Soutenance mémoire
Circuit des gaz chauds dans la ligne de cuisson
Problématique
Lors de la production du ciment qui est un produit de base élaborée, l’industrie cimentière a dû optimiser son processus de fabrication. Il s’agit d’un procédé très consommateur d’énergie calorifique et énergétique surtout dans la ligne de cuisson. Pour cette raison la société a fait la récupération des gaz chauds pour exploiter leur chaleur apportée au niveau de plusieurs ateliers d’usine. La totalité des gaz chauds circulant dans la ligne de cuisson en deux modes (direct et composé) sont aspirés par un ventilateur de tirage cheminé (ventilateur final) afin de les évacuer dans l’atmosphère. Pour réduire les pertes de matière et protéger l’environnement, ces gaz doivent être dépoussiérés dans un filtre à manches avant l’évacuation. Les manches de filtre étant en fibres de verre, sa température maximale est de 205°C. Si les fumées arrivent au filtre avec une température proche de 205°C, le risque de brulure des manches est très grand, d’où la nécessite d’un système de refroidissement. La tour de refroidissement se présente sous forme d’un registre qui laisse l’air frais entrer de l’extérieur afin de baisser la température des fumées. Notre problématique va surtout s’intéresser à l’état de fonctionnement du ventilateur final au mode direct lors de refroidissement des gaz chauds par l’air frais. En effet le débit final des gaz à évacuer devient sensiblement grand ce qui provoque une surcharge du ventilateur et une consommation électrique élevée. Même si le registre de l’air frais lors de refroidissement des gaz chauds s’ouvre à 100%, la quantité de l’air entrante ne permet pas d’atteindre la température finale des fumées imposée par l’opérateur de la salle de contrôle.
Constituant de ventilateur final
Le ventilateur final présente les caractéristiques suivantes : Type de construction « K » : pour ce type de construction « K », la roue à aubes est montée sur un arbre à deux supports. Roue à aubes : la roue à aubes du ventilateur est fabriquée en tôle d’acier. Carter en spirale : Le gaz entre dans la roue de deux côtés. Pour ceci deux manchettes d’aspiration et une manchette de refoulement sont requises. La division horizontale facilite le montage de grandes roues à aubes ainsi que le transport de grands ventilateurs. Arbre/ palier : la chaise de palier équipée avec roulements rend un guidage compacte de l’arbre possible. Le palier est équipé avec une lubrification circulaire d’huile. Deux bagues d’alimentation lèvent l’huile par le domaine bas du carter et projette l’huile dans deux cuvettes collectrices. Par les cuvettes l’huile coule encore vers bas par les roulements. En combinaison avec une grande surface de carter cela cause une dissipation excellent de chaleur. Garniture d’étanchéité de l’arbre : une garniture de charge de d’étanchéité entre le boîtier et le passage de l’arbre. Elle est constituée d’un ou de plusieurs disques en matière plastique séparés par des tôles d’écartement. Ces disques agissent comme joint à labyrinthe. Moteur d’entrainement transmission de force : le ventilateur est entraîné par le moteur via accouplements d’arbres flexibles. Les accouplements amortissant vibrations et impacts compensent un léger décalage de l’arbre. Compensateur : équilibreur flexible pour la connexion du ventilateur et des tuyauteries. Le compensateur empêche des transmissions de vibration et compense les dilatations thermiques.
Positionnement de système de pulvérisation
La ligne de cuisson est constituée par deux tours DOPOL, four rotatif et le refroidisseur. Cette ligne est caractérisée par un circuit des gaz chauds récupérés à partir du refroidissement de clinker. Quatre ventilateurs assurent cette circulation des fumées. Les ventilateurs DOPOL (1) et DOPOL (2) ont un diamètre respectivement 1,8 m et 2,3m, ils sont destinés à l’aspiration et au refoulement au reste du circuit des gaz d’exhaure résultants de la combustion et des autres réactions issus de la tour de préchauffage et du four. Le refoulement de ces fumées se fait au sein d’une conduite principale, où ils se rencontrent avec une autre partie de l’air aspiré par un ventilateur de middle air après son refroidissement au niveau de l’échangeur. Un point de la conduite s’éloigne de 3m au point de rencontre de tous les gaz de la ligne de cuisson. Il est considéré comme le meilleur endroit pour l’emplacement des pulvérisateurs de l’eau de refroidissement, car il est plus proche de la terre, il se place à une hauteur de 20m, ainsi que l’accès de l’eau à ce point est facile. L’ensemble de l’eau nécessaire à cette injection est puisée dans un réservoir de l’eau brute qui alimente le broyeur cru pour assurer le bon fonctionnement (l’injection de l’eau se fait pour mieux étaler et stabiliser le lit de la matière cru). Puisqu’au mode direct le broyeur cru est en arrêt donc on peut pomper l’eau vers les pulvérisateurs fixés sur la conduite principale des fumées.
Conclusion générale
Ce projet représente une étude sur l’optimisation du volume des gaz chauds circulant dans la ligne de cuisson avant son évacuation afin de soulager le ventilateur final qui souffre du grand volume de gaz qui aspire au mode direct. Pour réaliser ce projet, un circuit des gaz chauds dans la ligne de cuisson est fait depuis sa récupération au niveau de refroidisseur du clinker jusqu’à l’évacuation des fumées dans l’atmosphère, suivi d’une étude de ventilateur final qui assure l’aspiration de tous les gaz circulant dans la ligne pour les deux modes (direct et composé) afin de déduire la source du problème qui est dans ce cas le débit de l’air frais entrant par le registre de la tour de conditionnement pour refroidir les gaz chauds. C’est pour cette raison on a fait l’étude de la fiabilité du refroidissement des fumées en deux partie :
La première partie est un refroidissement par pulvérisation de l’eau pour baisser la température de l’ensemble gazeux à la tête des deux tours DOPOL de 240°C jusqu’à 200°C.
La deuxième partie est un refroidissement par injection de l’air frais où les gaz étant refroidis ensuite de 200°C jusqu’à 170°C par dilution à l’air. Où on a trouvé les résultats suivants :
Le débit de l’air frais de la dilution des gaz chauds est : 70401,8 m3/h
Le débit total des gaz aspirés par le ventilateur final est : 565371,56 m3/h
La température finale des fumées à l’entrée de filtre à manche est : 170°C
Le débit de l’eau de pulvérisation pour refroidir les fumées est : 6,4 l/s Cette étude de la réalisation de refroidissement des gaz chauds par pulvérisation de l’eau qu’on a fait répond à l’optimisation du volume des gaz chauds à évacuer, mais le débit de l’eau nécessaire pour diminuer la température des fumées est très élevé, ce qui rend ce projet couteux et n’est pas rentable pour la société. Ce stage a été pour moi très enrichissant sur le plan intellectuel, relationnel ou pratique.
Sur le plan relationnel, on s’est intégré avec les équipes appartenant aux différents services de l’entreprise, on a pu communiquer avec les cadres, chefs et techniciens et les ouvriers
Sur le plan intellectuel, on a été amenés à faire des recherches, à consulter des documents, à partager des points de vue avec différents cadres de l’entreprise. Sur le plan pratique, nous avons pu concrétiser certaines connaissances acquises lors de mes études au cycle Master Matériaux et Procédée au sein de la FST FES.
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Table des matières
I.Présentation
II.organigramme de HOLCIM Fès
III. Les types de ciments produits par HOLCIM Fès
Procédé de fabrication de ciment
Extraction
Concassage
Pré-homogénéisation
Broyage des matières premières pour la préparation du Cru
Production et stockage de clinker
Stockage et expédition
Conclusion
Chapitre II : Circuit des gaz chauds récupérés au refroidisseur à grilles
I.Introduction
II.Description du circuit des gaz chauds dans la ligne de cuisson
Mode directe
Mode composé
III. Conclusion
Chapitre III : Etude de ventilateur de tirage cheminé
I.Problématique
II.Outils d’analyse
Le QQOQCPDiagramme d’Ishikawa : diagramme de causes et effets
III. Ventilateur final
Constituant de ventilateur final
Données techniques
Relevé des mesures
Conclusion
Chapitre IV : Refroidissement des gaz chauds par pulvérisation de l’eau
I. Introduction
II. Refroidissement par pulvérisation d’eau
Définition de la pulvérisation
Les types de pulvérisateurs
Positionnement de système de pulvérisation
Calcul des paramètres relatifs au gaz à refroidir
Calcul des paramètres relatifs à l’eau de pulvérisation
III. Refroidissement des gaz par l’air frais
Calcul de débit de l’air de refroidissement
Le pourcentage d’ouvrage du registre
Résultats finals des paramètres de ventilateur
Débit total aspiré par ventilateur final
Puissance aéraulique
Puissance absorbée par le ventilateur final
Interprétation des résultats
Le gain relatif à la diminution de la puissance de ventilateur
Conclusion
Conclusion générale
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