SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ---
UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI (UAC) ---
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY – CALAVI (EPAC) ---
CENTRE AUTONOME DE PERFECTIONNEMENT (CAP) ---
Lieu de stage :
Option : MAINTENANCE INDUSTRIELLE
POUR L’OBTENTION DU
DIPLÔME DE LICENCE PROFESSIONNELLE THEME :
Présenté et soutenu par : Sous la direction de :
Damien GANYE AÏHOU Dr. Christian D. AKOWANOU Enseignant à l’EPAC/ UAC
Tuteur de stage :
Ing. Darius GANDONOU Membres du Jury
Président : Prof. ANJORIN Malahimi, Enseignant à l’EPAC/UAC Membres : Dr SEMASSOU Guy, Enseignent à l’EPAC/UAC
: Dr PRODJINONTO Vincent, Enseignent à l’EPAC/UAC
Soutenu le, 09 /11/2018 Mention: Très-bien
AMELIORATION DU SYSTEME DE TRANSLATION DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR DU COMPLEXE CIMENTIER D’ONIGBOLO
(SCB-LAFARGE)
Année académique : 2017-2018
CAHIER DES CHARGES 1- Travaux dans l’usine:
Avant la période d’Arrêt Du Four (ADF) d’Octobre 2017, l’étudiant Damien GANYE AÏHOU, s’intéressera aux travaux du service des méthodes.
Il participera entre autres, aux travaux d’inspection. Avec les inspecteurs, il identifiera d’éventuelles anomalies au cours de sa ronde et proposera des solutions de correction à apporter aux équipements ou organes défaillants, pour la remise en état fonctionnel correct des systèmes indexés. Il interviendra également au service de la Maintenance Mécanique pour quelques travaux de maintenance et de fabrication courants.
2- Travaux de fin d’études:
Sans la tuyère de chauffage, la cuisson de la matière dans le four pour l’obtention du clinker est quasiment impossible. Pour la maintenance du four ou le remplacement de la tuyère, il faut la faire sortir du four. Pour la positionner à l’emplacement idéal à l’intérieur du four pour la cuisson, il faut la faire rentrer dans le four. En effet, le système de translation de la tuyère de chauffage actuel, présente quelques dysfonctionnements depuis son installation suite à un défaut de montage.
Dès cet Arrêt Du Four (ADF) d’Octobre 2017, sous la supervision de l’ingénieur chef service mécanique et garage Darius GANDONOU, l’étudiant Damien GANYE AÏHOU a pris connaissance de l’état de fonctionnement actuel du système de translation de la tuyère de chauffage du four, des problèmes qu’engendre ce système au cours de son fonctionnement. Cette étude lui permettra de proposer les corrections à apporter, puis sur accord assister le service de maintenance mécanique pour opérer les corrections pour rendre le système performant.
3- Objectifs des études demandées:
L’objectif du travail de Damien GANYE AÏHOU est de corriger le système de translation de cette tuyère de chauffage du four, pour améliorer son fonctionnement. Il a pour mission:
- de proposer un plan détaillé de la correction à apporter au système de translation de la tuyère de chauffage.
- de faire le choix des différentes pièces à utiliser après calculs.
- de réaliser la correction de ce système de translation de la tuyère de chauffage du four.
Pour cela, est mis à la disposition de l’étudiant Damien GANYE AÏHOU:
un guide de dessinateur;
le catalogue de roulements SKF;
le catalogue de transmission SKF;
quelques documentations sur la tuyère de chauffage;
l’autorisation de consultation des besoins en pièces et leurs prix dans le logiciel de gestion des articles du magasin SIAS / SIRE;
des pièces hors stocks;
un tourneur pour la réalisation des pièces dont il a besoin;
un soudeur pour l’accompagner dans les travaux liés à la réalisation des supports châssis;
l’appui technique du chef service mécanique et garage.
Chef service Mécanique et Garage
Darius GANDONOU
DÉDICACES
Je dédie ce travail
A ma mère : Agnès Hounkonsi AGOUNDJO Pour ses sacrifices et son amour de tous les jours
A mon feu père : Benoît GANYE AÏHOU
Pour tout le bien qu’il pense de ses enfants dans l’au-delà A toutes mes familles : maternelle et paternelle.
REMERCIEMENTS
J’adresse mes sincères remerciements :
au Docteur AKOWANOU D. Christian, Directeur Adjoint de l’Institut National Supérieur des Classes Préparatoires aux études d’Ingénieurs, pour avoir accepté de diriger ce travail et pour ses conseils très pertinents;
à toute l’équipe dirigeante de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC), en particulier celle du département de Génie Mécanique et Energétique (GME) pour la qualité de notre formation;
aux Professeurs et Enseignants de l’EPAC, en particulier ceux du CAP pour les enseignements et leurs conseils;
à Mr Mathieu B. HOUNSOU enseignant-chercheur à l’INE/UAC pour ses conseils et son soutien permanent;
à Mr Franck EGBOHO Ingénieur en Génie Mécanique et Energétique, étudiant en thèse, enseignant assistant à l’EPAC;
à Mr Irénée Fidégnon BOKO précédemment Secrétaire Général de l’UNESCO Bénin pour tous ses conseils et son encouragement permanent;
à Mr Valentin TOGBE Directeur de l’usine d’Onigbolo, pour les facilités dont j’ai bénéficié pour la poursuite de mes études;
à Mr Darius S. GANDONOU pour son encadrement efficace, en tant que tuteur de stage;
à Mr Hervé S. DJIDJOHO chef service Méthodes pour son soutien;
aux membres du jury qui ont sacrifié leur temps, pour juger ce travail;
à mon épouse, à monsieur et madame BOSSA pour leur soutien et encouragement réconfortants;
A toutes les personnes qui de prêt ou de loin, m’ont aidé d’une manière ou d’une autre depuis le début de ma formation jusqu'à ce jour, qu’elles trouvent ici toute ma gratitude.
RÉSUMÉ
Le présent mémoire rapporte le travail que nous avons effectué pendant la période de durée trois mois qu’a duré notre stage pratique au Complexe Cimentier d’Onigbolo. Ce temps de stage qui est obligatoire à tout apprenant, vient clôturer notre formation en Licence Professionnelle, option ‘‘maintenance industrielle’’ à l’Ecole Polytechnique d’Abomey- Calavi de l’Université d’Abomey-Calavi.
Le Complexe Cimentier d’Onigbolo, préoccupé par l’idée de maintenir son niveau de production dispose à cet effet d’un service de maintenance digne de son rang de grande unité de production d’une denrée très demandée sur le marché. Nous avons sollicité l’accord de la direction du Complexe Cimentier qui a accepté nous mettre aux côtés de ses agents du service de maintenance afin d’assurer notre encadrement pendant le temps de stage. Durant toute cette période, avec les techniciens de l’usine, diverses opérations de maintenance ont été effectuées sur la chaîne de production du ciment et précisément sur certains composants principaux du four.
Lors de son entrée et de sa sortie du four, le système de translation de la tuyère de chauffage connaît des dysfonctionnements qui portent atteinte à sa fiabilité. De plus, la correction du fonctionnement de ce système devenait récurrente et prenait ainsi assez de temps d’intervention à l’équipe de maintenance. C’est pour nous amener à apporter notre contribution à la recherche de la solution à ce problème qu’il nous a été donné de développer le thème intitulé:
« AMELIORATION DU SYSTEME DE TRANSLATION DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR »
Au début de ce travail, nous avons cherché à comprendre le fonctionnement du système de translation de la tuyère de chauffage du four afin de pouvoir identifier les anomalies dans son fonctionnement. Par la suite, nous avons proposé les corrections à apporter afin de relancer de façon durable son fonctionnement.
Sous le contrôle des techniciens de l’usine, nous avons fait des essais qui se sont avérés concluants et de ce fait, le système de translation de la tuyère de chauffage dispose désormais de moins de temps pour réaliser une course complète entrée et sortie du système du four.
ABSTRACT
This memoir reports on the work we have done during the three-month duration of our practical internship at the Onigbolo Cement Complex. This internship, which is mandatory for all learners, comes to close our training in Professional License, option '' industrial maintenance '' at the Polytechnic School of Abomey-Calavi of the University of Abomey- Calavi.
The Onigbolo Cement Complex, concerned by the idea of maintaining its production level, has a maintenance service worthy of its status as a large unit of production of a highly demanded commodity on the market. We requested the agreement of the management of the Cement Complex who agreed to put us alongside its maintenance service agents to ensure our supervision during the training period. Throughout this period, along with the plant technicians, various maintenance operations were carried out on the cement production line and specifically on some of the main components of the kiln.
During its entry and exit of the furnace, the translation system of the heating nozzle has malfunctions that undermine its reliability. In addition, the correction of the operation of this system became recurrent and thus took enough intervention time to the maintenance team. It is to bring us to make our contribution to the search for the solution to this problem that we have been given to develop the theme entitled:
"IMPROVING THE TRANSLATION SYSTEM OF THE OVEN HEATING TUBE"
At the beginning of this work, we sought to understand the operation of the heating nozzle translation system in order to identify anomalies in its operation. Subsequently, we proposed the corrections to bring in order to relaunch its operation in a sustainable way.
Under the control of the factory technicians, we have made tests that proved conclusive and because of this, the translation system of the heating nozzle now has less time to perform a complete race in and out of the system from the oven.
SOMMAIRE
INTRODUCTION ... 1
PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION ET DU LIEU DE STAGE ... 2
Chapitre 1 : GENERALITES ... 3
Chapitre 2 : DESCRIPTION DU PROCESSUS DE PRODUCTION DU CIMENT ... 17
DEUXIEME PARTIE : DESCRIPTION, FONCTIONNEMENT DU FOUR ET DE SA TUYERE DE CHAUFFAGE ... 42
Chapitre 3 : DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT DU FOUR ... 43
Chapitre 4 : DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR ... 52
Chapitre 5 : ANALYSES ET RECHERCHE DE SOLUTIONS POUR L’AMELIORATION DU SYSTEME DE TRANSLATION DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR D’ONIGBOLO ... 58
Chapitre 6 : FABRICATIONS ASSEMBLAGE ET INSTALLATION ... 72
CONCLUSION ... 80
BIBLIOGRAPHIE……….……... 81
LISTE DES FIGURES
Figures Pages
Figure 1-1: L’enseigne du Complexe Cimentier d’Onigbolo ... 6
Figure 2-1: Le processus de production du ciment ... 22
Figure 3-1: Le tube de four incliné…….……… ... 43
Figure 3-2: L’intérieur d’un four à voie humide….……….… ... 44
Figure 3-3: La Grille Léopold d’un four semi-sec ……….…………...……... ... 45
Figure 3-4: Le four à voie sèche………...… ... 45
Figure 3-5: Les différents plans de massifs du four………... ... 46
Figure 3-6: Les différents types de virole………...……... ... 46
Figure 3-7: Le bandage et ses fixations….………... 47
Figure 3-8: Un galet et ses paliers……….……… ... 47
Figure 3-9: La butée du four………. ... 48
Figure 3-10: Les organes de commande d’un four………...… ... 49
Figure 3-11: La virole du four muni de briques réfractaires……... ... 50
Figure 3-12: Les refroidisseurs……….………... ... 50
Figure 3-13: La tuyère de chauffage d’un four ………..……….. ... 51
Figure 4-1: Une tuyère installée à l’intérieur d’un four rotatif... ... 52
Figure 4-2: La tuyère produisant de la flamme……….… ... 53 Figure 4-3: Une tuyère de chauffage protégée par un béton en revêtement
Figure 4-4: Les différents circuits d’une tuyère de chauffage……….. ... 55
Figure 5-1: Une vue d’ensemble d’un système de translation d’une tuyère de chauffage four……….. …... ... 58
Figure 5-2: Le train de translation existant………... ... 59
Figure 5-3: Le schéma synoptique du système de translation existant………. ... 60
Figure 5-4: Le schéma synoptique du système de translation proposé………. ... 63
Figure 6-1: L’ensemble des pièces disponibles au magasin………... ... 72
Figure 6-2: L’ensemble des pièces fabriquées et rectifiées……..………..… ... 76
Figure 6-3: Les vues d’ensemble de l’installation du dispositif modifié… ... ... 78
LISTE DES TABLEAUX
Tableaux Pages
Tableau 1-1: L’organigramme de l’Usine d’Onigbolo… ... 7
Tableau 1-2: L’organigramme du Service des Méthodes………...… ... 11
Tableau 1-3: L’organigramme de la Maintenance Mécanique….. ... 13
Tableau 1-4: Les types de Maintenance………….……… ... 15
Tableau 2-1: Classification des types de ciments………….……… ... 23
Tableau 2-2: Fiche d’analyse des risques………….……… ... 25
Tableau 2-3: Rapport d’inspection 1er Niveau en Marche…… ... 27
Tableau 2-4: Rapport d’Inspection 1er Niveau à l’Arrêt…….……… ... 32
Tableau 2-5: Rapport d’Inspection Spécifique en Marche……….…… ... 36
Tableau 2-6 : Travaux d’entretien et de reconditionnement ... 39
LISTE DES SYMBOLES ET SIGLES
UAC: Université d’Abomey Calavi
EPAC: Ecole Polytechnique d’Abomey Calavi CAP: Centre Autonome de Perfectionnement
DT/STI: Diplôme de Technicien en Science et Technique Industrielle BAC: Abréviation de baccalauréat
GME: Génie Mécanique et Energétique LP: Licence Professionnelle
MI: Maintenance Industrielle
EPI: Equipement de Protection Individuelle EPS: Equipement de Protection Spécifique RIA: Robinets à Incendie Armées
CCO: Complexe Cimentier d’Onigbolo SCB: Société des Ciments du Bénin
SCB-LAFARGE: Société des Ciments du Bénin – LAFARGE ADF: Arrêt Du Four
FLS: Frederik Laessoe Smidth I1A: Inspection 1er niveau à l’Arrêt I1M: Inspection 1er niveau en Marche ISM: Inspection Spécifique en Marche
ISA: Inspection Spécifique à l’arrêt BT: Bon de Travail
CEM II: AI 32.5 R selon la norme EN 197 – 1 – 2000, CEM II AI 32.5 R signifie Ciment portland composé avec ajout;
AI l’ajout est du calcaire et est compris entre 6 et 20%; 32,5 : la classe de résistance du ciment est de 32,5 MPa; R : ciment rapide.
CPA: selon la norme NFP-15 – 301 – 1981; CPA 45.2 signifie; CPA: Ciment Portland Artificiel sans ajout; 45.2 : la classe de résistance du ciment est de 45,2 MPa.
INTRODUCTION GENERALE
Dans la préparation du ciment, la cuisson du clinker est réalisée à l’intérieur d’un four rotatif à refroidissement par un dispositif indispensable communément appelé « Tuyère de chauffage du four ». Cette tuyère permet de produire de la flamme pouvant produire la chaleur nécessaire aux transformations physique et chimique de la matière crue dosée appelée farine.
Dans les systèmes de fonctionnement d’un four rotatif de cimenterie est intégré le système de translation de la tuyère de chauffage (translation vers l’intérieur du four et translation vers l’extérieur du four). Assez souvent, ce système présente des anomalies lors de son fonctionnement qui peuvent l’amener à s’arrêter dans son mouvement de translation. Le présent mémoire est la synthèse des études de faisabilité et travaux de correction à apporter au système de translation de la tuyère de chauffage du four du Complexe Cimentier d’Onigbolo, afin de l’amener à répondre plus efficacement au besoin attendu.
Ce document comporte, trois parties:
la première partie est consacrée à la présentation des structures de formation et de stage en passant par les différentes étapes de fabrication du ciment, ainsi que quelques travaux courants effectués au cours de ce trimestre de stage. Cette partie regroupe les deux premiers chapitres.
dans la deuxième partie, à travers les chapitres trois et quatre, la description et le fonctionnement du four et de sa tuyère de chauffage ont été faits.
la troisième partie présente les approches de solutions envisagées pour améliorer le fonctionnement du système et la réalisation pratique de ces solutions.
Première partie : Présentation de la structure de formation et du lieu de stage
Première partie :
Présentation de la structure de formation
et du lieu de stage
Chapitre 1: GENERALITES
Pour une formation complète et de qualité, les structures de formation professionnelle exigent à leurs étudiants un stage d’insertion professionnel en entreprises pour le renforcement de leurs connaissances théoriques.
1.1. Présentation de la structure de formation
L’EPAC a ouvert un centre nommé CAP implanté sur le Campus d’Abomey Calavi, dans le but de renforcer les capacités des agents exerçant dans les secteurs professionnels de l’industrie.
Le CAP assure donc des formations dans le secteur industriel à travers les filières suivantes:
le Génie Civil
le Génie Rural
le Génie Environnemental
l’Hydraulique
la Maintenance Industrielle
la Production Animale
la Production Végétale
La durée de la formation est de quatre (04) ans, conduisant au diplôme de Licence Professionnelle. L’entrée au CAP est subordonnée à l’étude des dossiers des étudiants ayant le BAC série F, le DT/STI et exerçant dans une structure de la place.
L’EPAC est dirigé par une administration ayant à sa tête le Professeur Mohamed M. SOUMANOU, spécialiste en biochimie, tandis que le CAP est dirigé par le professeur AWANTO Christophe, spécialiste en Génie
Energétique, tous assistés par des collaborateurs compétents, membres d’une équipe dynamique et très rationnellement organisée.
1.2. Présentation de la structure de stage
La SCB-LAFARGE est une société qui a pour activités principales, la production du clinker, la fabrication et la commercialisation du ciment. C’est une société anonyme au capital d’au moins un (1) milliard (1000.000.000) de francs CFA. L’unité de production de la société est implantée à Onigbolo dans la commune de Pobé, département du Plateau. Son siège social est à la HAIE VIVE dans la ville de Cotonou, département du Littoral (République du BENIN).
1.2.1. Historique
Au cours des années 1974 les études ont prouvé que dans le village d’Onigbolo, situé à environ vingt et un kilomètre (21km) de la ville de Pobé au sud-est de la république du Bénin, il existe un gisement de matières premières calcaire et argile. Les Etats du Bénin et du Nigéria en partenariat avec le groupe danois FL SMIDTH, ont décidé d’exploiter ce gisement. C’est alors qu’en 1979 la société des ciments d’Onigbolo (SCO) a été créée. Le coût global de cette usine était estimé à une somme de plus de dix (10) Milliards pour son installation répartie comme suit: 51% pour le Bénin, 43% pour le Nigéria et 6%
pour le groupe FL SMIDTH.
La société a démarré la production en 1982. Le ciment produit sous le label de « Diamant » est très bien apprécié et consommé sur les marchés Béninois et Nigérian. Malheureusement, cela n’a duré que l’espace de quelques années. En effet, au début des années 90, l’usine s’est vue confrontée à de sérieux problèmes qui l’obligèrent à l’arrêt en mars 1998. Parmi ces problèmes, on peut noter la crise énergétique, la non efficacité de la maintenance, le faible volume de production, l’impraticabilité de la carrière en saison pluvieuse et la gestion financière peu transparente.
Préoccupés par l’exploitation de cette richesse naturelle et soucieux du personnel mis au chômage, les Etats du Bénin et du Nigéria ont décidé de mettre en location gérance le complexe cimentier. Un appel d’offre international a été lancé à cet effet puis la Société des Ciments du Bénin (SCB) et le groupe LAFARGE ont été retenus. Le 10 Juin 1999, ils prennent le site et le baptise SCB-LAFARGE. L’usine retrouve vie après d’importants travaux de réhabilitation le 02 Août 2002, date à laquelle le four a été redémarré. Depuis lors, l’usine fonctionne correctement jusqu’à la date d’aujourd’hui et de nouveaux ateliers importants sont ajoutés dans la chaîne de production (PKS amont, AF léger, déchets coton, Pet-coke) pour réduire le coût de production.
Figures : 1-1. L’enseigne du Complexe Cimentier d’Onigbolo
1.2.2. Organigramme de la SCB-LAFARGE
La gestion de la SCB-LAFARGE est assurée par un directeur général, assisté de collaborateurs tels que: le directeur financier et le directeur des ressources humaines. L’unité de production est sous le contrôle d’un directeur d’usine. L’équipe de gestion de la société est détaillée dans l’organigramme présenté au tableau 1-1.
Tableau 1-1 : Organigramme de l'usine
Directeur général
Directeur Financier Directeur d’Usine Directeur RessourcesHumaines
Secrétariat
Qualité Chargé de mission Ingénieur sécurité Contrôleur de gestion
Achats / Stocks Magasin
Achats Cotonou Onigbolo
Ingénieur Maintenance
Méthodes
Mécanique et Garage Electricité-Instrumentation
Cours-Bâtiments Ingénieur Production
Fabrication Expéditions Carrière Procédé
1.2.3. Sécurité du personnel et des installations
La sécurité du personnel et celle des équipements de production est un défi quotidien pour toute industrie qui veut être pérenne. L’organisation mise en place dans l’usine d’Onigbolo prend en compte cet aspect. En effet, le complexe cimentier d’Onigbolo a mis en place un accueil sécurité obligatoire, réservé à toute personne voulant intégrer l’usine de façon temporaire ou indéterminée et a établi des mesures de sécurité à prendre dans l’usine. Ces mesures visent à réduire à zéro les accidents de travail et incidents graves sur les équipements.
Aujourd’hui la SCB-LAFARGE dispose d’une école de sécurité qui possède à son actif, tout un vaste programme d’informations et de formations pour tous ses partenaires (le personnel et les prestataires de services). Ainsi, tout nouveau recru, toute reprise de congés, tout nouveau prestataire passe à l’école de sécurité avant son entrée sur les sites d’intervention. Ces programmes d’accueil ont pour but:
d’instruire ses partenaires sur les risques d’accidents qu’ils courent en travaillant dans l’usine;
de les informer sur les procédures à engager en cas d’accident ou d’incendie;
de leur apprendre les règles de sécurité les plus simples à respecter dans l’usine et les sanctions éventuelles en cas de non-respect de ces règles;
de les informer sur la procédure de la mise hors tension des équipements avant toute intervention (LOTOTO) qui signifie littéralement Lock Out – Try Out – Tag Out (Cadenasser – Essayer – Etiqueter);
de leur montrer les zones dangereuses de l’usine;
de s’assurer qu’ils disposent des Equipements de Protection Individuelle (EPI) et de certains Equipements de Protection Spécifiques (EPS) avant leur entrée dans l’usine.
Ainsi pour tout le personnel, la SCB-LAFARGE fait des efforts louables.
On peut remarquer entre autres:
la mise à disposition des équipements de protection individuelle tels que:
le casque, les chaussures de sécurité, les lunettes de sécurité, les gants de protection, des cadenas personnalisés, la tenue de travail pour tous les acteurs de l’usine;
des Robinets à Incendie Armés (RIA) avec ses accessoires installés à des endroits stratégiques de l’usine;
des eyes-ring (dispositif de rinçage du corps et surtout des yeux en cas de projection des substances chimiques sur le corps et notamment sur les yeux) installés également à des endroits stratégiques;
la mise au point de procédures d’intervention en cas de sinistre;
la procédure de consignation et de condamnation avant toute intervention sur un équipement.
Bien que tous ces efforts soient faits chaque jour pour améliorer la sécurité, il est important de noter que la sécurité est avant tout, une affaire personnelle et oblige chaque opérateur (intervenant) à veiller à sa propre sécurité et à celle de son équipe.
La sécurité des équipements de production est assurée par un contrôle et une surveillance en temps réel sur les différents paramètres (température, vibration, accélération, intensité, pression, débit, …) de fonctionnement des machines depuis la salle centrale de supervision. Aussi, des inspections fréquentes sont réalisées sur le site et des analyses profondes sont faites sur tous les cas d’incidents déclarés afin de pouvoir les éviter à l’avenir.
1.3. Organisation du département de la maintenance
La fonction maintenance est primordiale pour toute unité de production.
SCB-LAFARGE dispose d’un département de maintenance dont la mission est d’assurer la fiabilité des équipements de l’usine. Afin de couvrir efficacement les besoins de l’usine, l’équipe de maintenance a été répartie en secteurs:
le secteur I s’étend de la carrière jusqu’au-dessus de la trémie (tampon) de stockage calcaire /argile, en passant par le hall de pré-homogénéisation jusqu’au concassage calcaire et d’argile;
le secteur II commence par la trémie tampon pour finir au-dessus du silo de stockage du clinker prenant en compte le broyeur cru et le four;
le secteur III s’étend du silo de stockage du clinker jusqu’au pont bascule. Il comprend essentiellement le broyeur ciment, l’ensachage et l’expédition;
le secteur IV concerne les ateliers.
Le département de maintenance est managé par un ingénieur de maintenance. Il coordonne toutes les activités des services suivants: le service des Méthodes, le service de Maintenance Electrique, le service de Maintenance mécanique et Garage, le service des Bâtiments et Cours. Nous présentons ici le service des Méthodes et celui de la mécanique dans lesquels nous sommes intervenus.
1.3.1. Service des méthodes et ses missions Le service des méthodes a pour missions:
d’assurer la planification des interventions à court, moyen et long terme;
d’assurer la lubrification des machines;
de préparer les interventions pour réparer les anomalies qui ne sont pas urgentes, ceci permet d’anticiper sur les travaux à faire;
d’inspecter les organes des différentes machines des ateliers pour prévenir les différentes pannes qui peuvent survenir en mécanique, en électricité/instrumentation, au garage sans oublier tout ce qui a rapport aux bâtiments et la cour. Ces inspections se font à l’arrêt comme en marche;
d’assurer la bonne étude et la préparation des nouveaux projets (installation de nouvelles machines et nouveaux ateliers) et des améliorations sur les équipements existants;
de s’impliquer dans le suivi, la réalisation des projets, et d’organiser le contrôle de leur avancement;
d’assurer la provision des besoins en pièces de rechange et de reconditionnement. L’organigramme actuel du service des méthodes est présenté dans le tableau 1-2.
Tableau 1-2 : Organigramme du service des méthodes
Chef Service Méthodes
Préparateur Mécanique secteur 1 et 3
Préparateur Mécanique secteur 2
Préparateur Electricien
Inspecteur Mécanicien secteur 1 et 2
Inspecteur Mécanicien secteur 2
Inspecteur Electricien
1.3.2. Service de maintenance mécanique
Ce service a pour rôle d’assurer la maintenance de tous les équipements de la chaîne de production depuis le concassage de matières premières jusqu’au produit fini, le ciment à l’expédition.
Le service Mécanique et Garage s’occupe des interventions préventives et correctives qui nécessitent une connaissance de la mécanique générale et de l’automobile (engins de manutention et de carrière). Il se charge aussi de la fabrication de certaines pièces de rechange, du reconditionnement et de la réhabilitation des équipements en collaboration avec la section préparation du service des méthodes.
Pour mener à bien la maintenance des équipements mécaniques, le service a une équipe d’intervention dans chacun des trois secteurs de l’usine. Chaque équipe est dirigée par un contremaître qui coordonne les interventions dans le secteur. Le service mécanique dispose également d’une cinquième section qui s’occupe des compresseurs et surpresseurs fixes, de la chaudière à vapeur, des pompes à eau pour la station des eaux et de la filtration dans toute l’usine.
Le service met également à la dispositiondu chef de quart de permanence, des agents des différents services pour intervenir sur les petites pannes, qui pourraient perturber la production pendant la nuit et les week-ends.
1.3.3. Organigramme de la maintenance mécanique
La maintenance mécanique a donc un organigramme divisé en cinq secteurs comme indiqué dans le tableau 1-3. Cinq différents contremaîtres sont donc répartis sur les cinq secteurs, dans le but d’avoir un meilleur suivi du fonctionnement de l’usine.
Tableau : 1-3. Organigramme de la Maintenance Mécanique
Exécutants
Contremaître des compresseurs et filtration Chef Service Mécanique et Garage
Ingénieur Mécanicien Technicien Supérieur Mécanicien
Contremaître secteur 1
Exécutants
Contremaître ateliers
Exécutants Contremaître
secteur 3 Contremaître
secteur 2
Exécutants Exécutants
1.3.4. Gestion des travaux et types de maintenance
L’ouverture de tout chantier ou une intervention en usine est conditionnée par l’élaboration d’une procédure de travail. Elle est suivie d’une fiche d’évaluation de risques dûment signée par les intervenants, le contremaître et le supérieur hiérarchique. Pour des tâches concernant des zones et travaux à grands risques (hauteur, espace confiné, source de chaleur, élingages...), des permis et autorisations spéciales sont signés et délivrés par l’ingénieur de maintenance, ou l’ingénieur de production, ou le directeur d’usine après analyses.
Dans le département Maintenance de la SCB-LAFARGE, la maintenance préventive est la plus appliquée, beaucoup de tâches sont périodiquement exécutées. A cet effet, un logiciel de gestion de la maintenance assistée par ordinateur (GMAO), MAINTA existe dans l’usine. Ce logiciel permet de générer dans les bases de chaque contremaître et inspecteur des secteurs de l’usine, les travaux préventifs de la semaine dès le début de semaine. A la fin de la semaine, un taux de réalisation est calculé. Sont aussi effectués, des travaux de lubrification et de vidange (réducteurs, accouplements hydrauliques et des paliers), des travaux d’intervention et de réparation, des travaux de reconditionnement et de réhabilitation sans oublier ceux de modification et d’amélioration. Ces travaux sont structurés suivant les niveaux d’intervention montrés au tableau 1- 4.
CORRECTIVE
DEFAILLANCE
DEFAILLANCE PARTIELLE
PANNE
DEPANNAGE REPARATION PREVENTIVE
SYSTEMATIQUE CONDITIONNELLE
ECHEANCIER ETAT DU SYSTEME
INSPECTION
VISITE CONTRÔLE
VISANT AMELIORATION
VISANT MODIFICATION PRO-ACTIVE
MAINTENANCE
CYCLE DE VIE
Tableau 1-4 : Les types de maintenance
EVENEMENTS, ETATS, SITUATIONSOPERATIONS DE MAINTENANCEMETHODES DE MAINTENANCE
Cette partie met en évidence les différentes formations que la structure de formation donne puis renseigne sur toute l’organisation et les stratégies techniques mises en place par la structure d’accueil pour assurer une bonne maintenance de ces équipements de production tout en assurant la sécurité de ses partenaires.
Chapitre 2 : DESCRIPTION DU PROCESSUS DE PRODUCTION DU CIMENT
Le présent chapitre est consacré à la description du ciment et de son processus global de fabrication.
« Le ciment est une poudre minérale qui a la propriété de former en présence d’eau une pâte capable de faire prise et de durcir progressivement, même à l’abri de l’air et notamment sous l’eau » [1]. Pour sa production, le calcaire, l’argile et le gypse sont les matières premières principales qui sont utilisées. Le processus de fabrication peut être divisé en huit étapes:
2.1. Extraction du calcaire et de l’argile
Les matières premières sont extraites d’une carrière à ciel ouvert, il s’agit de l’argile après décapage de la terre arable et le calcaire par abattage et dynamitage. Les deux matières sont constituées en des couches superposées, l’argile en surface et le calcaire en dessous. On distingue:
- le ripé: calcaire bien sec sans argile et sans eau;
- l’ajout: calcaire ne contenant pas d’argile et utilisé directement au broyeur ciment;
- l’ajout pollué: calcaire contenant peu d’eau;
- l’inférieur tiré: calcaire ne contenant pas d’argile mais humide;
- le supérieur marneux: calcaire humide contenant des poches d’argile.
Ces matières sont transportées par des dumpers (camion benne de 30 tonnes et plus) vers l’atelier de concassage.
2.2. Le concassage
Les dumpers qui transportent les roches de calcaire ou d’argile les déversent soit dans la trémie du concasseur calcaire ou du concasseur argile. A ce niveau, les deux roches sont broyées et réduites en couche de granulométrie inférieure à 50 mm avec une tolérance de 10%. Pour cette opération l’usine utilise deux types de concasseur:
le concasseur de calcaire à marteaux, type EV 200X200, d’une capacité de 565 tonnes par heure;
le concasseur d’argile à cylindres d’une capacité de 90 tonnes par heure.
2.3. La pré-homogénéisation et le stockage
Après le concassage, le calcaire et l’argile sont déposés dans une proportion variée en couche superposée sur une série de convoyeurs à bande qui les convoient vers le hall de stockage et de pré-homogénéisation. La pré- homogénéisation se fait au niveau de la reprise de la matière par la bande du jeteur qui permet de faire les tas de stockage. Le jeteur répartit le produit longitudinalement sur les tas. Ces tas sont repris transversalement par le pont gratteur pour alimenter le broyeur à cru. Chaque tas peut avoir un volume de neuf mille (9000) tonnes et peut alimenter le broyeur à cru pendant 72 heures.
2.4. Le broyage de la farine crue
Les matières issues du hall de pré-homogénéisation sont convoyées par une série de convoyeurs à bande vers le broyeur sécheur (broyeur à cru) dont la capacité est de 135 tonnes/heure environ. L’alimentation se fait de sorte que le rapport calcaire – argile demeure constant (il y a une ligne de correction d’argile qui existe pour maintenir ce rapport constant). Les matières sont d’abord séchées
au moyen de gaz chaud venant du four. Puis elles sont broyées par des boulets qui les écrasent contre les plaques de blindage lors de la rotation du broyeur. On obtient une farine après broyage du cru, cette dernière est extraite du broyeur par le ventilateur de tirage (R1S07) en même temps que les gaz admis dans le broyeur. La farine broyée et séchée, est envoyée en suspension dans les gaz chauds alternativement dans les deux silos d’homogénéisation d’une capacité de 2000 tonnes chacun. Un séparateur de matières non fines permet de récupérer les grosses particules pour leur recyclage par un nouveau broyage.
2.5. Homogénéisation et stockage
Dans les deux silos d’homogénéisation, la farine est brassée et fluidisée grâce à deux surpresseurs, puis convoyée dans les deux silos de stockage de capacité de 4300 tonnes chacun via deux aéroglisseurs.
2.6. Le préchauffage et la cuisson
La farine extraite du silo de stockage alimente un élévateur via des vis sans fin. Cet élévateur va déverser la farine dans une trémie située au-dessus du doseur. Le doseur ainsi alimenté, fournit la farine pesée aux pompes Peters qui envoient à leur tour la farine sous pression dans la tour de préchauffage. Cette tour à cyclones est constituée d’une série de cyclones répartis sur 4 étages, à travers lesquels la farine se chauffe par échange thermique avec les gaz provenant du four de (diamètre 4,55 mètres et de longueur 68 mètres avec préchauffeur à quatre étages et refroidisseurs à ballonnets. Les ballonnets sont de type UNAX de diamètre 1,8 mètres et de longueur 18 mètres). L’échange thermique entraîne une décarbonatation partielle de la farine avant son entrée dans le four rotatif. La décarbonatation se poursuit dans le four, où à 1450°C, la farine se transforme en clinker. Le clinker recueilli à la sortie du refroidisseur à satellites, concassé est transporté par convoyeurs à godets métalliques, soit pour
le stockage dans un silo à clinker de 20 000 tonnes de capacité, soit sur l’aire de stockage via le silo des incuits.
2.7. Le broyage du clinker
L’unité de broyage est constituée par un broyeur UNIDAN de Diamètre 3,8 mètres et de Longueur 12 mètres à circuit ouvert à deux compartiments de broyage. Le clinker issu de la cuisson, le gypse importé et le calcaire (ajout) en provenance de la carrière sont stockés dans des silos tampons. Ils sont dosés convenablement à partir de trois extracteurs-doseurs pondéraux qui permettent de contrôler le pourcentage de chaque matière avant leur envoi au broyeur à ciment. Broyé à la finesse désirée, le ciment est aspiré et envoyé dans l’un des silos selon le type de ciment produit. La capacité moyenne du broyeur est de 75 tonnes/heure.
2.8. L’ensachage et l’expédition
L’extraction du ciment des silos se fait par seize clapets pneumatiques vers une trémie qui permet de faire la livraison du ciment. Cette dernière se fait de deux manières:
la livraison en vrac se fait directement dans les camions citernes.
dans le cas de la livraison en sac, l’usine dispose actuellement de deux ensacheuses « ROTOCLASSIC RCC8 » à 8 modules chacune qui sont servies chacune par un élévateur. Une ensacheuse possède une capacité de 3150 Kg et débite au maxi 2600 sacs par heure. Elles sont pourvues d’un système de dosage automatique des sacs, avec une marge de plus ou moins de 250 grammes par sac de 50 kilogrammes. Une fois l’ensachage terminé, les sacs de ciment sont ensuite transportés par des convoyeurs à bandes vers quatre quais d’en- camionnage via quatre déflecteurs pneumatiques et huit courroies de chargement
les chargements de ciment effectués dans les camions avant leur sortie de l’usine. Le ciment est ensuite expédié vers les dépôts locaux de vente vers les chantiers locaux et à l’international vers le Nigeria, le Niger, le Burkina...
L’usine dispose d’un laboratoire qui effectue des prélèvements pour le contrôle de qualité à toutes les étapes de la production suivant la chaîne cinématique montrée au figure 2-1.
Figure 2.1 : Le processus de production du ciment
e
s
2.9. Les types de ciment produits
Actuellement l’usine produit quatre types de ciment répartis dans le tableau suivant.
Tableau : 2.1. Classification des types de ciments avec le pourcentage des différents composants
CIMENT Clinker Calcaire Gypse
Classe de résistance à 28 jours
CEM-I 95 – 100 0 - 5 0 - 4,5 42,5 R ou N
CPJ-35 65 – 100 0 - 25 0 - 4,5 35 ± 10
CEM-II A/L 80 – 94 6 - 20 0 - 4,5 32,5 R ou N
CM-II BL 65 – 79 21 - 35 0 - 4,5 32,5 R ou N
Dans le tableau 2-1, R indique la résistance à court terme (2 jrs) et N la résistance à long terme (28 jrs).
2.10. Les travaux pratiques effectués au cours du stage
Au cours de notre stage nous avons pu exécuter des travaux dans deux services distincts à savoir, le service des Méthodes et celui de la Maintenance Mécanique. Nous énumérons ici quelques travaux d’inspection, de reconditionnement et d’entretien effectués.
La maintenance préventive consiste à mettre en œuvre toutes les activités
dégradation de l'équipement ou de sa fonction. L’inspection est un processus intégré dans la maintenance. C’est le moyen d’effectuer des contrôles et des mesures pour éviter toute panne de l’équipement. Elle permet de suivre et d’apprécier l’état de l’équipement à travers l’analyse de tendance et l’identification des besoins en maintenance dans tous les domaines techniques:
mécanique, électrique et instrumentation, matériel mobile, génie civil, …
En plus des Bons de Travail (BT) générés par Mainta (un logiciel de gestion de maintenance assistée par ordinateur) les inspecteurs disposent des fiches d’Inspection 1er niveau en Marche (I1M), des fiches d’Inspection 1er niveau à l’Arrêt (I1A), des fiches d’Inspection Spécifique en Marche (ISM), des fiches d’Inspection Spécifique à l’Arrêt (ISA). Durant notre stage, avec les inspecteurs de l’usine, nous avons pu faire des inspections, puis produire quelques rapports.
2.10.1 Les Inspections 1er niveau
Au cours de cette inspection, l’inspecteur utilise ses quatre sens à savoir, la vue, l’odorat, l’ouïe et le toucher pour apprécier l’état de l’équipement suivant les paramètres inscrits dans les tableaux. Notons que tout démarrage d’un travail ou d’un chantier à SCB-LAFARGE nécessite au préalable une analyse de risques et une procédure après connaissance du travail à faire et du lieu d’exécution de cette tâche. Voici présenté au tableau 2-2, un exemplaire d’une fiche d’analyse de risques et quelques inspections faites.
Tableau : 2.2 Une Fiche d’analyse de risques
2.10.1.1 Rapport d’Inspection 1er niveau en Marche (I1M)
La fiche d’inspection prend en compte les remarques et les propositions d’actions. Elle sert en même temps de rapport qui sera adressé à l’intervention pour la correction des anomalies identifiées.
Tableau 2-3 : Un rapport d’Inspection 1er Niveau en Marche
2.10.1.2 Rapport d’Inspection 1er Niveau à l’Arrêt (I1A)
Cette inspection est réalisée sur le pont gratteur qui alimente le broyeur à cru via convoyeurs à bandes.
Tableau 2-4 : Un rapport d’Inspection 1er Niveau à l’Arrêt
2.10.2. Rapport d’Inspection Spécifique en Marche (ISM)
Pour les Inspections Spécifiques en Marche, l’inspecteur prend connaissance des contrôles à réaliser. Il se munit de la fiche de renseignement rattachée à cette inspection afin d’inscrire les paramètres relevés. C’est une inspection qui nécessite l’utilisation de divers outils (Pyromètre laser pour les températures, vibropène pour la vibration et l’accélération, tachymètre pour les vitesses et glissement, …) pour relever les mesures. La fiche d’inspection renseigne davantage sur les différentes dispositions à prendre pour effectuer le travail sans risques d’accidents. Au fil des semaines, des mois, l’inspecteur enregistre dans ce tableau des valeurs et trace des courbes appropriées. Ceci lui permet d’initier des propositions de correction sur les imperfections constatées en comparaison avec les valeurs normales. Le tableau 2-5 fait le récapitulatif des actions entreprises.
Tableau 2-5 : Rapport d’Inspection Spécifique en Marche
Pour ce tableau 2-5 ci-dessus, la température nous renseigne sur le degré de chaleur que dégage le sous-équipement pendant son fonctionnement. La vélocité (en mm/s2) indique la vibration globale. Et l’accélération (en gE) informe sur les conditions de fonctionnement des éléments roulants internes (roulements, engrenages …) du sous-équipement. Les valeurs d’alarme sont des valeurs pour lesquelles on doit déjà s’inquiéter et se préparer pour intervenir. Les valeurs d’action sont celles pour lesquelles on doit impérativement intervenir afin d’en réduire à la baisse.
Pour la température: les valeurs relevées sont en dessous des valeurs d’alarme et d’action.
Pour la vélocité: les valeurs relevées sur les paliers 1 et 2 sont en dessous des valeurs d’alarme et d’action.
De même pour l’accélération: les valeurs relevées sont également
En fonction de ces valeurs relevées nous concluons à travers les courbes que notre moteur fonctionne dans de très bonnes conditions.
2.10.3 Quelques travaux d’entretien et de reconditionnement effectués à la mécanique.
Sont effectués à la mécanique des travaux de reconditionnement et d’entretien.
Tableau 2-6: Travaux d’entretien et de reconditionnement
LE REDUCTEUR DE LA CHAINE RACLEUSE DU PONT GRATTEUR AU HALL PREHOMO
Défaillances
Certaines dents de l’engrenage sont cassées.
Actions de reconditionnement
Remplacement des pignons et roue dont les dents sont cassées.
L’ACCOUPLEMENT GRANDE VITESSE DU GROUPE DE COMMANDE DU BROYEUR CRU
Entretien préventif
Suivant le planning de GMAO/MAINTA à chaque arrêt du four, on procède à l’ouverture, l’entretien et au graissage de cet accouplement.
Ce deuxième chapitre montre que les différentes phases du processus étudiées sont très importantes et indissociables dans la chaine de production.
Aussi les différents travaux d’inspection, d’entretien et de reconditionnement
effectués respectivement au service des méthodes et à la mécanique, ont permis d’avoir des aptitudes techniques et pratiques sur certains travaux au sein de l’usine.
Deuxième partie :Description, fonctionnement du four et de sa tuyère de chauffage
Deuxième partie
Description, fonctionnement du four
et de sa tuyère de chauffage
Chapitre 3: DESCRIPTION ET
FONCTIONNEMENT DU FOUR
Ce chapitre nous présente le four rotatif de cimenterie, les différentes technologies qu’on peut rencontrer, leurs composants ainsi que leur principe de fonctionnement.
3.1. Définition et rôle du four
Le four de cimenterie est un tube cylindrique tournant autour de son axe. Il a une vitesse de 1 à 4 tours/min. Son rôle est de transformer le mélange cru dosé en clinker, qui constitue la matière de base pour la production du ciment. Les systèmes de fours utilisés en cimenteries sont: le four vertical, le four rotatif, le four lepol. Selon les usines, les fours rotatifs sont inclinés de 2,5% à 3,5% sur leur longueur afin de permettre à la matière de progresser vers l’aval tout en se transformant en clinker [2].
Figure: 3 - 1. Le tube du four incliné
3.2. Les technologies de four utilisées
La technologie installée dans les cimenteries varie d’une usine à une autre suivant les besoins. Ainsi on distingue:
3.2.1. Les fours à voie humide
Ce sont des fours très longs (150 à 200 m). Ils n’ont pas de préchauffage.
La matière est introduite dans le four sous forme de pâte. Ce qui nécessite beaucoup de combustible pour le séchage de la matière. A l’intérieur du tube, sont installées des chaînes spirales pour faciliter le séchage.
Figure : 3 – 2. L’intérieur d’un four à voie humide
3.2.2. Des fours semi-sec
Ces types de fours sont moins longs que ceux à voie humide et utilisent une grille pour le séchage de la matière en amont. Ils ne possèdent pas de tour de préchauffage et la matière est introduite sous forme de granulé. Ils nécessitent
Figure : 3 – 3. La Grille lepol d’un four semi - sec 3.2.3. Des fours à voie sèche
Ces fours sont courts et utilisent une tour à cyclones pour le séchage rapide de la matière en amont nécessitant peu d’énergie.
Figure: 3 – 4. Le four à voie sèche
Tour à cyclones
3.3. Fonctionnement de quelques organes principaux du four 3.3.1. Les massifs du four
Ils ont pour rôle de porter l’ensemble du tube, ses supports et sa commande: comme le montre la figure suivante.
Figure: 3 – 5. Les différents plans de massifs d’un four
3.3.2. Les viroles courantes et intermédiaires
Leur fonction est de canaliser la matière et les gaz chauds issus de la combustion.
3.3.3. Les viroles porteuses
Ils transmettent le poids du four aux appuis.
Figure: 3 – 6. Les différents types de virole
VIROLE PORTEUSE
VIROLE INTERMEDIAIRE VIROLE
COURANTE
3.3.4. Les bandages et leurs fixations
Ils assurent le guidage en rotation des viroles porteuses et les protègent de l’usure
Figure: 3 – 7. Le Bandage et ses fixations 3.3.5. Les galets et leurs paliers
Ils assurent le guidage en rotation de l’ensemble du four.
Figure: 3 – 8. Un galet et ses paliers
Fixations Bandage
3.3.6. La butée du four
Il a pour rôle d’arrêter le four dans sa course de descente. Son galet porte une surface conique qui entre en contact avec son bandage, il est guidé en rotation dans le corps du galet.
Figure: 3 – 9. La butée du four
3.3.7. La commande (Moteur et réducteur principal); (Moteur et réducteur de virage)
La commande assure respectivement la rotation du four à la bonne vitesse pendant la marche de production et une vitesse lente pendant la coupure de l’énergie ou dans le cadre des interventions.
3.3.8. La couronne et le pignon
En liaison avec la commande ils assurent la rotation du four à la bonne vitesse. Des lames tangentielles assurent la liaison de la couronne avec la virole du four.
Figure: 3 – 10. Les organes de commande d’un four
Pour cette figure 3-10 ci-dessus on note les organes suivants:
1-Moteur principal; 2-Réducteur principal; 3-Transmission du réducteur principal; 4-Pignon d’attaque de la couronne; 5-Moteur de virage; 6-Réducteur de virage; 7-Arbre de transmission du réducteur de virage; 8-Lames tangentielles de liaison entre la couronne et la virole; 9-Couronne.
3 1
5
4
9 2
8
7 6
3.3.9. Le revêtement réfractaire
Le revêtement réfractaire protège les viroles du four contre la chaleur de combustion.
Figure: 3 – 11. La virole du four muni de briques réfractaires
3.3.10. Le refroidisseur: tubulaire; à ballonnets et à grilles
La température du clinker produit à la sortie du four avoisine les 1500°C.
Selon le type utilisé, le tubulaire, les ballonnets ou les grilles ont pour rôle de refroidir de manière brusque le clinker en le ramenant à une plus basse température, environ 100°C: c’est la trempe du clinker.
Figure : 3 - 12a. Le refroidisseur tubulaire
Figure: 3 -12b. Le refroidisseur à ballonnets Figure: 3-12c. Le refroidisseur à grilles
ballonnets
3.3.11. Les capteurs
Le fonctionnement de l’ensemble du four est suivi depuis la salle de contrôle en temps réel par différents capteurs et contrôleurs. On note entre autres capteurs: des capteurs de température, de vibration et d’accélération, d’intensité, de pression et de vitesse. On a aussi des détecteurs de bourrage, de débitmètre, d’analyseur de gaz, d’analyseur d’air faux, de contrôleur de rotation, de détecteurs de position mini et maxi du four et de scanneur du four, …
3.3.12. La tuyère de chauffage
Son rôle est de produire toute la flamme qui engendre la chaleur nécessaire à la cuisson de la matière crue dosée pour l’obtention du clinker.
Figure: 3-13. La tuyère de chauffage d’un four
A travers ce chapitre nous remarquons entre autres que le tube du four est constitué de différents types de viroles situés à des endroits précis en fonction de leur rôle spécifique. De plus les autres organes principaux constitutifs du four jouent chacun un rôle capital dans le mouvement rotatif et dans la production.
Chapitre 4 : DESCRIPTION ET FONCTIONNEMENT DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR
Ce chapitre nous présente la tuyère dans son ensemble ainsi que son rôle et son principe de fonctionnement.
4.1. Définition et description de la tuyère de chauffage du four
La tuyère de chauffage du four est un tube cylindrique long d’environ 8m de long et 0,50m de diamètre à l’intérieur duquel sont disposés des circuits de combustibles et de comburant. Ainsi par une extrémité on fait passer du combustible et du comburant pour obtenir à l’autre bout une flamme à l’intérieur du four. Elle est située à l’aval du four et traverse le capot de chauffe. Le nez de la tuyère détermine la fin de la zone de cuisson, il indique le début de la zone de refroidissement du clinker. La tuyère est introduite et positionnée à l’intérieur du four à l’aide de son système de translation.
Figure: 4-1. Une tuyère installée à l’intérieur d’un four rotatif
Tuyère four
Système de translation et d'alignement de la tuyère
4.2. Fonctions de la tuyère de chauffage du four La tuyère a pour fonctions:
- d’assurer le mélange du comburant et du combustible pour produire la flamme.
- de préparer et permettre de contrôler la combustion.
- de générer une flamme parfaitement orientée dans l’axe du four pour obtenir une bonne répartition de la chaleur en zone pour une bonne cuisson et d’éviter la formation du CO afin de diminuer la volatilisation de la matière.
Figure: 4 – 2. Une tuyère produisant la flamme
4.3. Caractéristiques principales de la tuyère du four d’Onigbolo
La tuyère du four du Complexe Cimentier d’Onigbolo est caractérisée par:
Une longueur totale de 16452 mm et un diamètre en bout de 652mm;
un circuit de combustible de fuel (HFO);
un circuit de déchets solides (coke de riz, coke de coton, coke de noix palmiste, …) à densité faible;
un circuit de combustibles solides (charbon, pet-coke);
une bride pour diffusion de l’air axial;
un circuit d’air « axial » injectant l’air dans l’axe de la tuyère et un circuit d’air « rotationnel » injectant l’air en parti « radialement » grâce à une rosace dont les aubes sont inclinées environ à 35°;
la rosace usinée dans un matériau en acier Z8 CN 25/20 est caractérisée par:
- nombre d’ailette 24, -Nombre de fente 24, -Angle de giration 35°, -Sens de giration: à gauche, -Largeur des fentes: 12,3 mm; -Hauteur des ailettes 8 mm;
- largeur des ailettes en tête 8,6mm, -Largeur des ailettes à la base: 6,5mm,
- trois tubes en acier A42.5CP; -Des ailes de guidage des tubes en HARDOX 500;
une porte d’inspection en acier A42.5CP;
il porte deux grandes brides de fixation permettant de le fixer sur son système de translation.
La tuyère est protégée par une gaine de béton réfractaire contre les hautes températures qu’engendre la flamme.
Figure: 4 – 3. Une tuyère protégée par revêtement en béton réfractaire
4.4. Principes de fonctionnement de la tuyère d’Onigbolo
Les circuits transportant l’air primaire et le(s) combustibles sont concentriques. Le circuit d’air « axial » injectant l’air dans l’axe de la tuyère à une pression de 70 KPa et le circuit d’air « rotationnel » injectant l’air à une pression de 17 KPa en parti « radialement » grâce à une rosace dont les aubes sont inclinées environ à 35° sont réalisés différemment par deux surpresseurs distincts.
Les combustibles sont amenés par d’autres circuits tels que le circuit pour le fuel lourd alimenté par un circuit de chaudière muni de pompes, le circuit pour le pet-coke alimenté par l’atelier pet-coke doté d’un surpresseur, le circuit pour les combustibles solides (déchets coton, sons de riz, sciure de bois, coke d’acajou) alimenté par un atelier également doté de surpresseur.
Figure : 4 – 4. Les différents circuits d’une tuyère de chauffage
Les deux éléments (comburant et combustible) entrent en contact d’une étincelle au bout de la tuyère pour produire de la flamme capable d’engendrer une combustion pouvant atteindre une température de 2000°C. Des réglages délicats de l’air axial et rotationnel sont déterminés entre le service fabrication et le service procédé afin d’assurer une production optimum de la flamme produite par la tuyère de chauffage.
En conclusion la tuyère de chauffage est la pièce maitresse sans laquelle la cuisson de la matière crue pour l’obtention du clinker est quasiment impossible dans le four.
Troisième partie
Résolution de la problématique
Chapitre 5 : ANALYSES ET RECHERCHE DE
SOLUTIONS POUR L’AMELIORATION DU SYSTEME DE TRANSLATION DE LA TUYERE DE CHAUFFAGE DU FOUR D’ONIGBOLO
Ce chapitre décrit les méthodologies d’analyse de la problématique, les propositions de solutions et la mise en œuvre de la solution adoptée.
5-1 Description du problème posé
Figure: 5-1. Une vue d’ensemble d’un système de translation d’une tuyère de chauffage four
Pendant les arrêts de maintenance du four la tuyère est sortie du four pour sa maintenance ou son remplacement et aussi pour faciliter l’entrée des équipes dans le four. C’est le système de translation qui permet de rentrer et de sortir facilement la tuyère.
En position rentrée, le nez de la tuyère du Complexe Cimentier d’Onigbolo est enfoncé d’environ 5 mètres à l’intérieur du four. En position sortie elle se situe à 40 mètres du four. Le système de translation se déplace horizontalement
Rails de coulissement
Système de translation et d'alignement
Tuyère de chauffage
température à l’intérieur pendant la marche du four, il est installé pour la translation et désinstallé avant l’allumage du four. Parfois lorsque le motoréducteur est installé, la translation commence bien, puis s’arrête. D’autres fois il n’y a même pas de translation, le système de translation n’arrive pas à déplacer la tuyère. En effet le motoréducteur tourne mais le système n’est pas entrainé.
Pendant les essais on entend des bruits d’engrènement et de désengrènement dans le système d’engrenage. Cette anomalie dure depuis plusieurs années. Et afin de contourner ce défaut on fait tirer l’ensemble du système à l’aide de tirefort à câble. Cette manœuvre de substitution nécessite la mobilisation de trois personnes pendant quatre heures de temps. Pour la translation normale avec le motoréducteur on utilise juste une personne pendant 30 minutes.
Figures: 5-2. Le train de translation existant
Le problème qui est soumis à notre attention est de rendre fiable le système de translation de la tuyère. Nous adopterons la démarche suivante:
1. observer et comprendre le fonctionnement du système de translation de la tuyère;
2. rechercher et identifier le(s) anomalie(s) qui sont à l’origine de ce dysfonctionnement;
