EuroWire January 2007

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5. Sélection d’une grosseur de grain du sable de manière à ce que la vitesse de l’air dans la zone présente une vitesse de fluidisation adéquate, généralement dans la gamme de 3-5 x U mf . Généralement la grosseur de grain sélectionnée rentre dans la gamme de 60-70 (200-250 μ m). En général, la configuration basée sur les données mentionnées ci-dessus aura pour résultat l’allumage de la Zone 1 chaque fois que le four est à pleine charge, au moyen de la modulation du gaz ou du cyclage marche/arrêt dans les zones successives, avec des débits d’air identiques dans chaque zone. Dans le cas d’un fil d’acier conventionnel, à faible teneur en carbone, atteignant une température de recuit de 710°C dans un lit fluidisé à 730°C, la chaleur totale absorbée est d’environ 446,8 kJ/kg. Environ 65,8% de cette chaleur sera absorbée dans la Zone 1; 25% dans la Zone 2 et le reste de 9,2% dans la Zone 3 dans un four à trois zones. À pleine charge, le four fonctionne comme suit: Il faut remarquer qu’il n’y a aucune différence réelle si l’on utilise le système de réglage du gaz par modulation ou du type marche/arrêt. Les deux méthodes fournissent des résultats identiques en ce qui concerne la consommation du combustible. Comme l’on peut déduire du Tableau 1 , tandis que la Zone 1 fonctionne avec un surplus d’air de 5% (sur dessin) à 100% de sa capacité, les zones 2 et 3 fonctionnent à des niveaux de surplus d’air élevés. Par conséquent, l’énergie thermique fournie par le combustible non seulement est utilisée pour le chauffage du produit, mais fournit également l’énergie pour réchauffer jusqu’à une température du four de 730°C le surplus d’air non utilisé pour la combustion. Cette énergie consiste essentiellement en énergie gaspillée n’étant pas utilisée pour le chauffage du produit. La situation s’aggrave davantage si le four ne fonctionne pas à pleine charge. Par exemple, au cas où le four décrit plus haut fonctionnerait à 50% de la capacité maximale, les valeurs du gaz divisé par le temps et les débits du surplus d’air en résultant seraient ceux indiqués dans le Tableau 2 ci-dessous: Il s’ensuit que le combustible utilisé par tonne de produit augmente d’environ 26,9m 3 gaz/tonne à 39,2m 3 gaz/tonne, ce qui correspond à une augmentation de 45%. Clairement, le lit fluidisé configuré pour une exploitation avec la totalité

Zone 1:

Zone 2:

Zone 3:

Gaz divisé par le temps (%)

100%

56,3%

39,4%

Surplus d’air (%)

5%

87%

167%

Tableau 1 : Charge du four avec la totalité des zones affichées en fonction de la même vitesse de fluidisation, à 100% de sa capacité ▲

Zone 1:

Zone 2:

Zone 3:

Gaz divisé par le temps (%)

64,8%

40,8%

32,8%

Surplus d’air (%)

62,4%

145%

205%

Tableau 2 : Charge du four avec la totalité des zones affichées en fonction de la même vitesse de fluidisation, à 50% de sa capacité ▲

Zone 1:

Zone 2:

Zone 3:

Gaz divisé par le temps (%)

100%

82,9%

59%

Surplus d’air (%)

5%

27%

78%

Tableau 3 : Charge du four avec la Zone 1 affichée à 6 x U mf

, Zone 2 affichée à 3 x U mf

et Zone 3 affichée

▲

à 2 x U

mf , à 100% de sa capacité

Zone 1:

Zone 2:

Zone 3:

Gaz divisé par le temps (%)

64,8%

56,2%

42,1%

Surplus d’air (%)

62,4%

87,3%

137%

Tableau 4 : Charge du four avec la Zone 1 configurée à 6 x U mf

, Zone 2 configurée à 3 x U mf

et Zone 3 configurée

▲

à 2 x U

mf , à 50% de sa capacité

Chaque zone est caractérisée son système de contrôle de la température, mais généralement la totalité des zones présentent la même longueur et sont réglées selon les mêmes (ou presque les mêmes) valeurs de température et de vitesse de fluidisation. Le fil froid est introduit dans le four dans la Zone 1, où des quantités élevées de chaleur sont absorbées puisque la différence de température entre le fil et le lit est considérable. Le fil passe ensuite à la Zone 2 où une quantité de chaleur relativement inférieure est transférée au fil puisque la différence de température entre le lit et le fil est inférieure et entre enfin dans la Zone 3 où une quantité de chaleur même inférieure est absorbée. Si le four a été conçu correctement, le fil atteindra la température de recuit dans la Zone 3 et ensuite sortira du four pour procéder à la phase de trempe et au traitement successif. Généralement, il y a le même débit d’air de fluidisation vers chaque zone et la

température est contrôlée en modulant le gaz ou en utilisant une commande de marche/arrêt du gaz, tout en maintenant un débit d’air continu. Normalement la procédure utilisée pour dimensionner le lit de fluidisation et déterminer le débit de l’air à chaque zone est la suivante: 1. Détermination de la charge calorifique globale et de la charge calorifique pour la Zone 1 en fonction du rendement maximal prévu pour le du fil (kg/h); Sur la base de la charge de la Zone 1, détermination de la vitesse de combustible requise pour la fourniture de cette quantité de chaleur aux fils; d’air à la Zone 1 requis pour brûler complètement le combustible (avec 5-10% de surplus d’air pour compenser la non-uniformité du mélange et les éventuelles inexactitudes des systèmes de commande du flux); Détermination de la longueur et de la largeur de la zone en fonction de la vitesse et du nombre des fils; 2. 3. Détermination du débit 4.

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