Description de l’installation de production d'air comprime

Processus de fabrication du ciment

Carrière

L’usine dispose de deux carrièrespour assurer son approvisionnement en matières premières, figure 8. L’une est située à 5Km de l’usine et couvre une surface de 150ha, la seconde est à 1km de l’usine et couvre une superficie de 50ha.Les carrières destinées à la production de la matière première du ciment fournissent deux éléments essentiels : le calcaire qui est très riche en carbonates de calcium (CaCO3) et le schiste qui contient des teneurs importantes de silice (SiO2), d’alumine (Al2O3) et d’oxyde de fer (Fe2O3), ces matières premières sont extraites de la carrière par abattage.
Figure8: Carrière d’extraction de la matière première

Zone deconcassage

Les matières premières et les matières d’ajout sont concassées afin de réduire la dimension des blocs en fragments de faibles dimensions en vue d’optimiser et de faciliter leur stockageet leur manutention. Les matières premières, après concassage, sont transportées à l’usine par un tapis roulant où elles sont stockées et homogénéisées, figure 9.
Figure9 : Etapes de concassage, transport et stockage

Atelier depré homogénéisation

Cet atelier sert à stocker et à mélanger la matière issue de la carrière. La pré-homogénéisation est une constitution d’un stock intermédiaire entre le concassage et l’atelier du broyage. L’homogénéisation,du calcaire, de la silice et de l’alumine,est réalisé avant son introduction au broyeur cru, afin d’obtenir un cru régulier. Cette phase consiste à créer dans un hall un mélange en disposant la matière en couches horizontalessuperposées, puis en la reprenant verticalement à l’aide d’une roue-pelle. Le produit arrivant du parc de pré-homogénéisation et du parc des ajouts est stocké dans des trémies. Suivant les pourcentages donnés par le laboratoire d’analyse, on procède au mélange du calcaire, de l’argile et autres ajouts.

Zone debroyage cru

Les matières premières doivent être finement broyées pour faciliter les réactions chimiques au cours de la cuisson dans le four. La qualité du produit issu de cette étape exige la maitrise du broyeur sécheur. La fonction de séchage est nécessaire pour diminuer le taux d’humidité de la matière,figure 10.
Figure10: Broyage de la matière pré-homogène

Silo d’homogénéisation

Le cru provenant des broyeurs est ensuite acheminé par des aéroglisseurs pour être stockédans les silos d’homogénéisation, figure 11,qui assurent à fois le stockage et l’homogénéisation de la farine. Le but est de réaliser un mélange final de la farine pour gommer les dernières dérives chimiques présentes.
Figure11: Silo d’homogénéisation

Zone decuisson

L’opération de cuisson nécessite trois équipements essentiels à savoir la tour de préchauffage, le four et le refroidisseur.La farine crue constituée des éléments majeurs (Alumine, Fer, Silice, Chaux) est préchauffée puis elle passe au four. La tuyère, haute impulsion, assure une flamme atteignant 2000°C qui portera la matière à 1500°C, avant qu’elle ne soit refroidie, figure 12. Après cette opération, on obtient le clinker, matière de base nécessaire à la fabrication de tout ciment, tableau 1.
Figure12: Processus de cuisson du ciment.
Tableau 1 : Caractéristiques du compresseur KAEZER CSD 122 VI.1 La tour de préchauffage
C’est un échangeur de chaleur à voie sèche constitué de quatre étages. Elle permet d’effectuer un échange thermique à contre-courant entre les gaz chauds (850°C) sortant du four et la farine froide (50 à 60°C). Les gaz parcourent l’édifice de base en haut alors que la matière le parcourt en sens inverse.

Lefour rotatif

C’est une grande enceinte rotative dans laquelle on injecte le combustible sous pression pour produire une flamme. Le four est un échangeur de chaleur à contre-courant dans lequel la flamme et les gaz récupérés du refroidisseur cèdent leur chaleur à la farine qui arrive en sens inverse.

Le refroidisseur

Situé à l’aval du four, le refroidisseur est à grilles horizontales. Le refroidissement du clinkerest assuré par 5 ventilateurs. L’air produit par ces ventilateurs est insufflé sous les grilles par deschambres. Le refroidisseur à un triple rôle :
– Assurer la trempe de clinker par un refroidissement rapide.
– Refroidir le clinker qui sort du four.
– Récupérer le maximum de la chaleur contenue dans le clinker.
Le clinker sort avec une température dépassant 1450°C et tombe dans le refroidisseur pour subir une trempe rapide afin de figer les C3S du clinker et de les empêcher de se transformer en C2S. En effet le C2S formé influe sur la qualité et la composition du clinker.

Zone de broyage cuit

Après refroidissement, les granulats de clinker sont stockés, ensuite broyés avec addition de gypse et d’autres constituants secondaires. Cette addition a pour but de régulariser la prise du ciment, notamment de ceux qui contiennent des proportions importantes d’Aluminate tricalcique et aussi de conférer au ciment des propriétés correspondant à spécifiques différentes qualités des ciments cités auparavant (CPJ35, CPJ45, CPA55).C’est la variation des dosages de ces divers produits et la finesse du broyage qui permet de définir les différents types de ciment.

Zone d’ensachage et d’expédition

A la sortie du broyeur, le ciment est orienté vers les silos de stockage et de livraison. La livraison du ciment s’effectue soit en sacs à l’aide des *Havers, figure 13, soit à l’aide des **Vracs, figure 14, selon la demande.
Figure 13: Ensachage du ciment CPJ35, CPJ45 en sacs
Figure14 : Transport du ciment CPA 55 en VRAC
*Les machines HAVER :équipements et installations pour le conditionnement en sacs du ciment.
**VRAC : Livraison du ciment en camion.

Description de l’installation de production d’air comprimé

Production d’air comprimé

L’air comprimé est une forme d’énergie emmagasinée qui sert à faire fonctionner des machines, des équipements ou des procédés industriels.
Un compresseur d’air est entraîné souventpar un moteur électrique pour comprime run volume d’airde la pression atmosphérique à une pression plus élevée (environ 7 bars). L’air à haute pression ainsi obtenu est distribué aux appareils ou aux outils dans lesquels il se détend à la pression atmosphérique, libérant ainsi l’énergie nécessaire à leur fonctionnement.Lors du processus de la compression, et du refroidissement ultérieur de l’air aux températures ambiantes, de la chaleur et de l’humidité se dégagent, figure 15.
Figure15: Production d’air comprimé

Composants d’une unité de production d’air comprimé

Une installation de production d’air comprimé, figure 16, comporte :
-Un ou des compresseurs actionné(s) par un (des) moteur(s) électrique(s),
-Un séparateur d’huile/condensats,
-Un réservoir tampon,
-Un sécheur,
-Des filtres à particules,
-Eventuellement un système motorisé d’aspiration de l’air chaud ambiant.
Figure16: Installation de production d’air comprimé

Compresseurs

Principe du compresseur

A la compression, l’énergie électrique fournie au moteur est transformée en énergie mécanique puis en travail (**Win) utilisé pour comprimer l’air.Cette compression engendre une augmentation de la température.Le principe de conservation de l’énergie peut alors s’énoncer : **Win =* U – * Q.
L’air comprimé ne peut en général pas être fourni au réseau sans être refroidi. Le plus souvent, l’air comprimé est fourni au réseau à une température proche de la température ambiante.
Lors de la détente, l’air comprimé produira un travail mécanique Woutet verra sa température (énergie interne) chuter fortement ( U), engendrant de ce fait une absorbation de chaleur (production de froid) ( Q) venant du milieu extérieur. Le principe de conservation de l’énergie doit une fois de plus être respecté : **Wout = U – Q. (figure 17)
* U : Energie interne **Win : Travail donnée
* Q : Chaleur de compression **Wout : Travail fournie par l’air comprimé
Réfrigérant à pilotage
Figure17: Principe de fonctionnement du compresseur selon la thermodynamique

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Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : PRESENTATION GENERALE DE L’ENTREPRISE
I. Présentation du groupe LAFARGEHOLCIM
II. Présentation de LafargeHolcim-MAROC
CHAPITRE 2 : Processus de fabrication du ciment
I. Carrière :
II. Zone de Concassage
III. Atelier de Pré homogénéisation
IV. Zone de Broyage cru
V. Silo d’Homogénéisation
VI. Zone de Cuisson
VII. Zone de Broyage cuit
VIII. Zone d’Ensachage et d’expédition
CHAPITRE 3 : Description de l’installation de production d’air comprime
I. Production d’air comprimé
II. Composants d’une unité de production d’air comprimé
III. Installation de production d’air comprimé de l’expédition
CHAPITRE 4 : Problématique
I . Définition de l’anomalie
II. Circuit des conduites d’air comprimé d’expédition
III. Description des grands consommateurs.
IV. Débits des compresseurs
V. Calcul des pertes de charge
CHAPITRE 5 : Solutions pour l’optimisation d’air comprimé d’expédition
I. Mesures simples d’optimisation d’air comprimé :
II. Investissements rentables pour l’optimisation
CONCLUSION
Bibliographie