Génie des procédés de l’énergie et de l’environnement: le secteur du ciment au Maroc

Résumé du document

Les besoins mondiaux en énergie pour la fabrication du ciment sont actuellement estimés à environ 650 GJ/an pour les combustibles et 200 TWh/an pour l'électricité. Par ailleurs, l'énergie représente 30 à 40 % du prix de revient du ciment. Par conséquent, l'industrie cimentière est fortement consommatrice en énergie calorifique et électrique. Cependant, les consommations spécifiques varient beaucoup d'une usine à l'autre et selon les pays considérés (3000 à 8000 kJ/tonne de clinker). Ces besoins calorifiques sont essentiellement liés à la cuisson de la matière crue dans le four, celle-ci devant être portée à une température de l'ordre de 1 450 à 1500 °C et immédiatement refroidie pour être stockée avant la suite du procédé.

Outre la cuisson, des besoins calorifiques annexes sont nécessaires pour assurer le séchage de la matière première (notamment dans les broyeurs à cru et à charbon). Cette consommation calorifique dépend de plusieurs facteurs tels que : le type de procédé utilisé, la fiabilité de fonctionnement des lignes de cuisson et la conception des équipements (récupération thermique, etc.). Pour cette raison, Asment a mis au profil de l'installation un nouvel équipement doté de système de récupération de la chaleur (le refroidisseur de type polytrack).

Extraits

[...] Comme l'indique le thème de ce stage, nous établirons un bilan du thermique du refroidisseur. Ce bilan devra permettre de se rendre compte de l'influence de l'air chaud envoyé vers les broyeurs sur celui retourné au four, ce qui vise l'amélioration de la cuisson dans le four, la réduction de la consommation thermique (utilisation excessive de combustibles), l'amélioration des performances du refroidisseur et donc de la production. Ainsi, nous avons dans un premier temps dégagé une meilleure compréhension du fonctionnement du refroidisseur puis dans un second temps réaliser une application numérique qui permettra de simuler le bilan thermique. [...]

[...] La différence entre la quantité de matière solide à l'entrée et à la sortie de la ligne de cuisson est due à la décarbonatation (dégagement de CO2) et à la déshydratation de la farine. Dans la suite, on va calculer la quantité de chacune. Quantité de CO2 dégagée par la farine. Cette quantité est déterminée par l'analyse de la perte au feu, ce paramètre caractérise le pourcentage massique de CO2 dans la farine qui va être dégagé par décarbonatation de la farine (CaCO3 CaO + CO2 & MgCO3 MgO + CO2). [...]

[...] Etalonner les compteurs (la farine, coke). Préparer les appareils de mesures : Tube de PITOT et de BERI ; Thermocouple et pyromètre (infrarouge) ; Analyseur des gaz ; Analyseur chimique de la matière à rayon X ; Tamis de 90µm, 200µm ; Etuve pour mesurer l'humidité ; Camions pour la pesée du clinker ; Pont bascule étalonné ; Définir les points d'échantillonnage et de mesure. III éme étape : exécution : Garder la ligne de cuisson dans l'état stable durant la durée du bilan; Prendre les compteurs de la farine et du coke chaque heure; Mesurer les débits (par tube de BERY et PITOT) et les températures des flux suivants : L'air des 11 ventilateurs du refroidisseur fois durant le bilan); L'air primaire du four et précalcinateur; Gaz sortie tour ; Air vers atelier charbon ; Air vers cheminée. [...]

[...] La farine passe par 2 étapes : la dessiccation: la farine contient environ d'humidité. Cette quantité d'eau s'évapore en contactant les gaz chauds provenant du four. la décarbonatation : la farine crue déshydratée se décarbonate partiellement suivant la réaction (CaCO3 ( CaO + CO2) aux températures de 800-900°C et ce jusqu'à la boite à fumée. A chaque étage, le fonctionnement de la tour peut être décomposé en deux phases : Une phase d'échange thermique co-courant qui se produit en grande partie dans les gaines de liaison entre cyclones lors du transport pneumatique de la matière dans les gaz. [...]

[...] Vue du refroidisseur polytrack 22 Description : Le clinker à sa sortie du four subit une trempe afin de figer la structure cristalline du clinker et maintenir la teneur de C3S supérieur à 50%. En effet, le système de refroidissement est composé de : a. Quatre grilles statiques, de longueur 50 cm chacune, où le clinker subit une première trempe. b. Un refroidisseur polytrack (voir Figure. Vue du refroidisseur Polytrack, ci_ dessus), récemment installé, constitué par 6 tracks qui font circuler le clinker en avant. Son principe de transport est illustré dans la figure ci-dessous: Figure. [...]