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01/26/2006
Donaldson Filter Components Ltd
7 The Parks
Newton le Willows, WA12 0JQ, England
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Jenny Nash
+44 (0) 1942 711711
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FOR IMMEDIATE RELEASE
GUIDE POUR LE CHOIX DES MEDIAS FILTRANTS DANS LES FILTRES EN CIMENTERIE
Par Donaldson Membranes
La filtration est une partie essentielle du procédé de fabrication dans l’industrie cimentière, par conséquent le choix du media approprié revêt une importance extrême. Bien que les médias filtrants ne représentent normalement qu’une part relativement faible du coût total de l’installation, ils sont, de fait, l’un des facteurs les plus critiques pour l’exploitation.
De grandes quantités de poussière sont produites lors des opérations d’extraction des matières premières en carrière ainsi que lors des phases de broyage, cuisson, refroidissement, stockage et conditionnement.
Ces émissions peuvent cependant être bien contrôlées au moyen de systèmes de séparation mécanique de la poussière en suspension dans l’air à travers un tissu avant rejet à l’atmosphère. La poussière ainsi collectée peut être recyclée dans le procédé de production ou mélangée à d’autres produits cimentiers.
Dans le procédé de filtration par filtre à manches, la poussière est séparée de l’air en faisant passer le flux d’air à travers un matériau poreux qui retient les particules de poussière à sa surface.
Ces filtres peuvent contenir de quelques mètres carrés à plusieurs milliers de mètres carrés de tissu qui assure une séparation efficace de la poussière en agissant comme une barrière qui arrête les particules. Parmi les nombreux facteurs qui doivent être pris en compte dans le procédé de filtration, il est important que le média filtrant choisi soit capable de retenir les particules solides tout en laissant passer les gaz.
La dispersion des poussières générées par les opérations de cuisson et de broyage au moyen de hautes cheminées peut avoir un impact environnemental important sur une large zone, créant des risques pour la santé, elle constitue également une perte de production. Il est par conséquent essentiel que le media filtrant utilisé puisse réduire efficacement les émissions de poussières polluant l’environnement de manière à satisfaire aux dispositions réglementaires qui conduisent, de fait, à la recherche de médias plus performants.
Facteurs déterminant le choix du media filtrant
Les facteurs suivants doivent être pris en compte pour déterminer le choix du media filtrant :
Température
De tous les facteurs essentiels à prendre en compte, la température de fonctionnement peut probablement être tenue comme la première considération, quelle que soit la composition chimique des gaz. Les applications en filtration sont divisées en deux groupes : les applications à basse température, c’est à dire celles intervenant à température ambiante locale, comme le broyage, le mélange et l’ensachage, et les applications à haute température où la chaleur est induite par le procédé ou en fait partie comme les chaudières, les incinérateurs, les sécheurs ou les fours.
Environnement chimique
La capacité du tissu à résister aux dégradations dues à la présence d’acides, de bases de solvants ou d’agents oxydants doit être évaluée aux températures de fonctionnement de l’application.
Humidité
La résistance à l’hydrolyse dans les conditions de température et d’humidité envisagées doit être vérifiée.
Stabilité dimensionnelle
Le media filtrant doit pouvoir résister au rétrécissement et à l’allongement dans les conditions de température et d’environnement chimique envisagées.
Type de filtre
La méthode et la pression de décolmatage, la confection des manches filtrantes et la conception des paniers doivent être prises en compte.
Modernisation
L’historique de l’installation doit être reconstitué.
Quels médias filtrants sont disponibles ?
Le média filtrant à membrane microporeuse Tetratex® de Donaldson Membrane s’appuie sur une liste de références prouvant ses qualités de média filtrant de haute efficacité avec plusieurs types de membranes permettant d’atteindre le niveau de performance recherché : Tetratex®, Tetratex® Release, Tetratex® Haute efficacité et Tetratex® Très Haute Efficacité. Ces produits laminés haute performance assurent une meilleure élimination du gâteau de poussière, une perte de charge faible, un débit d’air plus élevé et une haute efficacité.
Les membranes Tetratex® sont produites à partir de résine 100% PTFE. Elles sont chimiquement inertes et thermiquement stables jusqu’à 325°C. Les membranes de filtration présentent en moyenne plus de 100 millions de pores par cm2. Les membranes sont thermoliées sur une gamme de substrats comprenant des tissés, des non tissés plissables et des feutres aiguilletés qui sont utilisés dans les filtres à décolmatage pneumatique et à contre pression ainsi que dans les filtres à cartouches.
Tetratex® est une membrane filtrant en surface qui agit comme un gâteau filtrant primaire ne requérant aucune pré couche pour aider la filtration avant ou pendant le fonctionnement. Tetratex® préserve l’intégrité du substrat en évitant la migration des particules et en réduisant la formation du gâteau de poussière, maintenant ainsi le débit d’air optimal et une perte de charge stable.
Ce média filtrant améliore radicalement les performances des tissus filtrants traditionnels qui reposent sur la formation d’un gâteau de poussière pour capter les fines particules de poussière, ce qui permet la migration de la poussière à travers le média, entraînant des émissions importantes et une élévation de la perte de charge.
Avantages des médias à membrane Tetratex® dans les filtres en cimenterie
En général:
Durée de vie potentielle des manches allongée
Perte de charge stable
Meilleure résistance aux dysfonctionnements de procédé
Insensible à la distribution granulométrique des particules et à leur composition chimique
Emissions les plus basses pouvant être atteintes
Pour les fumées de fours :
Perte de charge réduite
Débit d’air accru
Production augmentée
Consommation d’énergie réduite
Economie d’énergie sur les moteurs de ventilateurs à vitesse variable
Réduction de la consommation d’air comprimé
Durée de vie des manches allongée
Fonctionnement sans maintenance
Pour les refroidisseurs de clinker :
Média haute température (tissu de verre Tetratex®), réduit les besoins en air de dilution ou la charge des échangeurs de chaleur pour une meilleure capacité de refroidissement.
Meilleur débit d’air = meilleure capacité du refroidisseur = meilleur contrôle du four
Utilisation réduite d’air comprimé
Pour les broyeurs à ciment et à cru :
Meilleur débit d’air = meilleur balayage du broyeur/séparateur = meilleure production de ciment
Perte de charge réduite = durée de vie des manches allongée = capacité de traiter les ciments spéciaux
Meilleur débit d’air = meilleur séchage dans le broyeur à cru = meilleure production
Pour les broyeurs à charbon :
Perte de charge réduite = débit d’air équilibré = meilleur contrôle
Moins de poussière sur les manches = risqué d’explosion réduit
Décolmatage réduit = durée de vie allongée
Réduction des émissions et de la perte de charge
Un exemple des résultats significatifs qui peuvent être atteints grâce à un bon choix du media filtrant est illustré par une récente étude de cas dans laquelle le Tetratex® Release # 5102 de Donaldson Membranes a permis d’accroître sensiblement la production d’une cimenterie turque , alors qu’un goulet d’étranglement de la production sur l’un des broyeurs ralentissait le fonctionnement de l’installation. Une solution rapide et économique devait être trouvée.
A l’issue d’une étude précise du système de production du broyeur, Donaldson Membranes recommanda l’utilisation de Tetratex® Release #5102, un média filtrant en feutre aiguilleté 100% polyester utilisant la membrane PTFEe économique à haute performance Tetratex® Release pour la fabrication et l’installation de 2.500 manches filtrantes par le spécialiste allemand Fasse Filter.
Un examen du fonctionnement de l’atelier de broyage révéla que le niveau d’émissions et la perte de charge des manches filtrantes étaient trop élevés. Les manches filtrantes en place étaient confectionnée en polyester standard avec une perméabilité à l’air élevée de 100-250 l/dm2min. Les paramètres du système de filtration étaient un débit de 176.500m3/h avec une perte de charge de 197 mm CE, et une pression de décolmatage de 6 bars gérée par un séquenceur à minuterie.
Une commande fut passée à Fasse Filter pour la fourniture et la supervision de montage des 2.500 manches de remplacement avec fixation par snap ring, confectionnées avec le média filtrant Tetratex® Release #5102.
Après quatre semaines d’utilisation des nouvelles manches filtrantes des améliorations substantielles étaient enregistrées. Le débit d’air était monté à 179.500m3/h, tandis que la perte de charge était descendue à 131 mm CE et que la pression de décolmatage avait pu être ramenée à 5 bars.
Le directeur de l’usine était enchanté de pouvoir dire que Donaldson Membranes et Fasse Filter avait réussi à diminuer la perte de charge d’un tiers, éliminé toute émission visible et fait sauter le goulet d’étranglement, augmentant ainsi la production et la rentabilité de l’usine.
Remplacement d’un électrofiltre par un système respectant l’environnement
Donaldson Membranes a été choisi pour fournir le média filtrant pour les filtres à manches dans le cadre de la modernisation de la ligne en voie sèche de l’usine Heidelberg Cement de Lixhe.
Heidelberg Cement, un des leaders mondiaux dans la production de ciment, béton et matériaux de construction, a fermé la ligne en voie humide de Lixhe et entrepris une remise à niveau complète de la ligne en voie sèche dans le but d’augmenter la capacité de production de 3.400 à 4.200 tonnes/jour, utiliser au maximum les combustibles secondaires les plus économiques et satisfaire aux normes de protection de l’environnement.
Dans le cadre de cette modernisation et pour réduire les émissions de poussière, deux filtres à manches ont été installés pour traiter les gaz d’exhaure du four et du refroidisseur, les émissions de NOx ont été réduites par l’installation d’un système de combustion multi étagé sur le préchauffeur
Auparavant les gaz d’exhaure du four et une partie des gaz d’exhaure du refroidisseur utilisés pour sécher les matières crues dans un sécheur rotatif étaient dépoussiérés dans un électrofiltre. Cet électrofiltre, avec des émissions de 50 mg/Nm3 était clairement insuffisant pour traiter le débit d’air supérieur et satisfaire aux normes environnementales plus exigeantes. En conséquence, un nouveau filtre à manches était nécessaire pour le four.
Les membranes PTFEe de Tetratex® se sont imposées sur le marché comme la technologie privilégiée pour équiper les filtres à manches remplaçant les électrofiltres dans le dépoussiérage des fours, la recommandation de Donaldson Membrane fut donc le Tetratex #6255 avec ses besoins réduits en pression et en cycles de décolmatage grâce à ses capacités exceptionnelles d’élimination du gâteau de poussière ainsi que l’assurance d’émissions quasi nulles, d’une durée de vie allongée des manches et de coûts de maintenance inférieurs.
Le filtre à manches, fourni par Redecam, comprend 7.680 manches d’une longueur de 4,5 mètres et d’un diamètre de 145 mm, garanties 5 ans. Les manches ont été confectionnées en tissu de verre avec la membrane PTFEe Très Haute Efficacité Tetratex #6255, convenant pour une utilisation continue jusqu’à 260°C. Le filtre à manches a été installé après le sécheur de matières crues de façon à dépoussiérer les fumées du four et une partie de l’exhaure du refroidisseur quand le sécheur est en service et a été placé derrière l’enveloppe de l’électrofiltre utilisée comme chambre de décantation. Pour protéger le filtre des hautes températures, une tour de conditionnement a été ajoutée au circuit pour refroidir les gaz en cas de manque de matière dans le sécheur.
Le nouveau filtre est en service depuis juillet 2001 et les manches se comportent toujours de façon satisfaisante. Les émissions ont été réduites spectaculairement de 50 mg/Nm3 à moins de 3 mg/Nm3, la perte de charge garantie est de 80 mm CE, la perte de charge effective est un peu supérieure en raison d’une augmentation du débit d’air. Le filtre à manches a permis une réduction considérable des émissions de poussière (et de Hg) et la garantie de durée de vie des manches a été tenue.
Actuellement, le four produit en moyenne 4.400 à 4.600 tonnes/jour (5 à 10% au dessus du débit nominal). La température des gaz d’exhaure peut être régulée entre 350°C et 420°C et la perte de charge du circuit se situe à un niveau aussi bas que 340 à 370 mm CE.
Tetratex #6255 est un média idéal pour les filtres a manches utilisés pour le dépoussiérage des fours et constitue également une solution pour les applications à haute température.
Tetratex #6255 tissu de verre avec la membrane PTFEe Tetratex® Très Haute Efficacité convient pour une utilisation continue jusqu’à 260°C. C’est donc le meilleur choix pour équiper les filtres à manches à décolmatage pneumatique utilisé pour le dépoussiérage de la plupart de fours et broyeurs de cimenteries, utilisant un décolmatage off line, où les températures de fonctionnement vont de 220 à 240°C.
Le décolmatage off line, très efficace est conçu pour réduire la perte de charge et la consommation d’air comprimé tout en allongeant la durée de vie et en diminuant les besoins en maintenance. Tetratex #6255 de Donaldson Membranes améliore radicalement le fonctionnement de l’installation, requérant une pression d’air comprimé plus basse et des décolmatages moins fréquents en raison de ses propriétés exceptionnelles d’élimination du gâteau de poussière, tout en assurant des émissions quasi nulles.
Maîtrise technologique inégalée
Comme le montrent toutes les études de cas, le type de solution recommandée dépend de la nature du problème posé et des conditions spécifiques de l’application – mais il est clairement reconnu que pour les applications utilisant des médias filtrants textiles la meilleure technologie disponible pour le traitement des particules fines et difficiles à filtrer est la membrane PTFEe.
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