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REPUBLIQUE DU SENEGAL

UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP DE DAKAR

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

Centre de THIES

DEPARTEMENT GENIE ELECTROMECANIQUE

PPRROOJJEETT DDEE FFIINN DDEETTUUDDEESS

EN VUE DE LOBTENTION DU DIPLOME DINGENIEUR DE CONCEPTION

Titre :

Le dpoussirage et la filtration aux Ciments Du Sahel : Etude du fonctionnement et de la maintenance du Baghouse

Auteur : M. Henri F. DIADHIOU

Directeur interne : M. Khalifa SIBY

Directeur externe : M. Ousmane THIAM NIANG

Juillet 2008

Le dpoussirage et la filtration aux Ciments Du Sahel : tude du fonctionnement et de la maintenance du Baghouse

- 2 - Prsent par Henri F. DIADHIOU PFE 2008

Sommaire :

Il y a quelques annes la culture du respect de lenvironnement au Sngal navait pas une

envergure aussi grande que limpose aujourdhui la ncessit de protger la nature sous toutes

ses formes. Des tudes et analyses avaient pourtant montr que les sources de pollution les

plus grandes taient les usines de production en gnral, dont les rejets (chimiques ou

bactriologiques) dcoulant de leur processus de fabrication sont les plus grands ennemies de

la plante bleue.

Les cimenteries sont, pour leur part, dans la catgorie des potentiels pollueurs de latmosphre

du fait des manations de poussires provenant de leurs quipements. Notre tude sera axe

sur le cas des Ciments du Sahel, entreprise hte de ce projet de fin dtudes. Les objectifs

viss sont tout dabord la matrise du fonctionnement de leurs quipements de filtration, puis

llaboration dune mthode de leur diagnostic et enfin la proposition dinterventions

mlioratives sur ces dispositifs.

Dans la premire partie, nous nous attlerons une brve prsentation des Ciments du Sahel

en terme dorganisation de lentreprise, de la nature de ses produits et de lagencement de son

processus de fabrication. Dans le second chapitre, nous parlerons essentiellement du

dpoussirage et de la filtration dans le cadre gnral, en mettant en exergue les diverses

techniques et appareils crs cet effet. Le troisime chapitre passera en revue la situation qui

prvaut au sein de lentreprise par le recensement du parc du matriel de dpoussirage

install. Le quatrime chapitre est la partie la plus essentielle du projet. Elle traitera du grand

filtre de dpoussirage du broyeur de farine crue et du four rotatif de la cimenterie. Il sera

question de ltude de sa constitution matrielle et de son fonctionnement par rapport aux

quipements qui forment son environnement. Cest une partie tourne vers laspect de la

maintenance avec des mthodes damliorations en recommandation.

Cette tude aura permis davoir une vue complte sur tout ce qui traite de la filtration et des

rseaux arauliques dimensionns pour cela. Elle a permis de montrer limportance du point

de fonctionnement de ces derniers. Le rendement est un des facteurs cl de la consommation

nergtique dont la surveillance et loptimisation pourraient tre des sources dconomies non

ngligeables. A titre dexemple, nous recommandons de donner plus dattention aux

ventilateurs dair qui font partie des lments les plus critiques.



Remerciements

Je tiens remercier tous ceux qui, de prs ou de loin, ont particip llaboration de ce

document. Je voudrais nommer tout particulirement :

La Direction gnrale des Ciments Du Sahel qui ma propos ce projet et qui na

mnag aucun effort afin de me mettre dans les meilleures conditions de travail ;

Le Directeur dExploitation M. NDIAYE et son adjoint M. THIOUNE qui ont

donn leur accord lors de la proposition de ce projet ;

M. Ousmane THIAM NIANG, chef de la division maintenance, qui ma encadr

tout le long de ce travail, dont la disponibilit et les conseils ont t dun grand

apport ;

M. Khalifa SIBY qui a jet les bases du travail et qui ma fait profit de son savoir

faire pour pouvoir mener bien cette tude ;

Messieurs les professeurs qui mont appuy un moment ou un autre du courant

de cette anne ;

Tous les agents des Ciments Du Sahel qui ont particip de manire active aux

avances de ce projet.



Table des matires :

Nomenclature____________________________________________________________6

Introduction gnrale_____________________________________________________7

Chapitre I. Prsentation des Ciments Du Sahel S.A. ___________________________ 9 A. Introduction _________________________________________________________________ 10 B. Organisation de lentreprise __________________________________________________ 10 C. Principe chimique de fabrication du ciment ___________________________________ 11 D. Processus de fabrication du ciment ___________________________________________ 13

1. Prparation des matriaux _________________________________________________ 13 2. Traitement et cuisson de cru________________________________________________ 14 3. Traitement du clinker ______________________________________________________ 15

E. Conclusion __________________________________________________________________ 16

Chapitre II. Gnralits sur le dpoussirage et la filtration ___________________ 17 A. Introduction : Thorie de la filtration ___________________________________________ 18 B. Techniques de dpoussirage et de filtration __________________________________ 19

1. Sparateurs effet mcanique_____________________________________________ 19 a) Cyclones _______________________________________________________________ 19 b) Sparateurs centrifuges rotor___________________________________________ 21

2. Sparateurs effet lectrique ______________________________________________ 22 3. Sparateurs media filtrants _______________________________________________ 23

a) Caractristiques de fonctionnement______________________________________ 23 b) Elment critique du systme : le medium filtrant ___________________________ 24

C. Conclusion __________________________________________________________________ 27

Chapitre III. Le dpoussirage et la filtration aux C.D.S _____________________ 28 A. Introduction _________________________________________________________________ 29 B. Les motifs de la filtration ______________________________________________________ 29

1. La rcupration des poussires_____________________________________________ 29 2. Les normes environnementales _____________________________________________ 29

C. Recensement du matriel de filtration de lusine _______________________________ 30 1. Filtres Jet pulse et dair invers de la socit FLSmidth________________________ 31 2. Filtres manches et en srie de la socit Intensiv-Filter _____________________ 35

D. Inventaire des filtres du processus de fabrication_______________________________ 35 E. Conclusion __________________________________________________________________ 37

Chapitre IV. Etude du filtre dpoussireur du broyeur de cru et du four ______ 38 A. Introduction _________________________________________________________________ 39 B. Description et tude du fonctionnement automatique __________________________ 39

1. Structure et principaux lments de la gomtrie____________________________ 39 2. Elments actifs et dispositifs indicateurs de paramtres ______________________ 40 3. Principe de fonctionnement du systme ____________________________________ 43

a) Marche en mode filtration _______________________________________________ 43 b) Marche en mode nettoyage _____________________________________________ 44

C. Etude du rseau araulique __________________________________________________ 46 1. Gnralits sur les rseaux arauliques _____________________________________ 47

a) Ecoulement en conduite_________________________________________________ 47 b) Ventilateurs centrifuges__________________________________________________ 59

2. Rseaux arauliques du Baghouse _________________________________________ 60 a) Rseau araulique de tirage en filtration__________________________________ 61 b) Rseau araulique de dcolmatage _____________________________________ 73

D. Conclusion __________________________________________________________________ 73



Chapitre V. Etude de la maintenance du Baghouse________________________ 75 A. Introduction _________________________________________________________________ 76 B. Modes de dfaillance et maintenance curative _______________________________ 77 C. Planning dinspections priodiques____________________________________________ 78 D. Conclusion __________________________________________________________________ 84

Chapitre VI. Recommandations : optimisation du Baghouse ________________ 85 A. Introduction _________________________________________________________________ 86 B. Consommation nergtique du ventilateur de tirage ___________________________ 86 C. Rgulation du dbit dalimentation du four ____________________________________ 86 D. Rgulation des volets dentre des trmies ____________________________________ 87 E. Rgulation du mode de nettoyage____________________________________________ 87 F. Augmentation de la dure de vie des manches _______________________________ 88 G. Rduction des manations de poussires______________________________________ 88 H. Conclusion __________________________________________________________________ 89

Conclusion gnrale ____________________________________________________90

Rfrences bibliographiques _____________________________________________92

Liste des figures__________________________________________________________93

Liste des tableaux _______________________________________________________94



Nomenclature

Symboles Paramtres Units

Q Quantit de chaleur change avec l'extrieur J

W Travail mcanique chang avec l'extrieur J

h Enthalpie massique J.kg-1

u vitesse d'coulement de fluide m.s-1

z hauteur gomtrique d'un point du rseau m

T ou t Temprature C

S Section de conduite m2

Pt, P*, Pa, Pd, Pb Pressions totale, motrice, d'arrt, dynamique, baromtrique

Pa ou bar

Cp Capacit thermique massique pression constante J.kg-1.K-1

Poids volumique N.m-3

coefficient de pertes de charge liniques -

Re Nombre de Reynolds -

D Diamtre de conduite m

ou k Rugosit absolue mm

coefficient de pertes de charge singulires -

H Hauteur manomtrique m

Viscosit cinmatique m2.s-1

L Longueur de conduite m

P Perte de charge entre 2 points du rseau Pa

Masse volumique kg.m-3



Introduction gnrale

Durant ces trois dernires dcennies, une importante attention a t accorde la situation

prsente et au devenir de notre plante. La prservation de la nature est ds lors un concept

dactualit qui a conduit la mise en place dune rglementation dans presque tous les

secteurs dactivits. Sur le plan de lenvironnement, les mfaits dune implantation de

production, quels quils soient, font lobjet dune limitation trs stricte et rigoureuse sous

peine de sanctions svres allant jusqu la cessation de ses activits. De ce point de vue, nous

avons lhabitude de distinguer parmi les sources de problmes:

Le bruit

Les rejets chimiques (solides, liquides)

Les manations gazeuses ou poussireuses

Les limites permises concernant ceux-ci ont fait lobjet de conventions conformment aux

exigences de lcosystme et ont t quantifies et bien matrises grce des tudes pousses

dans ce domaine.

La raction nette des usines telles que les cimenteries, face ces normes de protection de

lenvironnement, se fait de plus en plus sentir. Elles mobilisent les voies et moyens pour

arriver rduire au maximum les rejets de poussires dans latmosphre. Cependant, des

efforts considrables sont encore attendus du fait de lexigence de performances plus accrues

manifeste par les bailleurs de fonds et les agences bancaires.

Les normes actuelles font rfrence des manations infrieures 50 mg/m3 vu son impact

sur la vgtation environnante et sur les changements climatiques si il de gaz effet de serre.

En ralit, le respect de ces rglementations procure le double avantage de prserver

lenvironnement et aussi de rduire les potentielles pertes de production par la rcupration de

matires.

Dans ce contexte, lobjet de ce mmoire est ltude des mcanismes de dpoussirage et de

filtration des Ciments du Sahel S.A. Une attention particulire sera accorde au filtre le plus

sollicit du systme qui est le Baghouse, le filtre de dpoussirage du broyeur de cru et du

four rotatif



Aprs donc une prsentation sommaire de lusine, afin de mieux comprendre les phnomnes

mis en jeu, nous allons procder, dans un premier temps, une prsentation gnrale de la

thorie et des mthodes de filtration existantes actuellement, des techniques et des appareils

utiliss.

Nous ferons ensuite, dans le deuxime chapitre, un tat des dispositifs prsents dans les divers

dpartements du processus de fabrication de lusine. Les caractristiques des diffrentes sortes

dappareillage y sont fournies ainsi que leur localisation travers les diverses tapes de

traitement du ciment.

La troisime partie, comme tout le reste dailleurs, traitera dun de ces dispositifs tantt

voqus, qui est le filtre manches de dpoussirage du broyeur de cru et du four rotatif : le

Baghouse. La description et ltude de son fonctionnement de cet quipement nous

permettront dobserver son comportement relativement aux machines auxquelles il est

connect. En outre, ltude du rseau araulique dans lequel il est insr, ncessitera la

connaissance de certains concepts de la mcanique des fluides afin de mettre en vidence son

point de fonctionnement pour divers mode de marche de lquipement.

Ltude de la maintenance et la proposition dventuelles amliorations formeront la dernire

partie du projet. La dtermination dun planning de suivi du Bag House et ltude de la

consommation dnergie des ventilateurs dair ainsi que de lutilisation des lments de

rechange sont lobjet de ce dernier chapitre.

Nous clorons ce document travers certaines recommandations doptimisation du

fonctionnement global du systme tant sur le plan de la consommation nergtique que sur la

rgulation de son fonctionnement par rapport aux exigences des paramtres de marche de

dispositifs tels que lalimentation du four rotatif.



Chapitre I. Prsentation des Ciments Du Sahel S.A.



A. Introduction

Les Ciments Du Sahel S.A., situ aux environs de la localit de Kirne dans la rgion de

This, est une cimenterie inaugure depuis l'anne 2005. Avec une capacit annuelle de

production prvue de 600.000 tonnes, elle atteint aujourd'hui prs de 1.200.000 tonnes et

constitue, avec la SOCOCIM, les deux seules cimenteries actuellement oprationnelles au

Sngal.

Dote dquipements de bonne technologie, cette usine est capable de supporter la

concurrence au sein du march qui, sous peu, va devenir plus pris avec larrive de nouvelles

cimenteries. Cependant, son extension est dj entame et une nouvelle ligne de production

est en cours de ralisation.

Dans cette partie, nous allons procder une brve prsentation de lentreprise en droulant

de manire peu exhaustive son organigramme. Nous passerons ensuite la description du

produit quelle fabrique, de sa constitution chimique avant daborder le processus propre de sa

fabrication. Nous tenterons de mettre en exergue les diverses tapes de traitement du ciment

o nous pourrons voir les principaux quipements en service dans lusine.

B. Organisation de lentreprise

L'entreprise Les Ciments Du Sahel S.A. constitue une socit anonyme regroupant prs de

300 400 employs rpartis dans divers secteurs de l'usine.

A la tte de cette dernire, nous avons la Direction Gnrale qui coiffe toutes les autres

structures que sont : la Direction Commerciale, la Direction d'approvisionnement, la Direction

Financire et Comptable et la Direction d'exploitation.

Cest la Direction d'exploitation qui est en charge de la marche propre des installations et du

processus de fabrication.

Elle est divise en dpartements qui sont: le Dpartement Gnie civil, le Dpartement Qualit,

le Dpartement Production, Dpartement Etudes et Ralisation lectriques, le Dpartement

Contrle qualit, le Dpartement Hygine Scurit Environnement, le Dpartement Science

de la terre, le Dpartement Automobile et le Dpartement Maintenance.



Lorganigramme dcrit par le schma suivant montre les divers secteurs voqus plus haut

mais nest dtaill que pour la Direction dexploitation et plus encore pour le Dpartement

Maintenance quelle coiffe.

Figure 1: Organigramme de l'entreprise

Une description bien plus dtaille que ce quoffre ce schma aurait permis de distinguer une

trs bonne gestion des moyens humains et matriels. Lobjectif vis tant de satisfaire les

besoins du march, toute cette organisation nest mise sur pied que dans un seul but : fournir

un produit de qualit. Le ciment est en effet le fruit dun travail minutieux pour avoir les

caractristiques pour lesquelles il est achet.

C. Principe chimique de fabrication du ciment

Le ciment est un liant hydraulique fabriqu partir du calcaire et dune source de silice et

dalumine telle que largile. Ce mlange broy puis cuit et ajout du gypse donne le produit

final aprs un autre broyage.Les lments de base du ciment sont donc :

La chaux CaO : C

Lalumine Al2O3 : A

La ferrite Fe2O3 : F

La silice SiO2 : S



Ces lments de base sont contenus dans beaucoup de pierres mais aux C.D.S. les matriaux

de base utiliss sont :

Le calcaire (llment incontournable) : haut titre si la quantit de chaux est suprieure

52% et bas titre si cette quantit est comprise entre 48 et 52%. Il contient aussi du A,

du F et du S ;

La latrite qui contient du A, du F et du S.

Le mlange dargile et de calcaire qui contient tous les composants

Pour obtenir le ciment, nous avions parl tantt de cuisson de la matire. En effet, aprs avoir

mlang les divers constituants des doses bien dtermines, ils sont achemins dans un four

o lensemble est lev une temprature denviron 1450C. Quatre composants naissent des

ractions chimiques induites lors de la cuisson. Il sagit :

Du silicate bicalcique (C2S) reprsentant 50 60% et responsable du

durcissement long terme du ciment ;

Du silicate tricalcique (C3S) reprsentant environ 20% et responsable du

durcissement court terme ;

De laluminate tricalcique (C3A) reprsentant 5 10% et est le composant le plus

ractif et cause de dgagement de chaleur ;

De lalumino ferrite ttracalcique (C4AF) prsent environ 10% dans le ciment

et peut influencer la temprature de formation du clinker.

Il faut noter la prsence en petite quantit de magnsie MgO et dalcalis Na2O et K2O.

Pour avoir des caractristiques de clinker et des conditions de cuisson bien dfinies, le dosage

de la farine est trs important. Des modules de rfrence sont prvus cet effet et leur valeur

varie dune cimenterie une autre en fonction de leurs mthodes de fabrication.

Ces modules sont :

Le module LSF qui est fonction du potentiel dattaque de la chaux :

100*

2,8* 1,18* 0,65*

CLSF

S A F=

+ +

Le module silicique MS qui permet dinfluencer la fusion :*

SS

MA F

=

Le module aluminique MA qui contrle la viscosit : AA

MF

=



Comme nous lavions soulign auparavant, la valeur de ces modules dpend de lusine

considre. Cependant, nous pouvons avoir les plages suivantes :

90 98

2,4 3

1 2

S

A

LSF

M

M

<



Le concassage primaire

La matire provenant des carrires est en gnral d'une trs grosse granulomtrie. Les tapes

suivantes dans le processus n'admettent pas cependant une certaine taille des grains et, c'est

pour cette raison qu'un concassage primaire par un concasseur marteaux est effectu pour

une premire mouture 650 tonnes/heure. La grosseur des blocs est ainsi considrablement

rduite pour permettre aux machines en aval de pouvoir les traiter et les transformer.

Le transport et le stockage de matires

A partir du concasseur, un systme de transport et d'aiguillage par bandes conduit les matires

premires vers les principaux lieux de stockage.

En effet, une partie du calcaire et de l'argile est achemine vers le dme de pr

homognisation en passant par le tour d'angle A. Un mcanisme, le gratteur circulaire,

servant de mlangeur sera charg d'effectuer un brassage de ces deux matriaux pour donner

une seul farine: le mlange. Le reste non mlang poursuit son cheminement vers le tour

d'angle B pour alimenter le Hall des ajouts. Dans ce dernier, il y a un tas pour chaque type de

matire (argile, calcaire, latrite et gypse).

Le mlange du dme de pr homognisation et toute la matire du hall des ajouts except le

gypse, repassent au tour d'angle B o passe aussi le charbon pour son premier traitement.

Les trmies doseurs et la trmie charbon sont dsormais les prochaines destinations de la

matire.

2. Traitement et cuisson de cru

Le broyage de la matire crue

Le broyage est une tape destine l'affinement de grains.

Aprs avoir dtermin par une consigne la teneur des diffrents composants, les trmies

doseurs envoient le mlange obtenu dans le broyeur vertical par une bande de transport. La

farine, dont le principe d'obtention (le broyage) sera explicit ultrieurement, est achemine

vers le silo homo en passant par deux cyclones de rcupration et ventuellement le grand

filtre Baghouse.



Par les mmes principes de dpoussirage et de tirage, le broyeur de charbon alimente le

doseur Pfister pour l'utilisation dans le four.

La cuisson

Le mlange homogne et le fin charbon rcuprs dans leur silo respectif sont prts pour

franchir l'tape de la cuisson au niveau du four rotatif cylindrique. A partir du bas du silo

homo, le mlange est achemin vers le haut de la tour changeur par un lvateur godets et

doit atteindre le prcalcinateur sa base. Au mme moment, le charbon brl procure la

flamme la sortie matire du four. Avec le systme form de 5 cyclones, la matire volue

contre-courant par rapport au flux d'air ascendant cr tout le long de la tour. Elle pntre

dans le four o la temprature peut atteindre 1400C (temprature de clinkrisation). Le

produit obtenu la sortie est le clinker qui, avec le gypse, le calcaire et quelques ajouts, donne

le ciment.

3. Traitement du clinker

Le refroidissement et le concassage

Le clinker obtenu subit la sortie du four un refroidissement brusque et ramne sa

temprature d'environ 1200C 70C. Cette opration, qui s'accompagne de transformation

de la structure cristalline du matriau, donne naissance des blocs durs et grossiers de matire

qui doivent faire l'objet d'un autre concassage pour enfin tre achemins vers le silo de clinker

de capacit de stockage de 16.000 tonnes.

Le broyage du ciment

Comme relat tantt, le ciment est compos de clinker, de gypse, de calcaire et d'ajouts. Que

ce soit du hall des ajouts ou du silo clinker, tous passent par le tour d'angle C pour atteindre

le rotary gate, un systme d'aiguillage pour le remplissage des diverses trmies de chargement

pour le dosage avant le broyeur ciment.

Ce dernier est muni de boulets de dimensions diffrentes pour donner de la farine trs fine.

Les 4 silos de ciment recueillent ainsi le ciment prt l'ensachage puis la livraison en vrac.



Voici donc globalement le processus de fabrication du ciment (dcrit par le diagramme ci-

aprs) qui intgre un vaste systme d'quipements haut de gamme.

Figure 2: Diagramme synoptique du processus de fabrication

E. Conclusion Le diagramme synoptique ci-dessus montre tout le circuit que la matire dapprovisionnement

traverse pour tre transforme en produit fini. Des carrires jusqu lensachage et

lexpdition, les moyens matriels mis en jeu sont normes avec des machines de grandes

puissances.

Cependant, les matires traites tant exclusivement des poussires, il est plus quobligatoire

de pouvoir contrler leur mouvement au sein mme des machines. En effet, les fines

particules, par exemple lors du transport de matires, dun systme un autre, peuvent gagner

latmosphre car leffet de leur poids ne leur permet plus de rester sur les bandes

transporteuses. En outre, cest aussi pour un souci de maintenabilit des machines et de la

limitation de lusure de leurs lments que leur dpoussirage est important.

Plusieurs mthodes sont utilises pour le dpoussirage et la filtration. Lefficacit change

avec la nature des dispositifs et parfois leur combinaison procure plus de satisfaction.



Chapitre II. Gnralits sur le dpoussirage et la filtration



A. Introduction : Thorie de la filtration

La filtration est le procd de rtention de particules contenues dans un fluide donn. Dans le

milieu industriel, elle succde le plus souvent et directement le dpoussirage des machines,

qui, en tant que tel, peut tre fait pour plusieurs raisons.

En effet, il est parfois opr dans le but de rcuprer de la matire dj traite et constitue de

particules assez fines. Il peut aussi tre ralis et mme dans la plupart des cas des fins

purement environnementales afin de rduire les missions dangereuses pour l'atmosphre.

Quel que soit l'objectif vis, les mthodes utilises laissent paratre le mme principe de la

captation de la poussire dans un support de transport qui est ici un flux d'air. Il est toutefois

important de savoir que la vitesse de ce dernier influe sur la taille des particules entranes

partir du point d'attraction pouvant tre ou non soumis la pression atmosphrique.

Les principaux lments qui dterminent les conditions de dpoussirage sont donc:

la vitesse du flux d'air attractif dpendant du ventilateur de tirage et de la dimension

de la tuyauterie du collecteur,

les caractristiques physico-chimiques (composition, temprature, grosseur des

particules) de la matire recueillir,

la pression au point de prise de la matire.

Aprs avoir dpouill les particules les plus fines des machines, la rcupration et la

rintgration de la matire dans le processus de traitement impose la dissociation de la matire

d'avec l'air transporteur.

C'est ce moment que dbute le phnomne de filtration des poussires. Ce principe peut tre

apparent suivant les cas deux autres, le tamisage et de l'aiguillage, bass sur la notion de

slectivit. Il est question donc de laisser s'chapper l'air et de retenir la poussire grce un

cran poreux, de dvier magntiquement ou encore mcaniquement sa trajectoire (des

particules au besoin pralablement charg) par rapport celle de l'air afin de les guider en un

point bien prcis pour les emmagasiner.

En rsum, les principaux lments qui dterminent les conditions de filtration sont:

la grosseur des particules dvier ou retenir,

les proprits telles que la porosit de l'cran filtrant,

la puissance du dispositif magntique ou mcanique de dviation



Nous pouvons donc constater que le dpoussirage et la filtration sont trs souvent

indissociables dans presque tous les systmes manation de poussires. Le

dysfonctionnement de l'un ou l'autre de ces deux procds diminuerait dans pratiquement les

mmes proportions l'efficacit de la rcupration de la matire.

B. Techniques de dpoussirage et de filtration

Les systmes d'aspiration et de dpoussirage de machines utiliss en industrie sont trs

diversifis. Ils se diffrencient les uns des autres essentiellement par leurs principes de

fonctionnement et leur capacit de captation des particules.

Les systmes de dpoussirages sont essentiellement diviss en 3 catgories:

Les sparateurs effet mcanique

Les sparateurs effet lectrique

Les sparateurs mdia filtrants

1. Sparateurs effet mcanique

Les sparateurs effet mcanique, comme leur nom lindique, mettent en jeu une force

mcanique pour faire la sparation des particules et du fluide transporteur par la pesanteur,

l'inertie ou la force centrifuge.

Dans cette gamme de sparateurs nous pouvons citer les systmes inertiels, les chambres de

sdimentation, les sparateurs centrifuges rotor et les cyclones. Cependant, nous traiterons

essentiellement de ces deux derniers types de sparateurs puisquils sont principalement les

plus utiliss dans le milieu industriel. Il est prciser que ces dispositifs ne peuvent tre

utiliss pour sparer des gaz les uns des autres mais seulement des particules solides grce

leur masse volumique qui est souvent 500 fois suprieure celle d'un gaz porteur.

a) Cyclones

Lutilisation des cyclones dans les systmes industriels date de trs longtemps et au fil des

annes plusieurs formes et dimensions leur ont t donnes. En effet, la gomtrie est trs

dterminante du fait de son influence sur la force centrifuge lintrieur du cylindre et donc

sur les performances de lappareil. Les paramtres surveiller pour garantir lefficacit de ce

dispositif sont donc:



La hauteur du cyclone qui dtermine le temps de sjour du fluide en son sein

La vitesse tangentielle du fluide

Le diamtre du corps du cyclone.

Figure 3: Schma d'un cyclone

Pour pouvoir distinguer les divers types de cyclones, il faut se rfrer au mode de

dplacement relatif des poussires et du gaz porteur. En effet, lors de la sparation, ces deux

constituants peuvent cheminer dans le mme sens dcoulement ou non. Selon ces deux cas

considrs, les cyclones peuvent tre :

retournement de flux: dans ce cas, on a une entre tangentielle extrieure par

volute ou hlicodale par dessus du mlange. A la sparation, les gaz sortent par une

chemine centrale par le dessus et les poussires sont vacues la base d'une partie

conique;

de type axial : ici, l'entre du mlange se fait une extrmit puis la sortie des gaz au

centre et des poussires la priphrie de l'autre extrmit.

Le choix dune entre axiale ou tangentielle na aucun effet considrable sur les performances

dun cyclone. Celles-ci ne sont en ralit amliores que par leur combinaison dautres

petits systmes presque toujours placs en aval et exploitent la rotation rsiduelle du fluide

la sortie.

Le principe de fonctionnement du cyclone est relativement simple. A la bouche d'entre du

dispositif, le mlange air-poussires est immdiatement entran en mouvement de rotation du

fait de la courbure de la paroi. Le tourbillon engendr confre aux particules une nergie

cintique centrifuge qui tend les plaquer sur la surface interne des cylindres. Ce phnomne



implique que les poussires se dchargeront au premier orifice quelles rencontreront. Quant

aux gaz, ils sont entrans vers un cylindre ou jupe au centre par un tourbillon ascensionnel d

la diffrence de pression entre l'intrieur du cyclone et le milieu atmosphre.

Les cyclones peuvent donc assurer le captage des poussires de 5 30 m mme si leur

efficacit devient faible pour des particules de moins de 10 m. Toujours dans le but

daccrotre les performances de filtration, ces dispositifs sont parfois coupls et on parle

partir de ce moment de systmes multi cyclones.

b) Sparateurs centrifuges rotor

Lallure gomtrique de ce type de sparateur fait penser celle des cyclones tudis plus

haut. Cependant, le sparateur centrifuge rotor intgre plus dlments dans sa conception. Il

est constitu :

d'un cyclone ;

dune cartouche filtrante entrane en rotation par un moteur au centre de

celui-ci ;

daubages fixes en aval du rotor ;

dun systme intgr de dcolmatage de la cartouche air puls ou

pulvrisation deau selon lexigence du processus de traitement.

Le composant actif dans le fonctionnement du sparateur centrifuge est bien videmment le

moteur qui est en charge de mener en rotation la cartouche filtrante mais aussi de permettre le

mouvement du fluide dans le rseau par la dpression quil occasionne. Au passage, les

particules sont captes par la cartouche et donc spares de lair qui les transportait. Par

intervalles de temps bien dfinis, un mcanisme de dcolmatage est enclench pour nettoyer

la cartouche en rotation et rcuprer la matire au bas du sparateur.

Malgr la faiblesse relative des pertes de charge occasionnes par son insertion dans un

systme de dpoussirage, le RPS na depuis sa ralisation pu atteindre un taux dmission

minimum de 50mg/m3. Aussi, il est moins efficace quun cyclone du point de vue de lnergie

consomme pour son fonctionnement, des cots potentiels de maintenance occasionns, de

lachat du matriel de rechange tel que les cartouches filtrantes. Dailleurs, leur fiabilit

mcanique pour les fumes industrielles reste tre prouve.



2. Sparateurs effet lectrique

Figure 4: Schma d'un sparateur lectrostatique

NB: 1 enceinte- 10 paroi cylindrique- 11 chambre- 12 entre dair sale- 14 trmie- 15

sortie de matire- 13 sortie dair propre- 16 tube disolation lectrique-

17conduite- 18distributeur- 19 gnrateur dion- 20 lectrodes radiales- 21

collecteur de gaz- 22 vannes

Les sparateurs lectrostatiques, comme leur nom l'indique, utilise un champ lectrique pour

dissocier les particules du gaz transporteur. Ils ne regroupent que deux catgories en leur sein

et peuvent donc tre soit secs, soit humides.

Il est noter que les sparateurs lectrostatiques humides (WESP) sont 10 fois plus

performants que les sparateurs lectrostatiques secs (ESP) car pouvant assurer le captage des

poussires de 0.1 1 m suivant la tension applique.

Nanmoins, le grand problme des sparateurs lectrostatiques est le rentranement des

particules aprs le dcolmatage mcanique des tles de rcupration des poussires. Comme

pour les cyclones, ces baisses de performance peuvent tre pallies grce lintgration

dautres systmes. A titre dexemple, des tudes avaient t menes pour trouver la possibilit

deffectuer ce dcolmatage hors de la zone dentranement du champ lectrostatique.



A partir des diverses conclusions auxquelles elles ont abouti, la mise en place dlectrodes

collectrices rotatives a permis de rsoudre ce problme de nettoyage des particules dj

dvies.

Compar celui du cyclone, le principe de fonctionnement des sparateurs lectrostatiques est

tout aussi simple. En effet, les particules contenues dans le fluide porteur sont au pralable

charges positivement avant d'atteindre l'intrieur du sparateur. A leur entre, ils se sparent

des gaz par l'attraction des tles collectrices charges, mais ngativement. Comme nous

l'avions mentionn plus haut, le dcolmatage de ces tles s'effectue mcaniquement par des

vibrations, une pulvrisation deau ou un frappage de marteaux.

Du point de vue du captage mais aussi de lencombrement, nous remarquerons donc que ces

sparateurs sont bien plus performants que ceux prcits mme si lnergie mise en oeuvre est

bien suprieure.

3. Sparateurs media filtrants

Les sparateurs mdia filtrants sont tout aussi diversifis sinon plus que ceux prcits. Pour

des concentrations de poussires trs leves, on parlera, dans le langage courant industriel,

de dpoussireurs. Ce sont des dispositifs qui utilisent l'effet de l'auto filtration. En effet, Les

poussires se sparent des gaz par elles-mmes en se dposant sur un support poreux ou

mdium pour former le gteau de poussires.

C'est en ralit cette couche de matire qui assure la filtration car les pores des mdia ont un

diamtre beaucoup plus grand (100 500m pour les mdia tisss et 10 50m pour les

mdia feutres) que les dimensions des particules retenir.

Le tamisage des manches ne peut donc lui tout seul assurer l'efficacit de la filtration. Aussi,

nous pouvons aisment deviner quau bout d'un temps plus ou moins long de filtration, un

mcanisme de nettoyage des mdia est ncessaire.

a) Caractristiques de fonctionnement

Les sparateurs mdia filtrants peuvent tre dcrits comme des enceintes chaudronnes

quipes en partie basse de trmies destines recueillir la poussire et d'un systme

d'extraction en continu de celle-ci. Ils peuvent tre constitus de plusieurs compartiments ou

cellules. A l'intrieur de ces compartiments sont placs les mdias dont les plus utiliss sont

les manches cylindriques.



Dans ce qui suit, nous tudierons plus particulirement ces filtres manches dont le type peut

tre dtermin par le mode de nettoyage. Vu sous cet aspect, les filtres manches sont :

A dcolmatage on-line : qui consiste injecter de lair comprim dans laxe des

manches pendant un temps plus ou moins court (de lordre de 100 500 ms) pour

provoquer le dcrochement du gteau de poussires. La variation des pertes de charges

occasionnes par le filtre est donc relativement faible et la capacit de filtration bien

contrle ;

A dcolmatage off line : qui implique la rpartition du filtre en compartiments. Ces

derniers sont isols un un lors du nettoyage souvent assur par un courant dair

inverse. Toutefois lefficacit de ce dcolmatage tant suprieure celle du prcdent,

le dcochage du gteau de poussires est aussi plus important. Il sen suit que les

performances de la filtration sont temporairement amoindries du fait de la variation

importante des pertes de charges.

b) Elment critique du systme : le medium filtrant

Comme nous lavions mentionn un peu plus haut, les mdia des dpoussireurs peuvent tre

poches, cartouches ou manches.

Le coton et la laine furent les premires matires utilises pour leur conception. Aujourdhui,

les fibres synthtiques ou encore la fibre de verre ont pris le dessus. Cest donc pour des

raisons pratiques que nous ne nous attarderons pas sur ces types de mdia classiques dj

anciens . Il serait en effet plus intressant de faire un inventaire des divers types de fibres

et de mdia qui sont en ce moment sur le march.

(1) Matriaux de fabrication utiliss

Les fibres utilises pour la confection des mdia peuvent classes en deux catgories :

les fibres organiques telles que la fibre naturelle damiante, la fibre de verre, de

carbone et la fibre mtallique

les fibres inorganiques telles que les fibres naturelles comme la laine, la soie et le

coton ; et les fibres synthtiques comme le polyester, le polythylne et la fibre

acrylique.



Le tableau 1 suivant dresse la liste (non exhaustive) des fibres prsentes sur le march ainsi

que leur fournisseur.

Fibres Matire Fabriquants

NOMEX Mta aramide Dupont

KERMEL Mta aramide Kermel

TEIJINCONEX Mta aramide Teijin

TECHNORA Para aramide Teijin

ESTENE Polyester Sider Arc

MERAKLON Polypropylne Meraklon

CRINLENE Polypropylne Sider Arc

P84 Polyimide Inspec Fibres

RICEM Polyacrylonitrile MonteFibre

SIDLION 6 Polyamide Sider Arc

SIDLION 6.6 Polyamide Sider Arc

PROFILEN Polyttrafluorothylne Lenzing

TEFLON Polyttrafluorothylne Dupont

EMMITEX Polyttrafluorothylne Filtec

TROL Polyolfine Filtec

RYTON Polysulfure de phnylne CPChem

PORCON Polysulfure de phnylne Toyobo

FORTON Polysulfure de phnylne Ticona

Tableau 1 : Liste des fibres disponibles sur le march

Chacune des fibres que nous venons dnumrer prsentent des caractristiques qui leur sont

propres. A titre dillustration, nous nous proposons de faire une prsentation sommaire de

quelques unes dcrites par leur constructeur :

la fibre KERMEL en mta-aramide a spcialement t conue pour des applications

industrielles comme la filtration de gaz chauds. Elle peut tre utilise des

tempratures de 200 240C en pointe et possde une bonne rsistance labrasion ;

la fibre TEIJINCONEX, aussi en mta-aramide, est caractrise par sa bonne

rsistance la temprature et la conservation de ses proprits et de ses dimensions

haute temprature ;



la fibre TECHNORA, du mme constructeur que la fibre TEIJINCONEX, peut

tre utilise des tempratures de 200C en continu et 250C en pointe. Elle a aussi la

particularit dtre rsistant aux acides, aux alcalins et solvants organiques ;

la fibre P84 prsente une section droite lobe et donc susceptible de daugmenter

jusqu 60% sa surface relativement aux fibres section circulaire. Les mdia filtrants

raliss avec cette fibre ont une efficacit de filtration accrue vis--vis des particules

les plus fines. Elle rsiste des tempratures de 260C en continu comme en pointe

(courte dure).

(2) Types de media fabriqus

Daprs la quantit de fibres disponibles, cela va sans dire que les media filtrants utiliss en

dpoussirage industriel peuvent tre de nature bien diffrente. Lassemblage de ces fibres

permet dobtenir deux types de produits : les tissus et les feutres.

Les tissus aussi appels mdia tisss sont constitus de fibres entrelaces formant une grille.

Les feutres sont, pour leur part, sont forms par empilage de fibres sur un support formant une

grille. Les fibres de ces mdia non tisss sont comprimes mcaniquement sans produits liants

et lensemble est de plus en plus souvent aiguillet. On parle ds lors de mdia feutres

aiguillets qui entranent progressivement la disparition des tissus.

La politique actuelle vise concevoir des mdias filtrants de mettre en uvre une filtration de

surface et un dcolmatage facilit. Le deuxime critre est la consquence directe du premier

tant donn que cest parce que la poussire est retenue juste la surface que le nettoyage sera

facile. Lautre objectif atteindre sera davoir une perte de charge plus ou moins constante

durant le fonctionnement.

Si du point de vue macroscopique, les proprits recherches sont lefficacit de la filtration

de surface, la facilit du dcolmatage, la dure de vie ; du point de vue microscopique, on

sintressera plus la rsistance la temprature, labrasion et aux agents chimiques.

Le diamtre et la forme de la fibre utilise a une grande influence sur lefficacit du mdium.

Elle est dautant maximise que le diamtre de la fibre est petit et sa section de forme lobe.



C. Conclusion

Nous venons de voir les diverses techniques de dpoussirage actuellement rencontres dans

le domaine de lindustrie. Les systmes en question font jusqu prsent lobjet dtude dans

le but damliorer les performances de dpoussirage et de filtration. Des dispositifs toujours

plus efficace sont mis sur pied grce des mthodes telles que la ponction, la combinaison de

sous systmes.

Pour rentrer dans le vif du sujet de ce projet, il serait intressant de faire linventaire du

matriel de dpoussirage aux Ciments Du Sahel, car, comme nous lavions soulign, la

diminution des missions poussireuses est une de leurs priorits. Dans cette partie, vous

noterez plus loin que malgr la prsence de quelques cyclones (au niveau du tour changeur) ,

nous nous appesantirons plutt sur les filtres manches qui sont plus reprsentatifs du parc

matriel de dpoussirage de lusine.



Chapitre III. Le dpoussirage et la filtration aux C.D.S



A. Introduction

La filtration est un aspect trs prsent au sein du processus de fabrication des Ciments Du

Sahel S.A. La preuve en est que le nombre de filtres installs est trs important, avec une

rpartition assez quilibre dans tout le processus de lusine. Nous constaterons aussi que la

gamme de filtres la plus utilise est celle des filtres avec un nettoyage des manches par jet

dair comprim. Ces filtres ont donc t insrs pour plusieurs mobiles dont essentiellement

la rcupration de poussires et le respect des normes environnementales.

B. Les motifs de la filtration

1. La rcupration des poussires Le premier motif de la filtration pour les Ciments Du Sahel S.A., cest dviter la perte de

production qui est occasionne par les manations de poussires. Librer prs de 6t/h de

mlange dans latmosphre, cest sans nul doute perdre pratiquement la mme quantit de

ciment. Ce sont donc des cots dapprovisionnement et dexploitation des machines qui ne

seront jamais amortis par cette matire perdue. La rcupration de la poussire est donc

primordiale et nous pouvons rencontrer dans le milieu industriel des dpoussireurs qui ne

sont utiliss qu cette fin.

Dans cette usine, cette rcupration de la production est certes trs importante mais cest une

raison qui peut rivaliser avec celle des normes environnementales qui sont aujourdhui trs

la mode.

2. Les normes environnementales Le dpoussirage des machines, comme nous lavions spcifi un peu plus haut, doit satisfaire

certaines exigences environnementales. Les normes en vigueur dfinies par des organisations

professionnelles vont dans le sens de la protection du milieu alentour.

L'mission dans l'atmosphre de fumes, poussires, gaz odorants, toxiques ou corrosifs

susceptibles d'incommoder le voisinage, de compromettre la sant ou la scurit publique, de

nuire la production agricole, la conservation des constructions et monuments ou au

caractre des sites est rduite autant que possible.



Tous les postes ou parties d'installations susceptibles d'engendrer des missions de poussires

sont pourvus de moyens de traitement de ces missions.

Selon ces normes, la valeur limite en poussires des missions gazeuses en provenance du

four ou du broyeur cru est de 50 mg/m3. En outre, les priodes ininterrompues de pannes ou

d'arrts des dispositifs d'puration pendant lesquelles les teneurs en poussires des gaz rejets

dpassent 100 mg/m3 doivent tre d'une dure continue infrieure 48 heures et leur dure

cumule sur une anne doit tre infrieure 200 heures.

En aucun cas, la teneur en poussires des gaz mis ne peut dpasser la valeur de 500 mg/m3.

En cas de dpassement de cette valeur, l'exploitant est tenu de procder sans dlai l'arrt de

l'installation en cause.

C. Recensement du matriel de filtration de lusine

Le parc matriel de filtration des Ciments Du Sahel est un ensemble trs vaste d'appareillages

distincts de par leur fonctionnement et leur utilisation dans le processus de l'usine. Comme

nous pourrons le constater, ces dispositifs auront des capacits de charge variant selon les

points de dpoussirage considrs, de l'approvisionnement en matires premires jusqu' la

l'ensachage du ciment. Cependant, nous pouvons dj retenir que les tapes de traitement les

plus concernes sont:

Le concassage primaire,

Le broyage de matires (matires premires, clinker ou charbon),

Le four rotatif,

L'alimentation des trmies et silos...

Au total, dans l'usine, nous rpertorions plus de 50 filtres de dpoussirage en considrant

ceux qui ne sont pas mentionns dans la documentation de l'entreprise. Si nous devions faire

une rpartition de l'usine en sections (clinker, ciment et charbon), la section clinker contient

prs de 17 filtres contre 19 pour la section ciment et 12 pour la section charbon.

Les filtres les plus utiliss sont les filtres manches de type jet pulse mais de

constructeurs diffrents (F.L.Smidth pour les sections ciment et clinker, Intensiv Filter pour la

section charbon).

Les rfrences de ces filtres donnent des informations sur leurs caractristiques telles que le

nombre de leurs manches.



1. Filtres Jet pulse et dair invers de la socit FLSmidth

Les dpoussireurs air puls sont de conception modulaire. Ils peuvent tre classs en

plusieurs catgories grce leur mode d'utilisation et leurs rfrences. Ceux qui sont prsents

dans la cimenterie sont les filtres de type IN, CE1, CE2, CEH2 et Filtax D.

Les filtres IN sont de petites capacits et sont aussi appels filtres de nuisance du fait

qu'ils ne soient utiliss que pour rcuprer une faible quantit de poussires. Il n'y a

que 4 modles pour ce type de filtre puisqu'ils ne peuvent tre dot que de 36 ou 54

manches, et positionns verticalement ou horizontalement.

Le tableau suivant les classe selon leur mode de pose et leur nombre de manches.

Rfrence Positionnement Nombres de manches

IN-V36 vertical 36

IN-H36 horizontal 36

IN-V54 vertical 54

IN-H54 horizontal 54

Tableau 2 : Classement des filtres de type IN

Les filtres CE1 sont aussi des filtres de nuisance pouvant tre composes de un ou

plusieurs modules et donc avec des surfaces de filtrage de 24 242 m2. Ils peuvent

tre utiliss pour filtrer l'air prlev d'un ou plusieurs points de dpoussirage.

L'exemple suivant donne l'identification de d'un filtre unitaire c'est--dire constitu

d'un module: CE1 1 05. D'aprs cette rfrence, le filtre est un filtre CE de type 1

avec 1 module mentionn par le second chiffre et 5 ranges de sacs.



Nous pouvons ci-aprs considrer le tableau de classification des filtres CE1

disponibles.

Rfrence Nombre de

ranges de

sacs

Nombre de

sacs par

range

Nombre total

de sacs

Nombre de

modules

Surface de

filtrage

CE1-1-03 3 7 21 1 24

CE1-1-04 4 7 28 1 32

CE1-1-05 5 7 35 1 40

CE1-2-06 6 7 42 2 48

CE1-2-08 8 7 56 2 64

CE1-2-10 10 7 70 2 81

CE1-4-06 6 14 84 4 97

CE1-4-08 8 14 112 4 129

CE1-4-10 10 14 140 4 161

CE1-6-12 12 14 168 6 193

CE1-6-15 15 14 210 6 242

Tableau 3: Classement des filtres de type CE1

Les filtres CE2 sont des filtres manches automatiques de mmes caractristiques

que ceux du type 1 de nuisance mais ayant une surface de filtrage plus grande (de 242

m2 886 m2).

Ils sont donc constitus au minimum de 6 modules et au maximum de 22 modules. On

peut donc avoir 9 types de filtres disponibles de cette catgorie.



Le tableau de classification est le suivant:

Rfrence Nombre de

ranges de

sacs

Nombre de

sacs par

range

Nombre total

de sacs

Nombre de

modules

Surface de

filtrage

CE2-6-15 15 14 210 6 242

CE2-8-20 20 14 280 8 322

CE2-10-25 25 14 350 10 403

CE2-12-30 30 14 420 12 483

CE2-14-35 35 14 490 14 564

CE2-16-40 40 14 560 16 644

CE2-18-45 45 14 630 18 725

CE2-20-50 50 14 700 20 805

CE2-22-55 55 14 770 22 886

Tableau 4: Classement des filtres de type CE2

Les filtres CEH2, de mme que les Filtax D, sont des filtres procds contrairement

aux filtres de nuisance puisqu'ils peuvent tre destins la rcupration de matires.

Les caractristiques et les dsignations des filtres CEH sont identiques celles des

prcdents filtres centraux CE1 et CE2.

Les filtax de type D sont aussi des filtres automatiques de surface de filtrage variant de

1356 4520 m2 avec un nombre pair de modules variant de 12 40. Il est noter que

chaque module est compos de 50 sacs.

Un de ces filtres rfrenc D16 4,5 1808 signifie donc qu'il est compos de 16

modules, chacun compos de 50 sacs de 4,5 m et avec une surface totale de filtrage de

1808 m2.



Le tableau suivant nous montre les divers types de Filtax disponibles.

Rfrence Nombre de

modules

Nombre de

ranges de sacs

Nombre total de

sacs

Surface de filtrage

D12-4,5-1356 12 60 600 1356

D14-4,5-1586 14 70 700 1586

D16-4,5-1808 16 80 800 1808

D18-4,5-2034 18 90 900 2034

D20-4,5-2260 20 100 1000 2260

D22-4,5-2486 22 110 1100 2486

D24-4,5-2712 24 120 1200 2712

D26-4,5-2938 26 130 1300 2938

D28-4,5-3164 28 140 1400 3164

D30-4,5-3390 30 150 1500 3390

D32-4,5-3616 32 160 1600 3616

D34-4,5-3842 34 170 1700 3842

D36-4,5-4068 36 180 1800 4068

D38-4,5-4294 38 190 1900 4294

D40-4,5-4520 40 200 2000 4520

Tableau 5:Classement des filtres de type Filtax

Un seul filtre air inverse est disponible dans l'usine. Ce filtre manches dsign par

10 BHS 180 est du constructeur Fuller Bulkhandling en coopration avec F.L.Smidth.

Il est aussi divis en compartiments solidaires les unes des autres mais qui sont isols

un un lors du nettoyage. Le principe de nettoyage est diffrents des prcdents; cette

fois-ci, le jet d'air de nettoyage n'est plus de l'air comprim envoy par saccade; c'est

un ventilateur d'air inverse, continuellement en marche, qui s'en charge. En outre, la

poussire ne se colmate plus sur la paroi externe des manches mais plutt l'intrieur

de celles-ci. Plus loin, nous reviendrons bien plus en dtail sur ce filtre.



2. Filtres manches et en srie de la socit Intensiv-Filter

Ces filtres, semblables aux Jet Pulse, sont constitus de modules standardiss donc

compartiments. Contrairement aux Jet Pulse, des mesures de scurit sont intgres dans son

fonctionnement cause de la nature des poussires traites. La sparation de ces dernires

induisant des charges lectrostatiques dans le dispositif, ces mesures de prvention sont d'une

importance capitale.

Leur dsignation donne toutes les informations ncessaires, notamment sur le nombre de

compartiments ou encore la longueur des manches installes.

En effet, un filtre INTENSIV dsign par IFJCC 15 / 1 2 signifie:

IF: Intensiv-Filter

J: Filtre JET

C: Injecteur Coanda

C: Combi-Jet

15: Nombre de manches par compartiment

1: Nombre de compartiments

2: Indice de la longueur de la manche (1=1125 ; 2=2250 ; 3=3375 ; 4=4500 ; 5=5325)

Du fait que sa composition est modulaire, il est difficile de donner une liste fige des filtres

Intensiv disponibles. Le terme Combi Jet implique que l'assemblage du filtre est fait sur place

par l'entreprise usager.

D. Inventaire des filtres du processus de fabrication

Nous avions, plus haut, mentionner les divers types de filtres disponibles auprs des

constructeurs ayant install des appareils de dpoussirage aux C.D.S. Le tableau rig la

page suivante met en exergue les filtres rellement installs divers niveaux du processus de

traitement et de fabrication.



Section clinker Section ciment

Concassage primaire

CE2-12-30 CE1-6-12

Transport clinker CE1-2-08 CE1-4-08

Alimentation et stockage ajouts

CE1-6-12 CE1-6-15

Alimentation trmies broyeur ciment CE1-2-10 CE1-2-08

Alimentation trmies

CE1-4-10 CE1-6-15

Trmies d'alimentation broyeur ciment CE1-6-15 CE1-2-06

Alimentation broyeur

CE1-6-15 CE1-6-15

Dpoussirage broyeur Filtax D12-4,5-1356

CEH2-18-45 CE1-4-10

Broyeur farine crue CE1-4-10

Transport ciment aux silos CE1-2-10 CE1-2-06 CE1-1-03 CE1-1-03 CE1-1-03

Transport farine crue CE1-4-08

Silos ciment CE1-1-03 CE1-2-10 CE1-2-10

Dpoussirage du four

CE1-2-10 10BHS180

Ensachage ligne 1 CE2-8-20

Silo clinker fini et alimentation

CE1-2-10 CE1-6-15

Ensachage ligne 2 CE2-8-20

Transport clinker CE1-6-15 Chargement en vrac IN-V54

Extraction silo clinker fini

CE1-2-10 CE1-2-10

Section charbon

Alimentation et stockage charbon

IFJCC 85(80)/4-4 IFJC 25/1-3 IFJC 50/1-3

Transport charbon IFJC 40/1-3 IFJC 40/1-3 IFJC 40/1-3

Transport charbon brut IFJC 12/1-2

Broyeur charbon IFJCC 85(80)/7-4

IFJC 12/1-2 IFJC 12/1-2

Transport charbon pulvris

IFJC 26/1-2 IFJC 26/1-2

Tableau 6: Inventaire des filtres de lusine



E. Conclusion

Comme nous pouvons le constater, un grand nombre de filtres a t introduit dans presque

tous les niveaux du processus de l'usine. Presque la totalit de ces filtres ont le mme principe

de fonctionnement. Le dispositif de dpoussirage qui attire le plus notre attention est le filtre

air inverse. Dnomm Bag House, ce dernier se dmarque justement des autres filtres du fait

du principe de fonctionnement lors du tirage mais aussi du systme de nettoyage des

manches. Dans toute la suite, nous traiterons exclusivement du comportement intrinsque de

ce grand dispositif puis de ses ractions vis--vis des systmes auxquels il est connect et des

mthodes de maintenance qu'il serait possible d'adopter pour optimiser son efficacit.



Chapitre IV. Etude du filtre dpoussireur du broyeur de cru et du four



A. Introduction

Comme nous lavions mentionn prcdemment, le bag house est un systme de

dpoussirage de la gamme des filtres manches. Ce que nous pouvons souligner cest que,

du point de vue macroscopique, la comprhension de son mode de fonctionnement est

relativement facile. Cependant, lchelle microscopique, certains paramtres tels que les

tempratures et les pressions mnent des difficults pour comprendre le dispositif. Ces

limites saccroissent encore plus lorsque le filtre est insr dans un vaste processus de

traitement o les divers lments le constituant sont en perptuelle interaction.

Cest pour cette raison que nous nous proposons dans un premier temps dtudier le bag

house isol de tout autre systme. Ensuite, nous observerons son comportement par rapport

aux paramtres de marche imposs par les appareils qui forment son environnement direct

dans lusine. La finalit sera de pouvoir comprendre la raction de ce filtre du point de vue de

la quantit de poussires quil reoit en entre et de la quantit quil parvient rcuprer. Il

sera ds lors important de trouver les mesures ncessaires pour limiter les missons de

matires mais aussi de savoir rguler le dbit de poussires dans les trmies de rcupration

de poussires

B. Description et tude du fonctionnement automatique

Cette tude consistera dabord faire une description globale du systme. Nous

commencerons par sa donner sa gomtrie et ses dimensions avant de mettre en vidence les

lments principaux qui le constituent. Il sen suivra la dtermination de son cycle de

fonctionnement mentionn dans la programmation automatique.

1. Structure et principaux lments de la gomtrie

Comme son nom lindique, le bag house est de manire simple une grande enceinte

chaudronne lintrieur de laquelle sont places des manches qui assurent la filtration.

Pour avoir une vritable vue de lappareil, il faut considrer quil est compos :

de 10 compartiments denviron 5944mm de longueur; 5893mm de largeur et

20981mm de hauteur, ayant chacun leur base une trmie de profondeur 4643mm et



de surface de base celle des compartiments. Ces chambres contenant les manches sont

positionnes suivant deux colonnes distant de 3048mm; ce qui fait quelles sont face

face, deux deux. Ils sont chacun pourvu de deux portes dinspection: une la base et

une autre en haut.

dune salle dair propre et dune salle dair sale comprises dans lespace entre les

deux ranges de chambres mentionnes prcdemment, la premire salle cite tant

au-dessus de la seconde. Les deux salles runies occupent un espace de longueur

29720mm, de largeur 2834mm et de hauteur 7525mm. Elles sont spares par une

cloison formant un angle denviron 4,1 avec lhorizontal.

dun rseau dair de retour inclus, part les conduites venant du ventilateur,dans la

chambre dair propre et localis au coin suprieur. Sa longueur est de 29720mm, sa

largeur de 800mm et sa hauteur de 1417mm.

dune gaine lentre dbouchant sur la salle dair sale et dune autre relie la

salle dair propre et qui est la sortie du filtre.

2. Elments actifs et dispositifs indicateurs de paramtres

Au-del de la structure gomtrique, le bag house est constitu dlments dont certains font

de lui un systme trs automatis. Ces derniers jouent des rles critiques au sein du dispositif

et la matrise de leur comportement dans le systme est capitale.

Les vannes

Nous pouvons en dnombrer 21 dont 10 vannes principales du rseau de tirage, 10

vannes dair inverse pour le nettoyage des manches et 1 vanne de purge. Elles sont

toutes commandes par des vrins pneumatiques, eux-mmes commands par des

lectrovannes. Lair comprim destin activer les vrins est dlivr une pression de

80 100 livres par pouce carr.

Ces vannes assurent la communication des chambres avec les ventilateurs dair. A

chaque chambre correspond une vanne dair principale et une vanne dair inverse. La

premire vanne la met en relation avec le ventilateur de tirage lors de la filtration et la

seconde avec le ventilateur dair invers. Ces deux vannes que nous venons de citer ont

un fonctionnement oppos cest--dire quau moment o lune est ouverte, lautre est



ferme. La vanne de purge ouvre un circuit, la manire dun by-pass, pour le

ventilateur dair invers lorsque ce dernier nest en communication avec aucune

chambre. Dans ce cas, il aspire lair de la chambre dair propre et refoule dans ce mme

endroit en traversant la vanne de purge.

Les manches

Ces derniers sont au nombre de 180 par compartiment; ce qui fait un total de 1800

manches dans le dispositif. Les manches installes sont du type tiss en fibre de verre

dont les fournisseurs ont dabord t la socit FLSmidth puis actuellement la socit

Filtex. Le diamtre nominal de ces manches est de 305mm et sagissant des longueurs,

elles sont toutes aussi uniformes lexception de 10 manches par compartiment. On

pourra donc distinguer au total 100 courtes manches de longueur 8230mm et 1700

longues manches de longueur10820mm.

Ces manches, comme nous avions eu ltudier tout au dbut, constituent llment de

filtration. La matire provenant de la chambre dair sale vient se colmater la paroi

interne de ces manches. Grce au gteau de poussires qui se forme, lair est rejet

propre dans latmosphre mme sil y a une certaine quantit de matire qui schappe.

Les ventilateurs

On note la prsence de deux ventilateurs dans le fonctionnement du systme. Lun est

destin au tirage de lair filtrer, lautre au nettoyage par contre-courant des manches.

Le ventilateur principal de tirage: cest un ventilateur centrifuge radial, apte au

transport de gaz pauvre en poussire et dair purifi,du constructeur Venti Oelde et

de rfrence DHRV 68 1600 / K. En guise de rappel, notons que ce type de

ventilateur comporte une roue aubes qui renvoie lair amen axialement en

direction radiale. Le courant dair va subir partir de ce moment une acclration

pour acqurir de lnergie cintique. Aprs avoir travers la roue, il rentre dans un

carter en forme de spirale que lon peut considrer comme un diffuseur. La finalit

de ce changement de section est la transformation de lnergie cintique tantt

mentionne en nergie de pression.

Le type de construction de ventilateur est le type K du fait que la roue aubes

est monte sur un arbre deux supports. Le gaz est susceptible dentrer dans la roue



par les cts, ce qui fait que nous avons au total deux manchettes ou conduites

daspiration et une de refoulement.

Ce ventilateur est responsable du phnomne damene de la matire au niveau du

Baghouse. Il met ce dernier sous linfluence dune pression ngative et permet

davoir la pression dynamique ncessaire pour favoriser le transport des particules

et viter le colmatage des conduites. Son entranement est assur par un moteur

vitesse variable et son fonctionnement est conditionn et rgul par la valeur de

pression (2,5 mbar) la sortie du ventilateur du four rotatif.

Le ventilateur d

PROJET DE FIN D’ETUDES - beep.ird.fr · ζ coefficient de pertes de charge singulières - H...

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