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BUREAU DE CONSEILS ET D'ETUDES
REPUBLIQUE TUNISIENNE
CIMENTS D’OUM EL KELIL
(CI.O.K)
BILAN THERMIQUE
INGENIEUR CONSEIL : Dalila AMMAR
Décembre 2012
Résidence Carrefour Bloc G Appt. 4-2 1003 Tunis
Tel.: 71 955 407 - Fax: 71 955 460
Email: bce@planet.tn

CIOK
Bilan thermique de la ligne de cuisson
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Tous droits réservés
SOMMAIRE
1 AVANT PROPOS .......................................................................................................................................4
2 SYNTHESE ................................................................................................................................................4
3 METHODOLOGIE......................................................................................................................................6
4 DESCRIPTION DE DEROULEMENT DE L’INTERVENTION ............................................................................7
5 DESCRIPTIONS TECHNIQUES DE L’ATELIER DE CUISSON : .........................................................................8
5.1 PROCEDE .................................................................................................................................................. 8
5.2 BESOINS ENERGETIQUES............................................................................................................................. 10
6 BILAN THERMIQUE ................................................................................................................................ 11
7 ORIGINES POSSIBLES DE SURCONSOMMATION DE COMBUSTIBLE ET TYPES D’ACTIONS DE
PROSPECTION RECOMMANDEES.................................................................................................................... 13
7.1. DE POINT DE VUE USAGE D’ENERGIE ............................................................................................................. 13
7.2. DE POINT DE VUE MATIERE PREMIERE ........................................................................................................... 14
8 BILAN GLOBAL LIGNE DE CUISSON ........................................................................................................ 14
8.1 BILAN MATIERE DE LA LIGNE DE CUISSON ....................................................................................................... 15
8.2 CALCUL DES FUMEES................................................................................................................................. 16
8.3 PROFIL GAZ TOUR PRECHAUFFEUR ET SORTIE TOUR ........................................................................................ 17
8.4 AIR FAUX PRECHAUFFEUR........................................................................................................................... 20
8.5 PERTES THERMIQUES VIROLE FOUR ET PRECHAUFFEUR ET REFROIDISSEUR ............................................................ 20
8.6 AIR DE REFROIDISSEMENT ET EFFICACITE REFROIDISSEUR................................................................................... 21
8.7 BILAN THERMIQUE COMPLET LIGNE CUISSON (PRECHAUFFEUR, FOUR ET REFROIDISSEUR) ...................................... 23
8.8 BILAN DU REFROIDISSEUR........................................................................................................................... 24
8.8.1 Débit de soufflage au refroidisseur ................................................................................................. 24
8.8.2 Bilan thermique refroidisseur.......................................................................................................... 26
8.8.3 Commentaires ................................................................................................................................. 27
9 RENDEMENT EN DEPOUSSIERAGE DES CYCLONES.................................................................................. 28
9.1 BALANCE ELEMENTS VOLATILS ..................................................................................................................... 29
9.2 ANALYSE GRANULOMETRIQUE FARINE FOUR ET APTITUDE A LA CUISSON .............................................................. 30
10 EFFICACITE DES SILOS D’HOMOGENEISATION........................................................................................ 32
11 ANALYSE DE LA FLAMME ....................................................................................................................... 32
12 COMPARAISON AVEC L’AUDIT 2010....................................................................................................... 33
13 PLAN D’ACTIONS.................................................................................................................................... 36
14 RECOMMANDATIONS............................................................................................................................ 37

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LISTE DES GRAPHIQUES
Figure 1 : Flowshet procédé .................................................................................................. 9
Figure 2 : Consommation spécifique du 13-11-2012 ............................................................13
Figure 3 : Bilan masse..........................................................................................................16
Figure 4 : Mesures EVS .......................................................................................................18
Figure 5 : Profil d’oxygène EVS............................................................................................19
Figure 6 : Pertes parois four .................................................................................................21
Figure 7 : Bilan par catégorie d’usage énergie four ..............................................................24
Figure 8 : bilan énergie par vecteur d’énergie.......................................................................27

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1 Avant propos
La CIOK a enregistré une augmentation de la consommation énergétique thermique ces
derniers temps. Soucieuse des impacts économiques et environnementaux de cette
surconsommation, la CIOK a lancé une consultation pour la sélection d’un bureau d’étude en
vue de la réalisation d’un bilan thermique de la ligne de cuisson et identifierr les dérives
origines de cette situation.
Le Bureau d’étude et Conseils « BCE » a été sélectionné pour l’accomplissement de cette
tâche. La CIOK conscient de l’importance de ce chek up bénéfique, lui a accordé une
attention particulière à travers une collaboration étroite de ses cadres avec les experts BCE
. Ces derniers, d’une renommée internationale, ont consacré à ce travail d’investigation
approfondie, toute leur énergie en suivant pas à pas les étapes du plan de travail
préalablement arrêté et en utilisant des techniques et des instruments à la pointe du progrès
dans ce genre d’intervention.
Dans le présent rapport, réalisé par le Bureau d’Etudes BCE à la société des Ciments d’Oum
El Kelil « CIOK », le travail a été situé dans le cadre de la recherche de solutions
d’amélioration des performances énergétique de la ligne de cuisson.
Les résultats auxquels nous avons abouti sont globalement très importants, qu’il s’agisse
des gisements d’économie mis en évidence dans la partie cuisson de l’usine ou dans la
synchronisation des réseaux aérauliques, de l’amélioration des résultats des performances
des équipements, des gains sur les coûts des consommations énergétiques sous forme de
gaz . Ces améliorations ont été exprimés sous forme de solutions, de recommandations et
de projets visant la réalisation d’objectifs quantitatifs et qualitatifs en matière de maîtrise de
l’énergie et de gestion énergétique efficace d’une manière globale et ayant un impact positif
sur le fonctionnement des équipements et les coûts de production.
La CIOK a besoin d’une forte assistance et accompagnement par une équipe forte en
process pour assurer les réglages nécessaires avec différentes approches en fonction de la
matière première et l’exploitation des différents ateliers : formation de tas,
préhomogéneisation, refroidissement. Un renforcement de capacité en matière de conduite
des installations, de la chimie du ciment, bilan aéraulique, mesures, analyse,… est
nécessaire. Ceci concernera les équipes de procédé et de laboratoire.
Le présent rapport est définitif. Toutes les informations et observations relatives à l’usine qui
y sont présentées sont strictement confidentielles.
2 Synthèse
Les principales causes de la surconsommation en énergie sont et par ordre d’importance :
 Un déséquilibre aéraulique total au niveau refroidisseur
 Une faible ration AP/(AP+AS)
 Un rendement très faible du refroidisseur inférieur à 50% d’où une source certaine de
la surconsommation
 Un rendement faible en dépoussiérage des cyclones inférieurs (manque de jupes) .
 Au niveau matière première, le calcul de l’indice de l’aptitude à la cuisson est à la limite
supérieure ce qui donne une matière difficile à cuire et ce qui nécessite plus d’énergie pour
assurer le processus de clinkerisation
Il faut cependant et au niveau carrière faire des Tas le plus homogènes et surtout les moins
quartzeuses et a bas teneur en SO3 avec bien sur l’apport de l’atelier de broyage pour faire
un refus dans les objectives qualités

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Les actions urgentes à faire sont :
 Revoir la marche du refroidisseur (répartition adéquate de l’air de refroidissement)
 Revoir le débit d’air primaire
 Faire l’étalonnage du doseur four pour s’assurer du débit d’alimentation vu que le
rapport Cru/ck est très haut. Cette opération peut nous indiquer si vraiment on a les 247
t/h , il ya donc une grande partie de matiére qui reste dans le circuit surtout dans le
préchauffeur et peut induire à des collages dans les conduites et/ou cyclones
 Travailler sur la carrière et éviter les fronts a haut teneur en silice donc faire un mélange
qui assure l’avancement de l’exploitation sans pour autant gêner la marche du four
Les actions à faire au premier arrêt du four :
 Inspection du préchauffeur surtout au niveau cyclones 3 pour détecter s’il ya un
étranglement quelque part
 Revoir la marche des clapets des ventilateurs du refroidisseur et vérifier les positions (
o/f) en local et ce qui arrive à la salle de contrôle
Lors du prochain arrêt programmé du four :
 Refaire les jupes des cyclones 4 (adopter système MAGOTTEAUX)
 Travailler sur la protection des murs du refroidisseur et virole exhaure afin de minimiser
les pertes par radiation et récupérer au max les thermies.

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3 Méthodologie
L’établissement d’un bilan thermique consiste donc à évaluer, par un ensemble de mesures
puis de calcul, les différents flux de chaleur entrant et sortant de l’installation. En premier
lieu figure la consommation calorifique du four, c'est-à-dire la consommation du combustible
que l’on traduit en consommation de quantité de chaleur d’après le pouvoir calorifique
inférieur du combustible et que l’on rapporte à la production du four. Néanmoins, cette seule
connaissance de la consommation du four ne permettrait pas de connaître les raisons pour
lesquelles celle-ci apparaît comme faible moyenne ou élevée. Le bilan thermique apporte
les éléments de réponse en mettant en évidence la répartition des sorties de chaleur, c'est-
à-dire la façon dont la chaleur apportée au four en majeure partie par le combustible est,
soit utilisée par le procédé, soit perdue dans les différents postes de l’installation. Il constitue
ainsi le point de départ à partir duquel nous pourrons tirer les conclusions et mener les
actions à même de réduire les pertes calorifiques jugées excessives comme améliorer la
quantité du produit.
Les informations et les données concernant la production de l’usine ainsi que les détails
relatifs aux machines clés sont à rassembler par le personnel de la CIOK.
Pour l’exécution du bilan thermique du four nous procédons au rassemblement des données
importantes de l’usine et au suivi sur site des paramètres opérationnels et du procédé.
La méthodologie adoptée pour la mesure des différentes variables du procédé est présentée
dans le chapitre suivant.
Le bilan thermique a été effectué sur une période de 09 heures, le four étant en marche
casi stable malgré la présence d’anneaux instables durant l’essai. Toutefois, en fin de
campagne les informations et les données concernant la production et les machines sont
rassemblées par la CIOK.
Pour l’établissement du bilan thermique du four, les experts de BCE ont rassemblé les
données nécessaires et procédé à la mesure des paramètres de marche.
Débits des gaz et d’air
Les débits gazeux ont été mesurés à l’aide d’un tube de Pitot et d’un manomètre numérique
à la sortie du tour préchauffeur et l’air exhaure. Ceci également pour l’ai de soufflage du
refroidisseur, hexaure refroidisseur et celui de l’air primaire .
Température
Les températures de la matière, du gaz et de l’air ont été mesurées par un thermocouple
digital .Les températures des parois du four, du refroidisseur, et des cyclones du tour
préchauffeur ont été relevés à l’aide d’un pyromètre I.R.
Combustible et combustion
Les compteurs du four et des bruleurs on line ont été utilisés pour la détermination des
débits de gaz naturel consommé .Ceci est une autre source d’erreur potentielle.
Calcul des gaz de fumées
La composition des gaz de fumées sortie tour préchauffeur a été mesurée et également
calculée sur une base théorique en se basant sur la combustion neutre et les taux
d’oxygène mesurés, la composition chimique du combustible et la farine alimentant le four.
Les débits calculés sur une base théorique ont été confrontés au débit calculé à partir des
mesures des pressions dynamiques mesurées.

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Pertes de poussières
Les pertes de poussières par la cheminée principale le jour de l’audit ont été estimées par
rapport aux émissions observées et par comparaison aux dernières mesures de l’audit de
2010
Les pertes de poussières par le refroidisseur sont prises de l’ordre de 70 mg/Nm3
.
Pertes thermiques par les parois
Les pertes thermiques par les parois ont été calculées pour le Four, refroidisseur et le tour
préchauffeur. La formule de Gygi a été appliquée
Analyse des Matières
Des échantillons de farine cru, farine chaude et clinker ont été prélevés et analysés par le
laboratoire de l’usine selon une liste préétablie.
La composition du gaz naturel a été analysée par la STEG, ainsi que les pouvoirs
calorifiques inférieurs, la masse molaire et la densité de chaque type de combustible.
Bilan des flux gazeux
Les débits gazeux sont obtenus à partir de mesures de pression et de températures dans
les différentes gaines à l’aide d’un tube de Béri, de manomètres et de thermocouples.
Les débits gazeux dits calculés sont obtenus à partir d’analyses de teneur en oxygène et gaz
carbonique dans les différents flux et à partir des débits mesurés dans les gaines dont la
géométrie est favorable principalement en sortie EVS.
Les résultats de mesures et d’analyses sont présentés en annexes.
Les débits obtenus sont présentés par les tableaux et schéma ci-après avec lesquels
apparaissent également les débits d’air faux.
4 Description de déroulement de l’intervention
L’intervention de l’équipe BCE s’est déroulée sur 09 heures.
Notre travail a consisté à faire les mesures nécessaires et à récolter le maximum possible
de données : relevés, mesures, comptabilité. ; En vue de mieux cerner les bilans matières et
énergie et écarter les données moins fiables par des moyens de recoupement.
Différents moyens de mesures ont été mis à la disponibilité de ce travail :
 Analyseur de combustion
 Sondes de température
 Anémomètre
 Tube de Pitot
 Pyromètre infrarouge
L’usine a fournie les données relatives à :
 Compteurs gaz naturel
 l’analyse des échantillons :
o Matière cru
o Farine
o Matière le long du tour préchauffeur
o Clinker

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5 Descriptions techniques de l’atelier de cuisson :
5.1 Procédé
Les principales étapes de la fabrication du ciment sont la préparation du cru (composition et
mélange des matières premières), la transformation de celui-ci par procédé de cuisson, et la
transformation du produit de la cuisson (le clinker) en ciment.
La consommation énergétique thermique concerne l’étape cuisson. Qui dépend fortement
de plusieurs paramètres de marches outre que la matière première.
La ligne cuisson comprend :
 un échangeur à voie sèche
 un four rotatif
 un refroidisseur IKN
a/ L’échangeur à voie sèche : il comprend deux tours parallèles à quatre étages. Les gaines
et cyclones sont parcourus de bas en haut par les gaz chauds venant du four qui cèdent leur
chaleur à la farine alimentée à contre-courant (de haut en bas) qui subit le long de la tour
des transformations de déshydratation et de décarbonatation.
Le précalcinateur on line installé permet d’atteindre des taux de décarbonatation plus
importants par conséquent un gain énergétique important et une durée de vie plus élevée
des briques réfractaires
b/ Le four : la farine cru partiellement décarbonatée à un taux d’environ 45% entre dans le
four à travers la boite à fumée située au pied de la tour et le traverse en sens inverse des
gaz chauds. Au fur et à mesure de son avancement vers les zones de températures élevées,
des réactions chimiques se produisent entre les composants du cru jusqu’à la zone de
cuisson de température 1450°c où se forme le clinker donc les silicates, les aluminates et les
ferro-aluminates de calcium.

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b/ Le refroidisseur : le refroidissement rapide du clinker (la
trompe) permet la conservation de l’état vitreux du clinker et la
stabilisation de la bélite (C2S β). Le clinker sortant du four par le
capot de chauffe à une température de 1300 °c tombe dans le
refroidisseur en lit fluidisé. L’air soufflé sous le grilles par les
ventilateurs permet au clinker d’avancer d’une part et de céder
sa chaleur à l’air d’une autre part. les gaz chauds qui en
résultent sont récupérés en partie et réinjectés dans le four pour
économiser de l’énergie le reste est tiré par les exhaures
Figure 1 : Flowshet procédé

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Lors de ce traitement thermique, la matière subit des transformations physicochimiques où a
lieu une série successive de réactions intermédiaires.
Chacune de ces opérations se produit à une température déterminée et la matière doit donc
recevoir la chaleur correspondante à cette température. Ce qui implique l‘existence d’un
profil thermique précis pour assurer la formation des phases tout au long du four.
La série de réactions chimiques réalisées au sein de la matière pendant son chauffage dans
le four s’achève sous la flamme par l’obtention d’un produit composé de silicates, aluminates
et ferro-aluminates de calcium, sous forme d’un magma de phases cristallines et amorphes
(verres) et désigné sous le non de clinker.
Le four rotatif de cimenterie est un échangeur de chaleur globalement à contre-courant. La
matière à cuire est introduite, suivant l’humidité de la matière, au niveau du deuxième ou
troisième cyclone du tour préchauffeur et atteint le four en une dizaine de seconde voit sa
température passer de 40 °C à 800 °C, à l’encontre des gaz produits par la combustion du
combustible du four (et éventuellement du combustible du préchauffeur). Le rôle de
l’opérateur du four est de conduire son four d’une telle façon, qu’en chaque point du four la
quantité de chaleur nécessaire à la réaction des opérations successives qui amènent à la
formation du clinker, soit assurée
Chacune des opérations mentionnées dans ce tableau se produit à une température
déterminée et la matière doit donc recevoir la chaleur correspondante à cette température. Il
en ressort donc que la tâche essentielle de l’opérateur du four est de garder le plus
longtemps possible le profil thermique adéquat du four et de prévoir les éventuelles
perturbations en décelant à l’avance les signes précurseurs d’éventuelles perturbations et de
prendre les mesures nécessaires pour y remédier.
Les échanges de chaleur entre la flamme puis les gaz de combustion et la matière ont lieu
essentiellement selon deux modes en chaque points du four (et éventuellement du
précalcinateur): par rayonnement et par convection.
La formation du clinker est globalement endothermique,elle est la résultante des réactions
endothermiques et des réactions exothermiques, ainsi que les sources de pertes thermiques
dues au procédé et aux conduites inadéquates du système four-Refroidisseur Tour
préchauffeur (avec ou sans précalcinateur).
5.2 Besoins énergétiques
Les besoins énergétiques de l’atelier de cuisson sont la résultante des réactions
endothermiques, des réactions exothermiques, des pertes de chaleur par parois et des
pertes thermiques dues à la conduite inadéquate du four.
Réactions endothermiques
Les réactions endothermiques sont de deux sortes :
 Réaction iso - thermique :
 Déshydratation de l’argile à 550 °C.
 Décarbonatation de MgCO3 à 7000 °C.
 Décarbonatation de CaCO3 à 950 °C
 Formation de verre de clinkérisation à 1450 °C.
Effet iso - thermique : Echauffement progressif de la matière entre des paliers de 0 à 1450
°C
La somme des dépenses calorifiques de ces postes est d’environ 4400 Mj/tck (1050 th/tck),
calculée à une température de référence de 0°C.
Réactions exothermique :

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 Cristallisation de constituants amorphes
 Formation de constituants anhydres du clinker
 Du CO2 libéré par les carbonates après évaporation de l’eau d’hydratation de l’argile.
 Refroidissement
Du clinker formé de 1450 °C à + 20 °C de la température ambiante
La somme des récupérations de chaleur est d’environ 2600 Mj/tck (620 th/tck).
Sources des pertes thermiques
Nous citons:
 Les chaleurs sensibles des gaz de sortie tour préchauffeur.
 Les pertes par parois.
 Les entrées excessives d’air faux.
 Les arrêts fréquents.
 Marche à débits réduits ou au-delà du débit maximal admis, provoquant ainsi des
perturbations de la marche.
Conduites de l’atelier de cuisson
Nous citons :
 Marche non maîtrisée du refroidisseur et du four
 Température basse de l’air comburant secondaire
 Pertes par parois exagérées dues à des températures excessives et/ou un mauvais
écroûtage.
Si l’opérateur n’a pratiquement aucune influence sur le déroulement des réactions
endothermiques et exothermiques, son rôle est essentiel pour garder les pertes par parois et
les pertes dues à des débits inadéquats en obéissant aux consignes et en veillant à la
maîtrise des paramètres de marche.
En ce qui concerne les pertes thermiques dues au procédé, le bon choix du procédé est
essentiel, vient ensuite le bon choix des améliorations.
D’ailleurs 15 % environ de la décarbonatation se fait dans le tour préchauffeur.
Toutefois le taux de décarbonatation hors four ne doit pas dépasser 95% pour éviter les
bouchages et les concrétions.
Toutefois la décarbonatation de la matière à la sortie du dernier cyclone du tour préchauffeur
ne doit pas dépasser 90 - 95 % pour éviter des problèmes techniques, tel que : collage,
concrétions, anneaux, surchauffe, etc , …
Les besoins thermiques pour la formation du clinker et pour des installations pareilles ne
doit pas dépasser 850 kcal/kg de clinker.
6 Bilan thermique
Le bilan de l'atelier cuisson est global et couvre l’ensemble de l’installation de cuisson.
Les données de base lors du deroulement du bilan sont ci-après indiquées
PRODUCTION
Durée 9 h
Clinker 1230 t
Production horaire 136,7 t/h
Ciment
Alimentation farine 254,0 t/h

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GAZ NATUREL
Consommation 15807 Nm3/h CIOK
Four (85 %) 13438 Nm3 CIOK Novembre
Precalcinateur 2369 Nm3 CIOK Novembre
PCI du combustible 9004,294 Kcal/Nm3
CIOK ou calcul
BCE
Septembre 2012
Caractéristiques
Densité 0,8 kg/nm3
CH4 89,51% CIOK
C2H2 6,90% CIOK
C3H8 1,00% CIOK
C4H10 0,14% CIOK
C5H12 0,01%
C6H14 0,01%
He 0,08%
N2 0,86% CIOK
CO2 1,50% CIOK
100,01%
Farine
Entrée tours EVS Analyse
Faire une fois par
jour pour chaque
TVS
P.F. (entrée TVS) 35% % Analyse
CaO 42,36 % Analyse CIOK
SiO2 14,04 % Analyse CIOK
Al2O3 3,52 % Analyse CIOK
Fe2O3 2,21 % Analyse CIOK
MgO 0,58 % Analyse CIOK
K2O 0,35 % Analyse CIOK
SO3 0,46 % Analyse CIOK
Caractéristiques de la farine en pointe des
cyclones : Relevés + Analyse
EVS SUD
P.F. Temp. Farine(°C) Taux DECARB.
C1 34,29 297
C1 bis 34,3 293
C2 33,84 485
C3 31,21 652
C4 20 815
EVS NORD
C1 34,38 293
C1 bis 34,41 297
C1 + C1 bis
C2 33,89 480
C3 30,56 637
C4 18,98 807
Le bilan s’est déroulé sur 9 h au 14/11/2012 du 9 h à 18 h. La marche du four était plus au
moins stable, est caractérisée par une production élevée de 136,7 t/h. Cette valeur est à
reprocher du débit nominal de 3500 t/j (145 t/h). L’ensemble des conditions de marche à
permis une consommation thermique de 1041 kcal/h.
Lors du bilan les valeurs suivantes ont été relevées :
Production clinker t 1 230
h 9
t/h 136,667
Consommation gaz naturel Nm3/j 15 807,333
PCI GAZ NAT. kcal/Nm3 9004,294
Consommation spécifique thermique th/tckl 1 041,47
Nm3/tckl 12,85

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Figure 2 : Consommation spécifique du 13-11-2012
En se basant sur le bilan thermique établi, la consommation thermique est de 1041 th/t de
clinker est nettement supérieure à la moyenne annuelle de 810 kcal/kg soit d’environ 25 %
La production totale est 136,7 t/h, ce qui correspond à une alimentation farine de 254 t/h.
Le débit de clinker a été pesé par camion.
La consommation spécifique de l’énergie thermique est excessive. Elle dépasse de loin la
consommation spécifique réalisée lors des périodes similaires de l’année précédente.
De ce fait, la présente étude est très exigeante à plus qu’un titre de point de vue résultat est
analyse pour remédier aux anomalies.
La consommation spécifique communément réalisée pour la CIOK est d’environ 800 th/t
clinker.
Le potentiel d’économie d’énergie est d’environ 25 % sur la facture du gaz naturel annuel.
Pour une production d’environ 950 000 t clinker /an, la consommation du gaz naturel est
de 25000000, le gain énergétique est de 6000 000 DT/an.
7 Origines Possibles de surconsommation de combustible et types
d’actions de prospection recommandées
7.1. De point de vue usage d’énergie
Atelier ou équipements Origine possible Action de prospection
Consommation combustible Déviation des compteurs Faire tarage par organisme certifié
Production Horaire Four Dérive au niveau Doseur Pesage clinker par camions
Vérification par chronomètre de la variation
de niveau trémie Alimentation Four
Rendement du Préchauffeur -faible rendement des cyclones
-profil non homogène de gaz le
long des cyclones
-pertes par radiations
-cycle interne des éléments
volatils
-faire le rendement en dépoussiérage des
cyclones
- faire le profil oxygène
-évaluer les pertes par radiations le long
des cyclones et gaines
-faire le bilan soufre et évaporation (pour
déterminer les conditions de cuisson :
oxydantes ou réductrices)
Four -pertes par radiations
-qualité Alimentation Four
-évaluer les pertes par radiations le long du
four
-analyse chimique d’un échantillon moyen
farine
-analyse granulométrique et chimique par
tranche granulométrique

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-analyse de la géométrie de la
flamme
- air Primaire (Faible excès d’air)
- analyse efficacité homogénéisation (
CaCO3 entrées/sorties)
-analyse chimique clinker (échantillon
moyen)
- Pb tuyère (position dans le four et réglage
des airs)
- Mesure de la quantité d’air primaire
Calcul de la quantité d’air en excès
nécessaire en fonction du type de
combustible
Refroidisseur Rendement thermique -faire un bilan refroidisseur et évaluer la
température Air secondaire (Cas CIOK)
7.2. De point de vue matière première
Echantillons Fréquence Analyse chimique Analyse Granulométrique
Clinker 1 échantillons toutes
les 2heures
-Analyse chimique de
l’échantillon moyen durant la
période du bilan
-analyse horaire de la chaux
libre
Farine
chaude
Un échantillon de
chaque cyclone du
préchauffeur
Pour les échantillons
des cyclones inférieurs
-Perte au feu
-Pf , SO3 , K2O et Na2O
Alimentation
Four
1 échantillon toutes les
heures
-sur l’échantillon
moyen de la journée
-analyse chimique complète
pour chaque tranche
granulométrique
-faire une analyse
granulométrique sur série
de tamis (a définir en
fonction des tamis existants
au labo
Sortie
Broyeur cru
1 échantillon horaire - analyse chimique complète
pour chaque échantillon
8 Bilan global ligne de cuisson
Le bilan de l'atelier cuisson est global et couvre l’ensemble de l’installation de cuisson.
Etablir des bilans des parties de l’installation, servant à certaines données importantes ou
non mesurées, ainsi en établissant les bilans gazeux et thermiques du refroidisseur à grille
et du four, cela permet d’établir les rendements de ces deux échangeurs de chaleur et de
les interpréter.

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8.1 Bilan matière de la ligne de cuisson
Facteurs de production.
Identification Unité Valeur
Farine
Débit (AF)
C
(Calculé) t/h 254,0000
PF
M
(Mesuré) % 35,4%
Humidité AF M % 0,17%
Poussière tour
Débit (Dp) M t/h 42,26
PFp (Perte au feu Poussière) M % 35,25%
Clinker
Débit c t/h 136,66816
PF (Perte au feu clinker)(du à la reprise d’humidité) M % 10,00%
Le facteur de conversion (x) C Cru/ck 1,858516
Ck/cru 0,538
La relation permettant d’établir le bilan massique, s’exprime, à 0% de PF de la manière
suivante :
ENTREE kg/T SORTIE Kg/T
Farine sortie homo 1858,5 clinker 1000
- à 0 % de PF 1 200,243 Poussière Tour 309,220
- CO2 655,060
- H2O 3,234 - à 0 % de PF 200,232
1 858,537 - CO2 108,9875
309,220
GAZ
H2O DEGAGEE 3,234
- CO2 546,072
1 858,5 1 858,5
Le bilan massique révèle un facteur de conversion de 1,858 t farine / t clinker estimé élevé ,
ce qui laisse penser sur la qualité de la matière, le débit de poussières dans les gaz TVS, et
l’humidité de la matière.
Il ya présence d’une masse d’environ 250 kg/t clinker traitée et perdue sans avoir une réelle
contribution à la formation du clinker.
Cette question sera examinée en détail lors de l’analyse de la matière de première.

CIOK
BCE 16
Figure 3 : Bilan masse
Une analyse plus profonde du taux de facteur de conversion avec la P.F. de la farine donne
un facteur de : 1,548, qui est acceptable.
La farine clinkerisable théorique et la farine pesée présente une différence de 20 %, qui est
énorme, il correspond aux pertes poussières et aux dérives des doseurs éventuellement.
Le tirage des gaz à fumée entraîne de préférence les particules les plus légères et fines,
c’est-à-dire les particules de Ca0. Le tirage de poussière est plus intense dans la zone de
calcination. La matière en cours de cuisson reste plus pauvre en Ca0 et devient plus fusible,
augmentant la tendance à la formation d’anneaux.
Pour compenser la ségrégation du cru on doit travailleur avec une saturation plus élevée que
la théorique.
Le tirage des gaz à fumée doit aussi être ajusté de façon que l’excès d’air soit suffisant à
l’obtention d’une combustion complète.
Clinker M 136,670 t/h
PF M 35,42%
Humidité M 0,17%
Facteur Farine/clinker C 1,5485
Farine clinkerisable C 211,623 t/h
Farine pesée entrée four M 254 t/h
Débit poussière C 42,376 t/h
Les poussières peuvent être dues aux régimes d’écoulement des fumées.
De ce fait une analyse dimensionnelle est nécessaire.
Il s’agit de voir les vitesses d’écoulement dans les différentes conduites du tour préchauffeur
ainsi que la vitesse d’avancement de la matière tout le long du four.
Il y éventuellement certains blocages au sein du four ou des cyclones qui induisent une forte
pression après une dépression et engendre un régime tourbillonnaire discontinue.
Ce qui crée aussi un déséquilibre aéraulique tout le long de la ligne de cuisson.
l est important d’établir un bilan gazeux.
8.2 Calcul des fumées
A partir des caractéristiques du gaz naturel, de l’analyse de l’oxygène résiduel en boîte de
fumées et d’une évaluation du volume de CO2 dégagé dans le four, on peut calculer l’excès
d’air de combustion au four par une procédure de calcul développée sur Excel.

CIOK
BCE 17
SORTIE PRECHAUFFEUR
Taux d'oxygène 2,50%
EA 11,8%
clinker 136,67 t/h
M.P. Farine 254,00 t/h
P.F. 35,42%
Humidité 0,17%
Fumées (Nm3
gaz/t clinker) CO2 H2O O2 SO2 N2 Total
Combustion neutre 126,432 236,439 912,235 1275,105
Matière première 333,523 3,932 337,455
Toal neutre 459,955 240,371 0,000 0,000 912,235 1612,560
Excés d'air - 2,025 38,480 - 143,608 184,113
Total (Nm3/t cl) 459,955 242,396 38,480 0,000 1055,843 1796,673
Total sec (Nm3/t cl) 459,955 38,480 0,000 1055,843 1554,277
VOL %, dry 30% 2,48% 0% 68% 100%
L’air de combustion total est de 1796,673 Nm3/t clinker
Pour un débit de 136,66 t clinker/h, le débit des fumées est de 245 545,30 Nm3/h.
Les mesures au niveau des sorties du préchauffeur donne : 215 333 Nm3/h.
Ce débit est inférieur à celui calculé, ce qui confirme le phénomène de perturbation des
écoulements du gaz.
8.3 Profil gaz tour préchauffeur et sortie Tour
Cette campagne de mesures a pour objectif de voir l’évolution du profil des gaz en
provenance du four tout le long du préchauffeur pour pouvoir déterminer d’une part l’air
faux entre les différents étages du préchauffeur et l’existence éventuelle des imbrulés par
mesure du Co sur tout à l’étage inférieur.
La comparaison des températures Gaz et matière pourra nous renseigner sur l’efficacité de
l’échange thermique dans chaque cyclone.
La campagne de mesures a donné le profil suivant :

CIOK
BCE 18
Figure 4 : Mesures EVS

CIOK
BCE 19
Figure 5 : Profil d’oxygène EVS
L’analyse de ces données montre ;
 Un faible pourcentage d’oxygène sortie tour de 2.5% contre une valeur contre un
minimum de 3.5%. Nous avons également constaté que le volume d’air tiré a travers le
préchauffeur est faible (1.5 Nm3/t-cl) contre un ratio théorique nettement supérieur et
qui avoisine les 1.9 Nm3/t-cl.
Afin de confirmer ces valeurs, il est demandé au service procédé de l’usine de mesurer les
consommations électriques des ventilateurs de tirage et voir s’il ya concordance avec la
consommation et le volume tiré. Cette intervention pourrait être réalisée lors d’une mission
d’accompagnement pour le réglage des débits aérauliques.
 Un écart souvent important entre la marche de la ligne sud et celle nord. En effet, on peut
voir que dune part il ya manque d’oxygène dans la Tour (les valeurs sont faibles) et que
l évolution de l’oxygène a la ligne nord est plus stable par rapport au sud et la variation
de la température gaz est de même :
Il est clair que la ligne Nord est plus stable que celle du sud qui présente des variations et
fluctuations au niveau des gaz traversant les cyclones.
Pour le Co, la valeur mesurée au niveau de la boite à fumée est de 0.327%, valeur jugée
grande ce qui pourrait laisse entendre que la combustion au niveau bruleur n’est pas totale
et qu’il ya lieu de travailler sur l’air de combustion.
Ceci étant constaté par le présence d’une importante quantité de Co au niveau du 3 étage
d’où possibilité de poste combustion et ou un étranglement ( 1% d’oxygène et 0.7 % Co ).
Il faut absolument et au premier arrêt du four inspecter les cyclones 3.
A la sortie de la tour, cette valeur est de 0.247 % pour la ligne Nord et de 0.286% pour la
ligne sud, également estimées élevée (oxygène faible), ce qui nécessite de travailler sur le
tirage.

CIOK
BCE 20
8.4 Air faux préchauffeur
La mesure d’Air faux au niveau des étages du Préchauffeur à été calculée en fonction de %
oxygéné entrée et sortie de chaque étage de cyclone.
Nord Sud
% O2 moyen
Température
moy % AF
% O2
Sortie PC 2,61% 2,39% 2,50% 306,5
Etage 1 2,61% 2,23% 2,42% 310,8 -0,75%
Etage 2 1,77% 1,08% 1,43% 482,5 -3,00%
Etage 3 0,672% 0,970% 0,82% 657,5 -7,04%
Etage 4 0,49% 0,660% 0,58% 816,5 -3,34%
Nous pensons que les valeurs calculées d’air faux au niveau préchauffeur sont acceptables.
Il est important de signaler que le max à été enregistré entre l’étage 2 et 3 (il faut vérifier
surtout les portes de visites et leurs étanchéités et l’existence d’éventuels bouchages au
niveau de cyclones 3)
D’après le bilan aéraulique, il est estimé à 1000 kg/h
8.5 Pertes thermiques virole four et Préchauffeur et refroidisseur
PRECHAUFFEUR Total Pertes chaleur 6,8 kcal/kg cl
TVS temp. Ambiante 19 °C
Description Pertes totale 926 Kcal/h
Four: Pertes chaleur 38,8 kcal/kg
temp. Ambiante 19 °C
Surface 1296,85 m2
Pertes
totale 4089 Kcal/h/m2
Refroidisseur: Pertes chaleur 15 kcal/kg
Les pertes thermiques au niveau de la virole du four sont de l’ordre de 38,8 th/t-cl soit
environ 2.8 % de la consommation totale. La variation de la température de la virole est
presque bonne. La moyenne mesurée sur les 40 premiers mètres est de 250° C.
Nous pensons que cette perte est dans les normes et est en fonction de l’état du four
(présence d’anneaux : contribue au refroidissement de la virole) et a la durée de vie des
réfractaire

CIOK
BCE 21
Bien que les cyclones des étages 1 et 2 sont en parfaite état, Pour le préchauffeur, la perte
est de 6,8 th/t-cl jugée élevé. Les cyclones C4 contribuent avec 30% à cette perte (problème
de jupe)
Pour les cyclones 3, il ya un déséquilibre entre les deux lignes et une inspection s’impose au
premier arrêt
Le profil au niveau Four est comme suit :
Figure 6 : Pertes parois four
8.6 Air de refroidissement et efficacité refroidisseur
Malgré que la quantité d’air de refroidissement mesurée et qui est de l’ordre de 1.83
Nm3/Kg-clinker parait suffisante pour obtenir un clinker a température <100° C, la
répartition de cette quantité d’air n’est pas du tout équitable au niveau refroidisseur ce qui
laisse que l’équilibre aéraulique est totalement en désordre.
En effet, les mesures montrent que plus de 63% de l’air soufflé est fourni par les VN 1 à 4
alors qu’en marche normale ils doivent être aux alentours de 45%.
Cette répartition (faute de l’arrêt des ventilateurs 7 et 8 qui travaillent à clapet fermé) avec
un mauvais suivi au niveau salle de contrôle pour moduler les vitesses grilles et répartir l’air
comme il se doit. Un meilleur contrôle des pressions chambres donc le talus de matiére
induira certainement a une meilleur récupération de chaleur et augmenter par conséquent la
température de l’air secondaire
En absence d’énergie nécessaire à la zone de clinkerisation, le cuiseur fait appel a plus de
Gaz au niveau Four pour produire un clinker a chaux libre <1.5%.
Cette situation a fait que l’équilibre aéraulique au niveau refroidisseur est déplacé vers l’aval
et on se trouve avec un excès d’air exhaure refroidisseur faible et une température de clinker
de l’ordre de 240°C.

CIOK
BCE 22
Designation Nm3/h t °C Kg/h Nm3/kg clinker
Kg/kg
clinker
Air refroidissement 249897 20 322367 1,829 2,359
Air primaire 8273 26 10672 0,061 0,078
Air nosering 5609 26 7235 0,041 0,053
Air exhaure ref roidisseur 215333 362 246656 1,399 1,805
Air secondaire 40352 1020 10990 0,295 0,080
fumées de
décarbonatation 0,284 0,000
Sortie prechauffeur 215333 357 120472 1,576 0,882
Rapport (Air primaire/(air primaire + air secondaire)) 17,01%
La répartition des airs est comme suit :
ENTRRE Nm3/kg clinker
Entrées (Nm3/Kg-
cl) tpchauf
Air refroidissement 1,83 Air Primaire 0,061
Air nosering 0,041 Air Nosering 0,041
Air Primaire 0,061 Air secondaire 0,295
Air faux 1,04 35% Fumées réelles 0,284
Air Faux 0,895
2,97
Sorties tpchauf
Tour Préchauffeur 1,576
SORTIE Nm3/kg clinker
Air Préchauff 1,576
Air exhaure ref 1,399 47%
2,97
Refroidisseur
Entrée Nm3/kg cl Sortie Nm3/kg cl
Air refroidissement 1,399
Air
secondaire 0,295
Air faux 0,295 Exhaure 1,399
Total 1,694 1,694
Ceci donne un rapport AP/(AP+AS) de 17 %. Il est clair qu’il faut revoir la quantité d’air
primaire mais aussi la répartition de l’air de refroidissement.
Le jour du bilan, le circuit exhaure refroidisseur est presque en pression.
Sachant que le mélange air / combustible dans les fours rotatifs se réalise de façon
irrégulière, incomplète et lente, La flamme reste dépourvue d’air dans la zone voisine de
l’injecteur. Le flux central des gaz chauds a une vitesse initiale plus élevée que le flux
périphérique d’air secondaire. Cette différence de vitesses se réduit à la mesure que les
deux flux avancent vers la boîte à fumée. Le flux extérieur facilite au flux central l’oxygène
pour la combustion. On a déjà remarqué la présence simultanée d’oxygène et de monoxyde
de carbone dans les gaz à la boîte à fumée

CIOK
BCE 23
8.7 Bilan thermique complet ligne cuisson (Préchauffeur, four et
refroidisseur)
Le bilan de la ligne de cuisson tel que mesuré le jour de l’audit reflète parfaitement ce qui à
été observé et ce que l’usine consomme depuis un bon moment
En effet, les principales observations faites le jour de l’audit tournent principalement sur les
pertes thermiques au niveau préchauffeur, four et surtout refroidisseur.
Temp Cp Quantité Chaleur
Entrée °C Kcal/kg/°C kg/kg clinker Kcal/kg
Alimentation four + poussière 85 0,200 1,859 31,595
Air primaire+nozering 26 0,450 0,0529 0,6
Air Faux 26 0,350 0,0027 0,024
Air de refroidissement 20 0,350 2,359 0,016
Gaz naturel 25 0,278 0,093 0,643
Combustibles matière première 0,000
Combustible 11 258 1 041,7
TOTAL 1 074,6
Sortie
Perte poussière 306 0,220 0,309 20,8
Gaz sortie 306 0,358 0,877 96,0
CO dans les gaz 0,000 0,0
Radiation TVS 6,8
Radiation virole four 38,8
Bypass gas
Bypass poussière
Sechage farine 0,003 1,9
Radiation refroidisseur 491,5
Chaleur de reaction 405,4
Indeterminée ( 1%) 13,5
TOTAL 1 074,6
Consommation spécifique suvant bilan thermique 1 041,8 Kcal/kg

CIOK
BCE 24
Figure 7 : Bilan par catégorie d’usage énergie four
Il apparait une énorme énergie perdue au niveau du refroidisseur.
8.8 Bilan du refroidisseur
8.8.1 Débit de soufflage au refroidisseur
Densité 1,290 kg/m3 à 0 °C Date: 13/11/2012
1 mm CE 9,81 Pa
Production 136,7 t/h
P0 930 mmg
VN
t (°C)
Pst
(mmCE)
pdy
(mmCE)
pdy
(Pa)
Vitesse
(m/s)
Ø (m) Section
(m²)
Débit (m3/h) Débit
(Nm3/h)
ρ (kg/m3) Débit
(kg/h)
1 21 11,342 0,500 0,1963 8017 7452 1,1991 9 613
2 19 82 0 0 0,78 0,800 0,5027 1419 1325 1,2044 1 709
3 21 27,160 0,900 0,6362 62202 57818 1,1991 74 586
4 19 24,400 1,100 0,9503 83477 77939 1,2044 100 541
5 19 23,115 1,000 0,7854 65356 61020 1,2044 78 716
6 19 37,77143 26,4 258,98 20,74 0,900 0,6362 47494 44343 1,2044 57 203
7 0
8 0
TOTAL 20 249 897 322 367
4165
Ratio de soufflage 1,829 Nm3/kg clinker
2,359 Kg/kg clinker
Le débit d’air soufflé est de 1,829 Nm3/kg clinker.
Les ventilateurs 7 et 8 étaient en arrêt total lors de la campagne de mesures.

CIOK
BCE 25
Les gaz d’exhaure sortie du refroidisseur
VN
t
(°C)
Pst
(mmCE)
pdy
(mmCe)
pdy
(Pa)
Vitesse
(m/s)
Section
(m²)
Débit
(m3/h)
Débit
(Nm3/h)
ρ
(kg/m3)
Débit
(kg/h)
Exhaure
Nord 353 89 2 21 8,54 7,1775 220 690
96
243,35 0,5626 124 154
Exhaure
Sud 370 102 2 21 8,66 7,1775 223 666
94
962,56 0,5477 122 502
TOTAL 362 191 205,91 246 656
Ratio de soufflage 1,399 Nm3/kg clinker
1,804 kg/h
Les températures d’air exhaure aval sont assez élevées.
Les mesures de température clinker qui ont été faites à la jetée du four et en sortie du refroidisseur
sont :
- Température clinker jetée four : 1050 °C
- Température clinker sortie refroidisseur : 250 °C.
- Température de virole exhaure dépasse les 280 °C
La température clinker est assez levée, il y a lieu de s’approcher de 140 °C, moyennant :
- Une bonne répartition d’air de refroidissement
Bilan gazeux du refroidisseur
Entrée Nm3/kg cl Sortie Nm3/kg cl
Air refroidissement 1,399
Air
secondaire 0,295
Air faux 0,295 Exhaure 1,399
Total 1,694 1,694
Sur la base de ces chiffres l’air faux du refroidisseur est de 0,295 Nm3/k clinker, ce qui représente
21% des airs de refroidissement, c’est énorme.
La fermeture des ventilateurs V7 et V8 pour de raisons de process (niveau max au niveau intensité
du moteur ventilo ) a fait que :
- Insuffisance d’air soufflé sous la dernière chambre les derniers mètres du refroidisseur ce
qui a fait que la température du clinker dépasse les 200°C.
- Chute de La température de l’Air secondaire
L’énergie récupérée est par conséquent diminuée, ce qui donne un rendement de refroidisseur faible.

CIOK
BCE 26
8.8.2 Bilan thermique refroidisseur
Le rendement du refroidisseur est de 44%, ce qui reflète un taux de récupération très faible
affecte directement la température de l’air secondaire et à l’efficacité d’échange thermique
air/clinker.
Usine: CIOK 14/11/2012
Entrée Débit Temp. Cp * Chaleur (kcal/kg cl)
Kg/kg Nm³/kg °C (Kc/kg/°C) Ref = 0
Clinker 1,000 1450 0,264 382,8
Poussière 0,150 1450 0,264 57,4
Air refroidissement 2,359 1,829 21 0,240 11,9
Energie ventilateur kWh/t 6,94 0,860 6,0
Eau inj. 0,000 21 1,000 0,0
Total entrée 458,1
Sortie Flow Temp. Cp kcal/kg cl
Kg/kg Nm³/kg cl. °C Kc/kg/°C Ref = 0
Air secondaire 0,804 0,295 1020 0,337 276,4
Humidité air secondaire 0,050 0,3 1020 0,241 12,3
Air d'exhaure **) 1,805 1,492 362 0,240 156,6
Poussière aire d'exhaure (2) 0,100 362 0,189 6,8
Clinker 0,900 248 0,189 42,2
Perte paroie 15,0
Energie sens. +latente eau 0,00 580 0,0
tion of water **)
Clinker + poussière 1,00 1020 0,241 (49,0)
Total sortie 509,3
Difference -51,247
*) mean from 0°C **) Steam data from injected w ater included in excess air.
Calcul des pertes du refroidisseur
Perte actuelle = sans récupération 214,6 = + 156,6 + 6,8 + 42,2 + 15,0
dans le système du four - reference température ambiante + -49,0 - 6,0
Perte refroidisseur, VDZ definition 220,6 = + 156,6 + 6,8 + 42,2 + 15,0
+ -49,0
Total des pertes avec temp.0°C 220,6 = + 156,6 + 6,8 + 42,2 + 15,0
(input not considered)
Efficacité 44% = (382,8 - 214,6)/382,8 * 100% Ref. amb.
42% = (382,8 - 220,6)/382,8 * 100% Ref. amb. VDZ basis

CIOK
BCE 27
Figure 8 : bilan énergie par vecteur d’énergie
8.8.3 Commentaires
En conséquence d’un débit de soufflage mal réparti, la température du clinker à la sortie du
refroidisseur reste trop élevée : environ 250 °C.
Le rendement faible du refroidisseur est du principalement à :
- Des pressions assez basses sous les caissons, qui résultent d’une couche de clinker
hétérogène voir mince menant a une chute de la température de l’air secondaire et
à un tirage préférentiel.
- La neutralisation des derniers caissons sont la cause d’un refroidissement insuffisant
du clinker en bout de grille.
- Vitesses de grilles ne concordent pas avec les airs soufflées sous grilles
- Les points de fonctionnement des ventilateurs sembles êtres déplacées,
- L’équilibre aéraulique du refroidisseur est déréglé, il faut chercher le point zéro
De telles perturbations ont plusieurs conséquences négatives:
- Perte de débit du four
- Risque de détérioration des plaques et de la structure du refroidisseur par surchauffe.
- Echauffement excessif du circuit d’exhaure aval, qui présente d’ailleurs des difficultés
de fonctionnement du refroidisseur permettrait d’en limiter les conséquences
négatives.
Une autre campagne de mesures au niveau refroidisseur est demandée afin de cadrer les
différents flux et surtout vérifier les informations qui arrivent à la salle de contrôle. Il est
également souhaité de procéder à une vérification des débits des ventilateurs en fonctions
d’énergie consommée (abaque des ventilos).

CIOK
BCE 28
9 Rendement en dépoussiérage des cyclones
Le calcul de rendement de dépoussiérage des cyclones a fait appel au principe suivant :
Echantillonnage matière cyclones
Calcul du taux de transformation
Calcul des débits alimentation et sortie cyclones en matière et poussières
NB : cette méthode permet d’évaluer le rendement en dépoussiérage de chaque cyclone via
la formule suivante :
Rendement = an / (an + dn) avec an : matière entrée cyclone, dn : poussières sortie
cyclone
NB : Les détails de calcul sont en annexe (fichier Excel)
Les résultats de taux de transformation par cyclone sont les suivantes :
Petre au Feu Transformation Transformation Corrigée
Alim. 0,3542 - -
C1-N 293 0,3438 4,47% 4,47%
C1-N Bis 297 0,3441 4,35% 4,35%
C1-S 293 0,3429 4,86% 4,86%
C1-S Bis 302 0,3430 4,81% 4,81%
C2-N 480 0,3389 6,53% 2,22%
C2-S 485 0,3384 6,74% 2,01%
C3-N 637 0,3056 19,76% 14,15%
C3-S 652 0,3121 17,28% 11,30%
C4-N 807 0,1898 57,29% 46,77%
C4-S 815 0,2000 54,42% 44,90%
Les rendements en dépoussiérage des cyclones sont ainsi :
an dn
Rendement
Dépoussiérage F C B (Tour PC)
C1-N 1,1246 0,1030 91,61%
93%
C1-S 1,1028 0,1010 91,61%
C2-N 1,4425 0,3606 80,00%
80%
C2-S 1,3541 0,3385 80,00%
C3-N 1,5264 0,6542 70,00%
72%
C3-S 1,3408 0,5746 70,00%
C4-N 0,8656 0,7083 55,00%
60%
C4-S 0,5549 0,5105 52,08%

CIOK
BCE 29
On peut conclure que globalement, que les rendements des étages supérieurs sont
acceptables alors qu’au niveau des cyclones 4, les rendements sont faibles et très
probablement a cause de manque des jupes cyclones et par conséquent il ya un manque de
transfert de chaleur entre matière et gaz d’une part et un effet de cyclonage faible ( on voit
que l’entrée est presque égale à la sortie), ceci entraine évidement un manque de
décarbonatation de la matière et nécessite par conséquent un appoint de chaleur pour le
démarrage de la décomposition de CaCO3 .
Comme on le sait, La présence de la jupe au niveau d'une cyclone assure le temps de
contact nécessaire entre le gaz et la matière pour une bonne transformation ainsi que la
décantation de la matière (épuration davantage des gaz chargés en poussières à la sortie du
cyclone).
Il est conseillé devant cette situation de veillez toujours a ce que les contres poids travaillent
correctement pour évacuer d’avantage la matière vers l’étage inférieur
9.1 Balance éléments volatils
L’analyse des échantillons recueillis a partir des cyclones a donné la balance suivante :
Au niveau entrée, le rapport alcalis /Sulfates sort de la fourchette normale et ce par suite
d’une concentration élevée au niveau de la Farine. Toute fois, ce rapport est lié avec la
volatilité du soufre calculée à 53% et qui est acceptable. Ces conditions permettent de dire
qu’au niveau entrées, la situation est tolérable mais avec attention pour un contrôle plus
rigoureux de l’SO3 au niveau matiére première.
Au niveau sortie, nous avons :
Entrées
% A/S Fourchette
SO3 (AF) 0,46
SO3 (C4) 0,96
K2O 0,35
Na2O 0,09
CL 0,016
S 0
Combustible PCS
Chaleur Spécifique
consommation
Alimentation Four
0,87 0,8<A/S<1,5
Volatilité Soufre : V
52,4%
si V>0,7 et 0,8<A/S<1,2 :
Faire attention

CIOK
BCE 30
Le rapport sorties /entrée de sulfates donne : 0.63/0.96 soit 64% (faible) seulement qui
sortent avec le clinker et le reste est intégré dans le cycle interne et est complexé avec
d’autres éléments mineurs.
Afin de prévoir des bouchages cyclones, ci après la table des consignes :
9.2 Analyse granulométrique farine four et Aptitude à la cuisson
L’objectif de ce test de voir la répartition granulométrique par fraction, faire l’analyse
chimique de chaque coupe et déterminer l’aptitude à la cuisson de la farine
Cette analyse à été faite sur Granulométre laser a donné la répartition suivante :
Sorties
%
SO3 0,63
K2O 0,46
Na2O 0,06
CL 0,011
Emissions SO2 (mg/Nm3) SO2
% Clink
SO3 0,96
K2O 1,06
Na2O 0,192
CL
Farine Chaude
Clinker
élement %
Chlore <0,02%
> 0,05%
SO3 <0,5%
>1,25% tendance aux bouchages cyclones
K2O <1%
> 1,5% Problémes avec encrustations ( fonction degré sulfatisation)
Na2O L'impact est faible , peu volatil et pas de problémes liées a la circulation
de Na2O
Cas normal, Pas de Problémes
Circulation des élements Volatils (Préchauffeur 4 Etages /Précal)
Constatations
faibles tendances au bouchage en fonction du cycle de soufre
X 0,30 0,50 0,70 1,00 1,40 2,00 2,60 3,20 4,00 5,00
Q3 96,28 92,23 89,89 86,87 82,47 74,95 68,09 62,77 57,76 53,59
q3 2,28 1,97 1,72 2,10 3,24 5,23 6,48 6,35 5,57 4,63
X 6,00 8,00 10,00 12,00 15,00 20,00 25,00 32,00 36,00 45,00
Q3 50,57 46,14 43,01 40,65 37,84 33,89 30,34 25,91 23,68 19,33
q3 4,11 3,82 3,48 3,21 3,12 3,40 3,95 4,45 4,69 4,83
X 56,00 63,00 90,00 112,00 140,00 180,00 224,00 280,00 315,00 400,00
Q3 14,93 12,58 6,70 4,14 2,23 0,75 0,12 0,00 0,00 0,00
q3 4,99 4,95 4,09 2,90 2,12 1,46 0,71 0,13 0,00 0,00

CIOK
BCE 31
Nous pouvons déjà voir que plus de 70% sont inférieur à 32 microns et sachant que les
réactions dans le four se fassent en phase solide et que ce genre de finesse trop basses
laisse que le phénomène de diffusion soit ralenti et il ya risque que les vitesses de réactions
soient également lentes d’où possibilité de faire des anneaux de poussières.
Au niveau aptitude à la cuisson, le calcul de l’indice de cuisson à donné une valeur de 2.7 à
la limite mais jugée normale.
Ci parés le calcul de cet indice qui renseigne également sur la valeur de la chaux libre selon
la température de clinkerisation :
> 160 90-180 40-80 <40
P % 0,86 6,48 18,86 73,8
SIO2 14,03 14,93 16,58 15,51 12,93
AL2O3 3,53 3,42 3,58 3,66 3,54
FE203 2,21 2,13 2,09 2,09 2,19
CAO 42,37 42,07 42,59 41,59 42,56
KSTD 94,25 88,96 81,78 84,57 101,63
LSF 0,94 0,89 0,82 0,85 1,02
MI 2,14 2,05 1,91 1,96 2,28
MS 2,44 2,69 2,92 2,70 2,26
MF 1,60 1,61 1,71 1,75 1,62
DSIO2 0,90 2,55 1,48 -1,10
DAL203 -0,11 0,05 0,13 0,01
DFE2O3 -0,08 -0,12 -0,12 -0,02
dcao -0,30 0,22 -0,78 0,19
DKST -5,29 -12,47 -9,68 7,39
DMS 0,25 0,48 0,25 -0,19
DMI -0,09 -0,23 -0,19 0,14
DMF 0,01 0,12 0,15 0,02
HINDEX 0,05 0,81 1,83 -5,45
2,77
Nb : les détails de calcul sont sur fichier Excel
Indice d’aptitude à la cuisson Aptitude
< 0.5 Bonne
0.5-3 Normale
3-6 difficile
6 Très difficile

CIOK
BCE 32
10 Efficacité des silos d’homogéneisation
Bien que le nombre d’échantillons n’est pas important pour pouvoir se décider sur l’efficacité
des silos homo, le rapport d’écart type de CaCO3 (entrée/ sortie) est dans la limite
supérieur (0.933) et est acceptable et ceci montre que les silos fonctionnent sauf si le
niveau le jour de l’essai était bas et par conséquent les variations ne sont pas signifiantes.
Les analyses donnent :
Le rapport écart type CaCO3 (entrée)/Sortie est égal =0.933.
Selon les responsables CIOK, l’efficacité est loin de l’être (a vérifier par une campagne
minimale de 48 Heures )
11 Analyse de la Flamme
La flamme et lors de l’audit apparait comme un peu large, intense sans pour autant être
conique forme conseillée lors de l’utilisation du gaz naturel comme combustible. Pour
atteindre cette forme, il faut que le constituant axial du gaz naturel se situe au centre du
nez du brûleur et le radial soit de façon concentrique.
On trouve que la flamme est légèrement dirigée vers le talus de matière. Il faut revoir la
pression de l’air radial pour recentrer la flamme
Heure CaO Sio2 Al2O3 Fe2O3 MgO K2O SO3 Kulth MS A/F CaCO3
5H30 43,07 14,22 3,54 2,36 0,59 0,36 0,45 96,10 2,41 1,50 76,91
7H30 41,68 14,24 3,57 2,21 0,59 0,36 0,46 92,92 2,46 1,62 74,43
9H30 42,17 14,23 3,73 2,12 0,58 0,35 0,46 93,74 2,43 1,76 75,30
10H30 42,74 13,91 3,48 2,18 0,58 0,35 0,45 97,54 2,46 1,60 76,32
11H30 42,31 14,01 3,57 2,15 0,58 0,35 0,46 95,74 2,45 1,66 75,55
12H30 42,4 13,89 3,49 2,24 0,58 0,35 0,45 96,82 2,42 1,56 75,71
13H30 42,14 13,90 3,40 2,18 0,58 0,35 0,45 96,44 2,49 1,56 75,25
14H30 42,38 13,90 3,40 2,24 0,57 0,35 0,44 96,94 2,46 1,52 75,68
Moyenne 42,36 14,04 3,52 2,21 0,58 0,35 0,45 95,78 2,45 1,60 75,65
ECART TYPE 0,41 0,16 0,11 0,07 0,01 0,00 0,44 1,62 0,03 0,08 0,7393
ALIMENTATION FOUR
CaO Sio2 Al2O3 Fe2O3 Mgo K2O SO3 Kulth MS A/F CaCO3
7H30 41,51 14,46 3,69 2,19 0,60 0,36 0,46 91,01 2,46 1,68 74,13
8H30 41,91 14,05 3,53 2,22 0,58 0,35 0,45 94,64 2,44 1,59 74,84
9H30 42,35 14,17 3,48 2,07 0,59 0,35 0,45 95,15 2,55 1,68 75,63
10H30 42,68 13,88 3,39 2,12 0,58 0,34 0,46 97,12 2,52 1,60 75,63
11H30 42,66 13,93 3,39 2,13 0,58 0,34 0,44 97,55 2,52 1,59 76,21
12H30 42,33 14,01 3,36 2,17 0,57 0,36 0,45 97,06 2,53 1,55 76,18
13H30 42,31 14,05 3,52 2,24 0,58 0,34 0,45 95,60 2,44 1,57 75,59
14H30 42,24 13,9 3,33 2,24 0,57 0,35 0,46 96,97 2,50 1,49 75,55
Moyenne 42,25 14,06 3,46 2,17 0,58 0,35 0,45 95,64 2,50 1,59 75,47
ECART TYPE 0,38 0,19 0,12 0,06 0,01 0,01 0,01 2,15 0,04 0,07 0,6899
SORTIE BROYEUR

CIOK
BCE 33
12 Comparaison avec l’audit 2010
Unité Audit 2010 Bilan 2012 Observations
Production t/h 140,1189591 136,666 Diminution de la capacité de 8%
Faine clinkerisable t/h 249 254 Ration très élevée en 2012
Facteur Farine/clinker 1,777 1,859
Cons. specifique
thermique
Kcal/kg
clinker
831,063 1041,417
CROQUIS D’UNE FLAMME CONIQUE
LEGENDA
Air secondaire
Zone d’échauffement et de craking
Gaz en combustion
Gaz à fumée
[1]. HOLDERBANK. Second Cement Seminar on Process Technology. 1989

CIOK
BCE 34
Combustible Unité Audit 2010 Bilan 2012 Observations
Gaz naturel Nm3/h 12966 15807
PCI Kcal/Nm3 8981 9004
Four
Nm3/h 10863 13438
La quantité du gaz augmenté au
niveau du four est de 23 %
Precalcinateur Nm3/h 2104 2369
Four
84% 85%
Une augmentation de la
consommation du fuel au niveau du
four
Precalcinateur 16% 15%
Préchauffeur
Débit gaz sortie Nm3/h 225 000,00 215 333,00
Nm3/kg cl 1,606 1,576
calculée Nm3/h 204 000,00 196 091,86
O2 (sortie) 3% 3%
CO2 23%
CO 0,267%
EA 16,1% 11,8%
débit air faux +exces d'air Nm3/h 23 811,00 19 310,72
Nm3/kg cl 0,1699 0,1413
Vair excés/Gaz Prechauf. 11% 9%
Decarbonatation Cy 4 54,42
Débit poussière t/h 6 42
kg/kg clinker 0,043 0,307
Efficacité dépoussièrage préchaufeur 91%
Pertes radiation/convection Kcal/kg cl 23,2
Combustible Unité Audit 2010 Bilan 2012 Observations
Four
Boîte à fumeés
Température gaz °C 963 910
Pression statique gaz mmCE
O2 0,70% 1,40%
CO2 38,25% 24,20%
CO 0,38% 0,15%
EA 3,3% 6,6%
Débit air primaire Nm3/h 6 205,34 8 273
Nm3/kg cl 0,0443 0,0605
Air primaire/air combustion four 7,5%
Débit d'air secondaire Nm3/h 60 290,00 40 351,65
Nm3/kg cl 0,430 0,295
air primaire/(air secondaire+air primaire)
9% 17%
Il ya augmentation de la proportion de
l'utilisation de l'air primaire au niveau
du four
Pertes radiation/convection Kcal/kg cl 28,00 38,8
Temperature air secondaire °C 958,00 1020
Refroidisseur
Température clinker °C 140,00 248
Débit air souflé Nm3/h 247 564 249 897
Nm3/kg cl 1,77 1,83
Le débit d'air souflé est trop peu, il
devrait être aux alentours de 2,5
Nm3/kg cl
Débit d'air excés (exhaust) Nm3/h 138 000 191 206
Nm3/kg cl 0,98 1,40
Exhaure/refroidissement 56% 77% La récupération est trop faible
Température d'air d'exhaure
°C 264,00 362
Température élevée (normalement aux
alentours de 250 °C)
Pertes radiation/convection Kcal/kg clinker 10,00 30 Perte élevée
Rendement 64% 43% Rendement très bas
VDZ coller loss Kcal/kg clinker 139,00 233,4
Standarts cooler loss Kcal/kg clinker 143,00 180

CIOK
BCE 35
Entrée de chaleur Kcal/kg clinker Kcal/kg clinker
Sensible 47,97 32,86
Farine 32,51 31,59
Combustible (four + Precal.) 0,48 0,64
Air primaire 0,92 0,61
Air de refroidissement du clinker 14,05 0,016
Combustible 782,51 1 041,66
Total 1 074,53
Sortie de chaleur Kcal/kg clinker Kcal/kg clinker
Sensible 337,38
Gaz à la sortie préchauffeur 96,03 126,9
Poussière préchauffeur 2,47 7,10
Clinker 26,90 46,87
Air d'exhaure 91,60 156,55
Clinkerisation 405,00 405,38
Radiation et convection 45,53 77,00
Prechauffeur 6,2072 23,20
Four 35,53 38,80
Refroidisseur 10,00 15,00
Indeterminé 300,00 222,00
Total 750,53 1 041,75
Résumé du bilan thermique (ref= 0°C)
REFFOIDISSEUR
Kcal/kg clinker Kcal/kg clinker
Entrée de chaleur 436,80 452,11
Sensible 436,80 452,11
Clinker 383,80 382,80
Poussière 38,40 57,42
Air de refroidissement du clinker 14,60 11,89
Sortie de chaleur 346,20 505,20
Sensible 336,20 490,20
Air secondaire 207,70 276,43 Pertes augmentées
Clinker 26,90 42,18 Pertes augmentées
Air d'exhaure 91,60 156,58 Pertes augmentées
Radiation et convection 10,00 15,00 Pertes augmentées
Rendement 63,5% 44%
Résumé du bilan thermique (ref= 0°C)

CIOK
BCE 36 Tous droits réservés
13 Plan d’actions
Désignation Incohérence Actions à entreprendre Délais Responsable
Déséquilibre aéraulique au
niveau Refroidisseur
-la quantité d’air soufflée est assurée uniquement
par les 6 premiers ventilateurs
-la quantité d’air exhaure est très faible
-la température de clinker est anormale >240°c
Revoir la répartition de la quantité d’air de
refroidissement soufflée
En cours de marche Service Procédé
Service Production
Rapport Air /Combustible Le mélange air / combustible dans les fours
rotatifs se réalise de façon irrégulière, incomplète
et lente. IL faut que l’air primaire soit en quantité
suffisante ( L min + Excès d’air) afin d’assurer une
combustion complète
Dans notre cas, le rapport (AP/(AS+AP)) est de
6 % alors qu’il doit être aux alentours de 15%
Revoir la quantité d’air primaire en parallèle
avec les ajustements qui seront faites sur le
refroidisseur
En cours de Marche Service Procédé
Service Production
Rapport cru /clinker Le rapport alimentation farine par rapport au
clinker produit est trop élevé : 1, 86 contre
auparavant 1.77, ce qui laisse entendre que plus
de 5% de farine sont perdues (donc collées sur
les paroirs du PC) et ne participent pas aux
réactions de clinkerisation.
Afin de confirmer, il faut faire un étalonnage du
doseur four suivi d’un pesage de clinker ( 12
heures min)
En cours de Marche Service régulation
Service fabrication
Ségrégation dans le four Le tirage des gaz à fumée entraîne de préférence
les particules les plus légères et fines, c’est-à-dire
les particules de Ca0. Le tirage de poussière est
plus intense dans la zone de calcination. La
matière en cours de cuisson reste plus pauvre en
Ca0 et devient plus fusible, augmentant la
tendance à la formation d’anneaux
on doit travailleur avec une saturation plus
élevée que la théorique.
Le tirage des gaz à fumée doit aussi être ajusté
de façon que l’excès d’air soit suffisant à
l’obtention d’une combustion complète
Laboratoire
Production
Profil d’oxygène Le profil tel que mesuré stipule la présence
d’étranglement au niveau étage 3 avec possibilité
de présence de sources d’air faux anormal en ce
niveau
A la sortie de la tour, le débit d’air mesuré
confirmé par un faible taux d’oxygène (2.5%) ,
une valeur faible ( on doit être aux environs de
3.5%) .
Inspection du préchauffeur surtout au niveau
cyclones 3 pour détecter s’il ya un étranglement
quelque part
Revoir l’état interne des ventilateurs de Tirage
(inspection) et refaire les mesures aérauliques
ainsi que le profil d’oxygène pour confirmer
et/ou éliminer cette source d’incohérents
On peut faire également des mesures
électriques au niveau ventilateurs de tirage et
faire les correspondances nécessaires
Au premier arrêt du Four Production
Service électrique
Jupes Cyclones Absence de jupes au niveau étages inférieurs (le
rendement en dépoussiérage et rendement
thermique est faible)
Inclure comme tache privilégiées dans le
planning annuel d’entretien de la ligne Cuisson
Au premier arrêt programmé
(annuel) du four
maintenance
Virole refroidisseur et
ventilateur exhaure
Pertes énormes par radiation au niveau
refroidisseur et surtout caisson ventilateur
exhaure
Inclure comme tache privilégiées dans le
planning annuel d’entretien de la ligne Cuisson
Au premier arrêt programmé
(annuel) du four
Production +Maintenance

CIOK
BCE 37
14 Recommandations
La CIOK passe a une consommation spécifique d’énergie thermique asses élevée de une
actuellement pour la fabrication de la chaux, est très ancienne, elle date du 18ème siècle.
Th/tclinker, dépassant th/tclinker.
La surconsommation coute environ 6000 000 dinars/an pour la CIOK.
L’amélioration peut être conduite sur deux volets :
 Revoir la marche du refroidisseur et tout ce qui est en relation avec l’aéraulique
 Etude carrière
 Assistance technique
 Formation du personnel du process et opérant
L’équilibrage aéraulique est remarqué au niveau du refroidisseur mais il ne peut être réalisé
globalement que moyennant des essais à court terme (6 mois environ) avec analyse de la
matière première.
Quant à l’étude de carrière permet de mettre à jour l’exploitation de celui-ci en fonction de la
qualité de différentes catégories de la matière et d’apporter les rectifications nécessaires en
matière de la préparation de la matière première.
Cette action est estimée à environ 80000 dinars.
L’assistance technique est nécessaire et même urgente de faire dépêcher sur place un
expert procédé en vue d’aider la CIOK à retrouver les points de fonctionnement de ces
différents équipements.
Cette action est estimée à environ 250 000 dinars.
La formation du personnel opérant et du staff du procédé devrait se faire périodiquement
avec des outils de mesures et de calculs.
Les principaux thèmes concernent notamment ;
- La chimie du ciment
- Les mesures
- Les bilans thermiques
- Les rendements et l’efficacité des échangeurs (EVS et refroidisseur).
En plus, ils doivent visiter des cimenteries d’autres groupes en Tunisie ou à l’étranger.
Il est temps que la CIOK prépare une nouvelle génération pour prendre en main
l’installation.

119626351 bilan-thermique-d-une-ligne-de-cuisson

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