Analyses des paramètres affectant la consommation d'énergie dans un four rotatif cimentier et solutions possibles d'optimisation énergétique
Résumé
L'industrie cimentière consomme l'énergie allant de 30-40% du cout de production (Ahamed, 2012; Kabir, 2010 ; Madlool, 2012 ; Rasul, 2005). A cet effet, elle est considérée comme étant la plus énergivore, comparé à d'autres industries. Le présent article procède à l'analyse des paramètres affectant la consommation énergétique du four rotatif Unax de la Cimenterie Nationale de Kimpese en République Démocratique du Congo, et de donner des pistes d'optimisation énergétique. Le four rotatif Unax connait une usure avancée des matériaux réfractaires ; ce qui occasionne des pertes thermiques excessives. L'analyse thermodynamique du four est effectuée le long du circuit dudit four ; de l'entrée matières premières (et sortie gaz) à la sortie clinker (et entrée air de refroidissement), pour atteindre un système de gestion de l'énergie efficace et efficiente. Cette analyse permet de connaitre les endroits où les grandes pertes thermiques sont présentes afin d'apporter une solution satisfaisante. Les résultats trouvés montrent que la grande portion de pertes est localisée dans les zones de décarbonatation et de cuisson. La consommation spécifique d'énergie pour la production de clinker est de 3457,27 kJ/kg de clinker. Les rendements de la première et seconde lois de thermodynamiques valent respectivement 93 % et 27,97 %. Il se dégage une détérioration qualitative de 72,03 % de l'énergie. Pour ce qui est des pertes thermiques, les valeurs suivantes ont été trouvées respectivement par convection et par rayonnement 415,21 kJ/kg de clinker et 972,34 kJ/kg de clinker.Les deux premières solutions technologiques, celle d'utiliser de réfractaires neufs et/ou ayant des faibles coefficients de conductibilité thermique et celle d'un four à double couche de réfractaires, ont permis d'économiser respectivement 73 % et 67 % d'énergie perdue par convection et par rayonnement. Les grosses pertes sont localisées dans le tube du four, ainsi que dans le refroidisseur. Cela signifie qu'il faut plus se concentrer dans ces deux zones. Nomenclature Chaleur massique, J.kg-1 .K-1 ̅̅̅ Chaleur spécifique molaire, J.mol-1 .K-1 Exergie, J Exergie massique ou spécifique, J.kg-1 ℎ Enthalpie massique, J.kg-1 ℎ 0 Enthalpie spécifique de formation, J.kg-1 NA non analysé Pression, Pa Pertes, J Constante des gaz parfaits, J.mol-1 .K-1 ̇ Entropie, J.s-1 .K-1 Température, °C Température,K Symboles grecs Rendement, % Rendement exergétique, % Indices 0 Ambiance atmosphérique ℎ Chimique Détruite E Entrée Énergétique 2 Formation clinker généré poussière-gaz ℎ Physique s sortie Total entrée Total sortie
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)
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