strict des normes de sécurité construction et incendie pour éviter les accidents
• Surveillance régulière des activités du fournisseur et entrepreneurs. Réunions de revue régulières pour coordonner tous les acteurs et actions correctives
• Révisions continues de l'implantation générale et d'ateliers selon l'avancement. Un plan directeur doit être maintenu pour éviter la confusion sur la révision valide

Activités de mise en service

• Démarrage après montage complet et signature d'un protocole par tous les concernés
• Manuels de mise en service et d'exploitation reçus bien à l'avance
• Tout le personnel d'exploitation en poste après formation appropriée
• Toutes les pièces de rechange mise en service, pièces d'exploitation et consommables disponibles sur site
• Souhaitable : alimentations permanentes en eau et énergie disponibles
• Matières premières pour le fonctionnement procurées et disponibles au stockage
• Mise en service en séquence. Installations auxiliaires nécessaires aux unités principales mises en service et stabilisées avant les unités principales
• Mise sous tension des lignes avant démarrage mise en service
• Sous supervision des représentants mise en service du fournisseur
• Démarrage par essais à vide pour la période recommandée par unité. Après élimination des défauts, essai à vide intégré pour la période recommandée. Défauts rectifiés
• Après achèvement, signature d'un protocole
• Réception des matériaux dans les silos de stockage
• Respect de toutes les normes de sécurité pendant la mise en service

Activités post-mise en service

Les équipements sont mis en charge et la production démarre avec précaution pour éviter les problèmes de rodage.

• Après stabilisation de la production à un niveau respectable, le fournisseur doit démontrer la garantie de performance selon les termes du contrat
• Après réussite du test de garantie, la production régulière peut continuer