Un four à cuve verticale chauffe le matériau dans un récipient fixe et vertical. L'alimentation entre par le haut. Il se déplace dans un lit chaud et sort par le bas. Un rendement stable nécessite un flux de matière uniforme, un bon flux de gaz et un apport de chaleur approprié.
Les fours à chaux et à ciment ont des fonctions différentes. Un four à chaux transforme le calcaire en chaux vive. Un four à cuve à ciment transforme la farine crue préparée en clinker. Leurs besoins en alimentation, en chaleur et en tests de produits sont différents. Ces différences comptent lors du choix d’un four.
Structure du four
Les principales parties d'un four vertical
Une coque en acier maintient le revêtement réfractaire. La doublure protège la coque de la chaleur. L'équipement d'alimentation répartit le matériau sur le dessus. Le système de décharge évacue le produit par le bas. Les ventilateurs déplacent l'air et le gaz dans le système.
Dans un four à chaux commun à arbre unique, la pierre descend tandis que les gaz chauds montent. L'air pénètre dans la zone inférieure et récupère la chaleur de la chaux. Le même récipient assure le préchauffage, la calcination et le refroidissement. Ces zones peuvent se déplacer à mesure que l'alimentation, le carburant et le débit d'air changent.
Processus de travail
Préparer et répartir l'aliment
Pour la production de chaux, le calcaire est concassé et criblé. De petites particules, appelées fines, peuvent boucher les espaces entre les pierres. Les grosses pierres mettent plus de temps à chauffer. Une plage de tailles étroite aide le gaz à passer uniformément à travers le lit.
L’alimentation doit être répartie sur tout l’arbre. Il ne faut pas qu'il s'accumule d'un côté. La résistance de la pierre, l’humidité et la teneur en produits chimiques affectent également le processus et la chaux finie.
Un four à cuve à ciment utilise de la farine crue préparée. Dans un procédé à base de pellets, le mélange de farine, la teneur en combustible et la résistance des pellets doivent être étroitement contrôlés. La taille des morceaux de calcaire ne constitue pas un guide de taille pour les granulés de ciment.
Préchauffer et calciner le matériau
La montée des gaz chauds réchauffe la nouvelle alimentation. L'humidité quitte le matériau avant d'atteindre la zone chaude principale.
Dans un four à chaux, la chaleur décompose le carbonate de calcium en oxyde de calcium et en dioxyde de carbone :
CaCO₃ + chaleur → CaO + CO₂
La chaleur doit atteindre le centre de chaque pierre. Le gaz formé à l’intérieur doit également s’échapper. Une pierre peut paraître brûlée à l’extérieur mais avoir toujours un noyau non brûlé. Trop de chaleur ou de temps peut également réduire la réactivité du calcaire.
Le clinker de ciment nécessite des réactions supplémentaires. La chaux réagit avec les composés de silice, d'alumine et de fer pour former des minéraux de clinker. La température maximale du matériau est d'environ 1450 degrés. Cette température du clinker n’est pas un objectif pour tous les fours à chaux.
Refroidir et décharger le produit
L'air pénètre dans la partie inférieure du four et refroidit le produit chaud. Dans un four à cuve à contre-courant commun, cet air chaud entretient ensuite la combustion au-dessus. Cette récupération de chaleur permet de réduire la consommation de carburant.
Le système de décharge contrôle la vitesse à laquelle le lit descend. Les débits d’alimentation, de carburant, d’air et de décharge doivent fonctionner ensemble. Une décharge inégale peut laisser certains matériaux dans le four plus longtemps que d'autres. Le produit est ensuite transféré vers les convoyeurs et le stockage. La chaux vive doit être conservée au sec.
Principes de fonctionnement
Équilibrer l’alimentation, la chaleur et le flux d’air
Les opérateurs doivent lire plusieurs signaux ensemble. Les taux d'alimentation et de décharge montrent comment le lit se déplace. Les relevés de température montrent où la chaleur est utilisée. Les lectures de pression aident à montrer les changements dans le débit de gaz à travers le lit. Les tests de gaz et les tests de produits permettent de vérifier le résultat.
Une plus grande quantité de fines, une accumulation ou une mauvaise répartition de l'alimentation peuvent rendre l'écoulement du gaz plus difficile. Un changement dans la température des gaz d'échappement peut indiquer que le transfert de chaleur a changé. Une seule lecture ne montre pas la cause complète. Comparez les tendances dans le four.
La pression change également avec l'emplacement. La pression au-dessus du lit n’est pas la même que la pression de l’air en dessous. Utilisez les points de consigne pour le four et le système de ventilation sélectionnés. N'appliquez pas une seule valeur de pression à l'ensemble du four.
Lisez chaque figure pour le bon four
| Type de four | Article | Valeur | Utiliser |
|---|---|---|---|
| Four à chaux à arbre unique | Production de chaux | 100–400 t/d | Production de chaux vive |
| Four à cuve à ciment | Production de clinker | 12–35 t/h | Clinker de ciment |
| Four à chaux PFR | Taille de la pierre | 30 à 80 mm | Calcaire tamisé |
| Four à chaux PFR | Rapport de taille de pierre | 2:1 | Une gamme de tailles sélectionnée |
| Four à chaux PFR | Gaz d'échappement | Environ 150 degrés | Conception de four PFR liée |
La gamme complète de 30 à 80 mm a un rapport de taille d'environ 2,67:1. Il ne doit pas être traité comme une seule plage d’alimentation 2:1. Les fractions telles que 30 à 60 mm ou 40 à 80 mm respectent le rapport 2:1.
Les paramètres finaux de l'équipement sont sélectionnés en fonction des besoins en matériaux, en sortie, en processus et en site. Contactez AGICO pour discuter de la bonne configuration du four.
Discutez de la sélection du four
Options technologiques
Trois modèles de fours verticaux
Un four à arbre unique utilise un seul lit de matériau. L'épandage des aliments, l'alimentation en carburant et l'évacuation par le bas contribuent à maintenir le processus uniforme. Voir lefour à chaux à axe verticalpour une option de production de chaux connexe.
Unfour à axe annulairea un passage de matériau en forme d'anneau entre les parties intérieure et extérieure. Ses chemins de gaz diffèrent de ceux d’un simple puits. Les pièces intérieures affectent également l'accès à l'installation et à la réparation.
A four à chaux à double cuvepeut utiliser la technologie régénérative à flux parallèle, ou PFR. Les deux arbres connectés changent de fonction. Pendant la combustion, les gaz chauds et les matériaux se déplacent dans la même direction dans la zone de combustion. Le système récupère la chaleur avant le changement de fonction.
Énergie et limites
Comparez la consommation de chaleur pour le même produit
La coque d'un four vertical reste immobile. Il n’a pas besoin d’entraînement pour faire tourner un long corps de four. Les ventilateurs, les équipements d'alimentation, les entraînements de déchargement et les convoyeurs utilisent toujours de l'électricité. La puissance du moteur du four n’est pas la même que la consommation totale d’énergie de l’usine.
La consommation de chaleur change selon le type de four. Les conclusions MTD de 2013 de la Commission européenne donnent les fourchettes suivantes pour la production de chaux et de dolamine.
| Type de four | Consommation de chaleur (GJ/t de produit) |
|---|---|
| Four vertical PFR | 3.2–4.2 |
| Four à cuve annulaire | 3.3–4.9 |
| Four rotatif à préchauffeur | 5.1–7.8 |
| Four rotatif long | 6.0–9.2 |
La consommation de combustible dépend également de la qualité de la pierre, de la qualité du produit, de la charge du four et de la récupération de chaleur. Ces chiffres couvrent la chaux et la dolime. Le clinker de ciment a un processus et un bilan thermique différents.
Partagez les détails du matériel, de la production, du carburant et du site avec AGICO pour un examen du projet.
Exigences du processus d'examen
Four vertical : gardez les chemins de gaz ouverts
Un four vertical a besoin d’espaces ouverts dans le lit pour que le gaz puisse passer. Trop de fines, de pierres faibles ou une alimentation inégale peuvent bloquer ces chemins. La taille des aliments et le contrôle du débit sont donc des tâches clés.
Sa coque fixe et verticale regroupe plusieurs zones de chaleur dans un seul récipient. L'aménagement de l'usine nécessite encore de l'espace pour les équipements d'alimentation, les ventilateurs, l'épuration des gaz et l'accès aux réparations.
Four rotatif : déplacez le matériau à travers la coque
Un four rotatif utilise une coque tournante légèrement inclinée. La coque tournante déplace et mélange le matériau lors de son passage dans le four. L'usine a également besoin d'un entraînement, de rouleaux de support, de joints et d'un système de refroidissement approprié.
Le meilleur choix dépend de l’aliment, du produit et du processus. Voir leComparaison entre four rotatif et four à axe verticalpour plus de détails.
Inclure l’épuration des gaz dans l’usine
L'épuration des gaz fait partie du système du four. Le débit de gaz, la température et la charge de poussière affectent le choix de l'équipement. Les conditions de carburant et de combustion affectent également les émissions. Le dioxyde de carbone provient à la fois de la calcination du calcaire et de la combustion du carburant. Un filtre à poussière élimine la poussière ; il n'élimine pas ce processus CO₂.
Facteurs de coût
Planifiez le coût total de l'usine
Le prix du four ne représente qu’une partie du budget. Une usine en activité a également besoin de manutention des aliments, d'approvisionnement en carburant, de ventilateurs, d'épuration des gaz, de contrôles et de manutention des produits. Les fondations, la charpente métallique et les travaux de chantier augmentent le coût d'installation.
Commencez par le rendement et la qualité du produit requis. Définissez ensuite quels équipements et services le prix comprend. Cela facilite la comparaison des offres des fournisseurs.
Sortie et qualité du produit
Prix du carburant et de l'électricité
Équipement et étendue du site
Travaux d'équipement et de chantier
Consultez la liste complète des équipements. Inclure le stockage, les convoyeurs, les travaux électriques, les fondations et l'installation. L'accès au site et l'espace de levage affectent également le travail et le coût.
Carburant et électricité
Le coût du carburant par tonne est égal à la consommation de chaleur en GJ/t multipliée par le prix du carburant par GJ. Le coût de l’électricité par tonne est égal à la consommation d’énergie en kWh/t multipliée par le prix local de l’électricité.
Réfractaires et pièces détachées
Prévoir les contrôles réfractaires, les réparations de revêtement et les pièces de rechange. Les dispositifs d'alimentation, les pièces de refoulement, les ventilateurs, les joints et les instruments nécessitent également un entretien. Utilisez la liste des équipements sélectionnés pour planifier les pièces de rechange.
Accès aux réparations et temps d'arrêt
Un mauvais accès peut rendre une réparation simple plus longue. Prévoyez des plates-formes sécurisées, des points de levage et de l'espace pour retirer les pièces. Le budget devrait également tenir compte des pertes de production lors des arrêts planifiés.
Installation
Construire une base et une doublure saines
La fondation doit supporter le gros œuvre, le revêtement réfractaire, l'équipement et la charge de matériaux. Les conditions du sol, le vent et les besoins sismiques locaux affectent la conception. Vérifiez les ancrages, les niveaux et le plan de levage avant le début des travaux.
Les sections de coque sont jointes et alignées. Les travaux réfractaires suivent la conception de revêtement approuvée. Chaque zone a besoin de briques, d'isolation, de joints et d'espace pour la dilatation thermique appropriés.
Alignez l’équipement d’alimentation et de déchargement avec le four et les convoyeurs. Vérifiez les ventilateurs, les conduits, les commandes et les instruments comme un seul système. La mise en service comprend des tests de conduite, un séchage des réfractaires et un échauffement contrôlé.
Entretien
Détecter les problèmes tôt
Vérifiez les températures des coquilles, les tendances de la pression, l’état de l’entraînement, l’épandage des aliments et la qualité du produit. Une nouvelle zone chaude sur la coquille nécessite une attention particulière. La température à elle seule ne permet pas d’indiquer l’épaisseur exacte du revêtement restant.
Vérifiez les dispositifs d'alimentation, les joints, les pièces de refoulement, les ventilateurs et les roulements. Gardez les sorties de carburant propres. Un débit de carburant inégal peut créer des zones chaudes et froides dans le lit.
Lors d'un arrêt planifié, vérifiez le revêtement pour déceler toute usure, fissures, briques desserrées et dommages chimiques. Comparez ces résultats avec les dossiers d’exploitation. Conservez les pièces de rechange appropriées et assurez un accès sûr pour les travaux de réparation.
FAQ
Pourquoi un seul four peut-il produire à la fois de la chaux sous-brûlée et surbrûlée ?
La chaleur et la durée peuvent différer d'un lit à l'autre. Vérifiez ensemble la taille des pierres, la répartition des aliments, le débit et le déchargement du carburant. Envoyez à AGICO les résultats des tests du produit et les enregistrements du four pour vous aider à examiner le problème.
Un four à ciment peut-il être sélectionné parmi un tableau de four à chaux ?
Les deux fours ont des fonctions différentes. Le clinker de ciment nécessite de la farine crue préparée et des réactions de formation de clinker. La chaux vive est obtenue par calcination du calcaire. Dites à AGICO quel produit et quel aliment votre projet utilisera.
Que faut-il pour une comparaison utile des coûts ?
Envoyez à AGICO l'objectif de sortie, les résultats des tests de matériaux, la plage de tailles de pierre, les détails du carburant et le plan du site. Indiquez quels équipements et services l’offre doit inclure. Comparez la même étendue d'installation ainsi que le prix.
Que faut-il convenir avant l'installation ?
Convenez des dessins, des charges de fondation, des plans de levage, des détails réfractaires et des tâches de mise en service. Discutez de l'accès, des pièces de rechange et de la préparation de l'opérateur avec AGICO avant le début des travaux sur le site.
