Soutenance mémoire
Optimisation des paramètres de la tuyère
Préparation du combustible
L’usine de Meknès utilise deux types de combustible : combustible solide : coke de pétrole + les pneus déchiquetés combustible liquide : fuelLe coke de pétrole va subir une opération de broyage avec un broyeur verticale de type loesche LM 17-20D à 2 galets avec une puissance de 250 kW (même principe de fonctionnement que les broyeur cru), après le broyage le coke broyé est transporté vers un filtre qui alimente les trémie d’alimentation des deux four en coke.Le fuel va subir un petit chauffage jusqu a 120 C ° afin de diminuer sa viscosité pour facilité sont transport vers les fours (utilisé surtout pendant l’allumage des fours)
Cuisson du cru
Clinker
Le clinker est le composé constitué par les nouvelles espèces formées au cours des réactions chimiques, qui se produisent lors de la cuisson du cru dans un four a haute température. Le clinker est essentiellement composé de quatre phases cristallines : les silicates bi et tricalciques l’aluminate tricalcique et l’alumino-ferrite de calcium.
Production du clinker
La farine crue obtenue à l’issue de processus de br oyage et d’homogénéisation des matière première est transformée en clinker par traitement thermique, la transformation se réalise dans des fours rotatifs au sein des quels s’optée le traitement du cru a des températures de l’ordre de 1400°c à 1500°c, à l’usine de Meknès le traitement thermique s’effectue dans deux four rotatif munis d’un préchauffage à 4 étages du cyclones.
Préchauffage
L’usine de Meknès dispose de deux préchauffeurs à cyclones qui sont constitués de 5 cyclones placés à l’intérieur de chaque tour sur 4 étages. Lors de cette étape la farine est introduite dans la partie supérieure des tours de préchauffage à une température de 60 à 80°c.A l intérieur de la tour les transferts thermiques s’effectuent par contact entre la matière et les gaz, la farine descend par gravité d’un cyclone au carneau du cyclone inférieur commence donc a chauffer progressives au fur et à mesure qu’il s’approche du four, à l’entrée du four sa température atteint environ 850C°. Elle est totalement déshydraté et partiellement décarbonatée, son degré de décarbonations s’étageant entre 50%et 80% selon le four 1 au 2 cette différence du taux décarbonatation le four 1et 2 provoqué par l’installation d’un précalcinateur dans la ligne 1.
Four rotatif
Le four rotatif est l’élément principale de fabrication du clinker, il est essentiellement constitué par des viroles en acier protégées par un revêtement intérieur des matériaux réfractaires (brique) .dans lequel brûlent les combustibles injectées à fort débit en Produisant une flamme de plusieurs mètres de longueur.Il fonctionne comme un échangeur de chaleur à contre courant dans lequel la flamme atteint 2000°C, elle est dirigée de l’aval vers l’amont du four et elle porte la farine à des très hautes températures jusqu’à 1400 à 1500°C. L’usine dispose de deux fours rotatifs légèrement inclinés, dont les caractéristiques sont les suivantes..
Refroidissement
Le clinker sort à une température de 1200 à 1400 °c tombe dans un refroidisseur, le refroidissement a notamment pour buts d’une part, d’abaisser la température du clinker à la Température ambiante. Afin de garder intacte la nouvelle structure chimique De la matière et d’autre par, de récupérer au maximum la chaleur qu’il emmagasine.Le refroidissement est provoqué par le passage de l’air frais tiré de l’atmosphère a travers la grille du refroidissement sur laquelle a été déposé le clinker.L’usine dispose de deux refroidisseurs :refroidisseur de ligne 1 : mis en services fin mois d’avril 2008 c’est un refroidisseur à couloirs (5 couloirs) de type êta-coler l’écoulement du clinker est assurée par le déplacement des couloirs.refroidisseur de la ligne2 : de type Clausius perles 1grille H .la mobilité de clinker est assurée par les translation et le mouvement alternative des plaques de grille.
Les réactions de cuisson
La cuisson de la farine crue constitue la phase principale de la fabrication du clinker, et donc du ciment, c’est en effet au cours de la cuisson que s’opèrent les réaction chimiques de transformation du cru en clinker.
La déshydratation :
Les granules de farine présente un certain taux d’humidité un chauffage a 100°c élimine l’eau libre non combinée l’eau adsorbée par les argiles est libérée et s’échappe entre 100 et 300°c.
La décarbonatation :
Le cru étant séché, il s’échauffe sans grande réaction chimique jusqu’à une température de l’ordre de 750°c où intervient la décarbonatation de la phase calcaire : CaCO3 CaO + CO2
De cette réaction endothermique résulte la formation de CaO naissante indispensable pour la formation des différentes phases du clinker.
le clinkerisation :
La transformation du cru en clinker se caractérise par un changement de la structure moléculaire, les composants de l’argile (principalement silicates d’alumine et oxyde de fer) se combinent a la chaux provenant du calcaire et donnant des silicates et des aluminates de calcium, molécules qui réagirant avecl’eau pour la prise du ciment.
Les équations de réaction sont les uivants :
2 CaO + SiO2
(CaO)2SiO2
3 CaO + SiO2
(CaO)3SiO2
4 CaO + Fe2O3 +Al2O3 (CaO)4Al2O3Fe2O3
3 CaO + Al2O3 (CaO)3Al2O3
Une faible proportion de la chaux reste libre on l’appelle la chaux libre.
Broyage et expédition du ciment
Broyage ciment :
Figure 9: broyage ciment
Broyeurs à boulets :
Une fois refroidis, le clinker est stocké dans un hall d’une capacité de 20 000 t, équipé de deux ponts roulants. Le clinker est broyé dans un broyeur à boulet avec des matières d’ajouts, qui sont le calcaire et le gypse qui est un régulateur de prise. Le broyeur à boulets est constitué de :
• Deux compartiments et une cloison de séparation
• Blindage (fond d’entrée, blindage 1er compartiment, cloison double, blindage 2ème compartiment et fond de sortie)
• Charge broyante : ce sont les boulets qui sont de diamètre de 60 à 100 mm pour le premier compartiment et de 15 à 25 mm pour le deuxième.
Figure 10:boulets
L’atelier de broyage de l’usine est équipé de 3 broyeurs à boulets nommés BK3, BK4 et BK5, dont les caractéristiques chimique est sont les suivantes :
Tableau 3: Les caractéristiques des 3 broyeurs
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Table des matières
Introduction
Première partie : Présentation de LAFARGE Meknès
I- Présentation de LAFARGE Meknès
1- Historique
2- Fiche signalétique
3- Organigramme de Lafarge Meknès
Deuxième partie : Description du cycle de fabrication du ciment
I- Carrières et matières premières
1- Les matières premières
2- Exploitation de carrière
2-1- Extraction
2-2-Concassage
II- La préparation du cru
1- La composition du cru
2- La pré homogénéisation
3- Reprise du tas
4- Broyage cru
5- L’homogénéisation
III- Préparation des combustibles
IV- cuisson du cru
1- clinker
2- production de clinker
2-1- Préchauffage
2-2- Four rotatif
2-3- Refroidissement
3- les réactions de cuisson
V- Le broyage et l’expédition du ciment
1- Broyage ciment
2- Stockage de ciment et ensachage
Troisième partie : optimisation des paramètres de la tuyère
Introduction
I- Généralités sur la tuyère, et méthode de calcul de l’impulsion et Swirl
A-Généralités sur la tuyère
1- Définition
2- Le rôle de la tuyère
3- l’installation de la tuyère
4- La tuyère Lafarge et son fonctionnement
B-Méthodes de calcul de l’impulsion et swirl
1- L’impulsion
2- Le swirl
3- Influence de l’air axial et de l’air rotationnel sur la flamme
II- Mesures, calculs et exploitation des résultats
1- les appareils utilisés pour les mesures
2- schéma explicatif des points de mesures
3- les paramètres à mesurer
4- le calcul de l’impulsion et swirl à l’état initial (avant l’optimisation du réglage)
4-1-Au refoulement du ventilateur et du sur presseur (à l’entrée tuyère)
4-2-A la sortie tuyère
4-3- calcule de l’impulsion spécifique et swirl
4-4-les résultats d’état initial
III- Optimisation et nouveaux réglages
1-résultats 1er réglage
2-résultats 2eme réglage
3- comparaison entre les 3 cas
Conclusion générale
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