Haute fournaise - fourneau de stockage de schiste pour le traitement des déchets solides

Four à poche pour scories de haut fourneau de bonne qualité Résidus de déchets solides

Fonctions principales

• Préservation de la chaleur et stabilisation de la température: Maintient la scorie en fusion à 1450–1550°C pour éviter la solidification, évitant ainsi les blocages dans les pipelines ou les équipements en aval.
• Homogénéisation des scories: Élimine les différences de composition et de température dans les scories grâce à une agitation douce, améliorant la qualité des produits finis (par exemple, ciment de scories, granulats).
• Régulation tampon: Équilibre le décalage entre le rythme de décharge des scories de haut fourneau et la capacité de traitement en aval, assurant une production continue.
• Assistance au prétraitement: Facilite la flottation des impuretés ou l'ajustement des composants (par exemple, ajout de modificateurs) pour optimiser les performances des scories en vue d'une utilisation ultérieure.

Principe de fonctionnement clé

• Adopte un chauffage indirect (par exemple, chauffage par résistance, combustion de gaz) ou l'auto-isolation (en s'appuyant sur la chaleur latente des scories + des couches isolantes à haut rendement).
• Le corps du four est revêtu de matériaux réfractaires à haute teneur en alumine ou en magnésie-chrome pour résister aux températures élevées et à l'érosion des scories.
• La scorie en fusion entre dans le four par un orifice d'alimentation, y reste pendant 1 à 4 heures (réglable en fonction de la demande de production) et est déchargée via un trou de coulée inférieur ou un orifice de trop-plein vers l'équipement en aval (par exemple, granulateurs, lignes de production de laine de laitier).

Scénarios d'application typiques

• Système de granulation des scories: Fournit des scories en fusion à température stable pour la production de laitier granulé de haut fourneau (GBFS), une matière première clé pour le béton haute performance.
• Production de laine de laitier: Fournit des scories en fusion continues et uniformes pour fabriquer des matériaux d'isolation thermique comme la laine de laitier.
• Coulée/traitement des scories: Conditionne les scories pour les couler en blocs de scories (utilisés comme matériaux de fondation routière) ou pour les transformer en panneaux de laine minérale.
• Sauvegarde d'urgence: Stocke temporairement les scories en cas de dysfonctionnement de l'équipement en aval, évitant ainsi l'interruption de la production du haut fourneau due à l'accumulation de scories.

Paramètres techniques clés

• Température de fonctionnement: 1450–1550°C (correspond à la température de coulée des scories de haut fourneau).
• Capacité du four: 50–500 tonnes (échelle industrielle ; petits fours de secours ≈ 50–100 tonnes, grands fours de ligne de production ≈ 300–500 tonnes).
• Contrôle des pertes de chaleur: ≤5–8°C/heure (via des couches isolantes composites : brique réfractaire + fibre céramique + revêtement d'isolation thermique).
• Méthode de décharge: Coulée par gravité (orifice inférieur ou latéral) ou décharge par trop-plein, avec des vannes de contrôle du débit pour une régulation précise.
• Durée de vie des réfractaires: 3–5 ans (selon l'intensité de l'érosion des scories et la fréquence de l'entretien).

Avantages :

• Garantit une production continue: Résout l'« asynchronisme offre-demande » entre le haut fourneau et le traitement des scories, réduisant ainsi les temps d'arrêt de la production.
• Améliore le taux d'utilisation des scories: Une température et une composition stables améliorent la qualité des produits dérivés des scories, augmentant ainsi l'efficacité de la conversion des ressources.
• Faible consommation d'énergie: Repose principalement sur la chaleur propre des scories, avec un chauffage auxiliaire uniquement pour la compensation de la température, ce qui permet d'économiser de l'énergie par rapport à la refusion des scories solidifiées.

1. Détails de la structure de l'équipement

Composants clés

• Corps du four: Structure cylindrique verticale (rapport hauteur/diamètre 1,2–1,5:1) pour assurer une température uniforme des scories. Revêtu de trois couches :
  • Couche de travail : Brique magnésie-chrome à haute résistance à la corrosion ou brique alumine-magnésie-carbone (épaisseur 300–400 mm) pour résister à l'érosion des scories.
  • Couche d'isolation : Couverture en fibre céramique + brique réfractaire légère (épaisseur 200–300 mm) pour réduire les pertes de chaleur.
  • Enveloppe extérieure : Tôle d'acier (épaisseur 10–15 mm) avec des nervures de renfort pour la stabilité structurelle.
• Système d'alimentation et de décharge:
  • Orifice d'alimentation : Situé en haut, équipé d'une goulotte revêtue de réfractaire et d'un couvercle d'étanchéité pour éviter les pertes de chaleur et les émissions de poussière.
  • Dispositif de décharge : Orifice de coulée inférieur/latéral avec manchon réfractaire et vanne de contrôle du débit (pneumatique ou hydraulique) pour un réglage précis de la sortie des scories.
• Système de chauffage et de contrôle de la température:
  • Chauffage auxiliaire : Éléments chauffants à résistance (encastrés dans la paroi du four) ou brûleurs à gaz (installés en haut du four) pour la compensation de la température.
  • Surveillance de la température : Plusieurs thermocouples (installés à différentes hauteurs) connectés à un système PLC pour l'affichage de la température en temps réel et le contrôle automatique du chauffage.
• Dispositifs de sécurité:
  • Soupape de surpression : Libère l'excès de gaz pour éviter la surpression dans le four.
  • Orifice de décharge d'urgence : Pour une libération rapide des scories en cas de défaillance de l'équipement.
  • Joints de dilatation thermique : Absorber la déformation du corps du four causée par les températures élevées.

2. Mesures d'optimisation de l'économie d'énergie

• Optimiser la structure d'isolation thermique:
  • Adopter des couches d'isolation composites (par exemple, fibre céramique + matériau d'isolation en aérogel) pour réduire les pertes de chaleur de 15 à 20 % par rapport aux structures traditionnelles.
  • Sceller le haut du four et les orifices d'alimentation/de décharge avec des joints résistants aux hautes températures pour éviter les fuites d'air chaud.
• Contrôle intelligent de la température:
  • Utiliser un contrôle précis PID pour activer le chauffage auxiliaire uniquement lorsque la température des scories descend en dessous de 1450°C, évitant ainsi une consommation d'énergie inutile.
  • Faire correspondre la puissance de chauffage au volume de stockage des scories (par exemple, réduire la puissance lorsque le four est à moitié plein) pour améliorer l'efficacité énergétique.
• Récupération de la chaleur perdue:
  • Installer des échangeurs de chaleur autour du corps du four pour récupérer la chaleur perdue et préchauffer l'air de combustion (pour les fours chauffés au gaz) ou l'eau d'alimentation de la chaudière, réduisant ainsi la consommation d'énergie auxiliaire de 10 à 12 %.
• Optimiser le temps de séjour des scories:
  • Ajuster le temps de maintien en fonction de la demande en aval (1 à 4 heures) pour minimiser les pertes de chaleur causées par le stockage à long terme.

3. Comparaison avec d'autres technologies de stockage des scories