[PDF] RAPPORT DE STAGE TECHNIQUE Pour le phosphate on exploite

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 1 ___________________________________

ROYAUME DU MAROC

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR

ECOLE NATIONALE SUPERIEURE D'ARTS

ET METIERS_MEKNES

RAPPORT DE STAGE TECHNIQUE

SUJET: ETUDE CRITIQUE DU CIRCUIT DE FUEL

DE L'USINE DE SECHAGE

Elaboré par : Mr MHAJI MOHAMMED.

Niveau : 3ème année.

Encadré et parrainé par : M.DAKIR (ingénieur chef à l'OCP). Période de stage : du 01/07/2002 au 30/07/2002.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 2

REMERCIMENTS

Je tiens à remercier tout particulièrement l'OCP, et en particulier Monsieur Y.DAKIR,

l'Ingénieur Responsable de l'usine de séchage pour son soutient, ses conseils et ses encouragements

dont il m'a fait part durant mon stage.

Mes sincères remerciements vont aussi à la direction d'exploitations minières de Gantour qui m'a

bien accueilli et à tout le personnel de l'usine de séchage, notamment :messieurs MEKKAOUI , LAHNICHI, LALMICH et SAFOUANE, et à tous ceux qui ont contribué au déroulement de mon stage dans les meilleures conditions.

Je tiens finalement à être reconnaissant à tous les enseignants et à tout le personnel de

l'administration de l'Ecole Nationale Supérieure d'Arts et Métiers de Mekhnès, pour les efforts

qu'ils ont déployés pour ma formation.

MHAJI MOHAMMED

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 3

SOMMAIRE.

Remerciements

Sommaire

Introduction

I-Présentation de la division traitement.

II-Etude du circuit actuel du fuel.

1-Caractéristiques du fuel

2-Description du circuit

2-1-Schématisation et principe de fonctionnement

2-2-Caractéristiques et conditions nominales de fonctionnement :

3-Circuit générateur de la vapeur

3-1-La chaudière :

3-2-Difficultés d'exploitation :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 4 - III- Problèmes dégagés :

IV- Solutions proposées :

V-Tube à passage de courant :

1)définitions :

1.1-Principe du tube à passage de courant (TPC):

1.2-transfert thermique dans un échangeur électrique :

1.2.1-Calcul de la puissance thermique :

1.2.2)Détermination du coefficient d'échange :

1.3-Equations électriques :

1.3.1)Résistance :

1.3.2) Loi d'Ohm :

1.3.3) Montages électriques :

2-Mise en oeuvre :

2-1-Différents éléments d'une installation :

2-1-1-Scéma de principe :

2-1-2-Isolation thermique et calorifugeage :

2-2-Dimensionnement thermique et électrique :

2-2-1-Critères d'optimisation :

2-2-2-Calculs électriques :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 5 - 2-3-Régulation :

Conclusion

Annexes.

Bibliographie

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 6 - INTRODUCTION L'usine de séchage de l'OCP-YOUSSOUFIA est dotée d'un circuit de fuel qui le traite avant de l'utiliser .

Dans le cadre de son amélioration, il a été demandé de faire une étude critique sur ce

circuit de fuel. Pour ce faire nous allons procéder de la façon suivante : -établir une description complète de tous les composants, à savoir : Le tank de fuel, le Groupe moto-pompe, l'échangeur thermique tubulaire et le circuit générateur de vapeur. -faire une critique de chaque composant, en observant les anomalies de fonctionnement. -proposer différentes solutions, les comparer, et choisir celle qui convient le plus au cas de l'usine de séchage.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 7 - I- Présentation de la division de traitement Le sous sol marocain renferme les plus importants gisements des phosphates du monde : trois quarts

des réserves mondiales. Ainsi, pour l'exploitation efficace et rentable du phosphate marocain, le dahir

du 7 août 1920 a créé l'OCP. il exploite les phosphates dans trois grandes zones, à savoir :

-Zone de Khouribga. -Zone de Boukrâa/Lâayoune. -Zone de Gantour. La zone de Gantour comprend les deux centres d'exploitation de Benguerir et de Youssoufia. En plus de l'exploitation, le centre de Youssoufia a une division de traitement qui s'occupe de deux opérations de traitement thermique du phosphate :

-La calcination qui consiste à brûler les matières organiques du minerai tout en éliminant

l'humidité. -Le séchage qui a pour but de diminuer l'humidité du produit à moins de 2%. Ces deux opérations nécessitent toujours une source de chaleur. Pour le phosphate, on exploite principalement la combustion du gaz naturel ou du fuel dans des fours à lit fluidisé pour la calcination, et dans des fours rotatifs pour le séchage.

Pour la calcination, elle s'effectue à l'usine de calcination. Cette dernière traite les phosphates noirs

provenant des mines d'extraction à savoir la recette 8 et la recette 9.

Les liaisons composées de chaînes de convoyeurs à bande assurent le transport des phosphates noirs

des recettes vers le stock mécanisé des unités de calcination.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 8

- Pour le séchage, il nécessite toujours, en plus d'une source de chaleur, un agent thermique. Dans la

plupart des cas, l'agent thermique utilisé est l'air qui permet de transporter la chaleur de la source vers

la matière à sécher.

Les appareils utilisés pour accomplir cette opération dépendent généralement de la matière à sécher.

Pour le phosphate traité au sein de l'usine de séchage de Youssoufia, le séchage est assuré par huit

fours rotatifs de capacité unitaire de 80 t/j, ils traitent le phosphate clair provenant de la recette 6

Le phosphate clair destiné au séchage présente un taux d'humidité relativement élevé, généralement

entre 10 et 12%, il est donc impropre à la vente et la valorisation qui exige un degré d'humidité

inférieur à 2%.

II- Etude du circuit actuel de fuel

1-Caractéristiques du fuel

Le fuel est un combustible liquide à la température ambiante de couleur noire, et de grand pouvoir

calorifique. Sa densité est inférieure à celle de l'eau (l'unité), et elle varie selon deux types :

-le fuel N°2 ou le fuel lourd, et c'est ce qu'on utilise normalement.

-le fuel N°1 ou le fuel léger : il est obtenu en mélangeant le fuel lourd avec le gasoil. De densité et

de viscosité plus petite, il est plus facile à brûler, mais il sert seulement au démarrage, phase où le fuel

lourd n'est pas assez préparé et chauffé, car il est six fois plus chère que le fuel N°2.

Pour sa combustion, le fuel nécessite un bon filtrage par des filtres placés au niveau des conduites,

car il contient des impuretés qui peuvent boucher les conduites. il nécessite aussi une température de

l'ordre de 100°C et une pression de 25 bar pour assurer une bonne pulvérisation dans le foyer et aussi

pour diminuer sa viscosité et faciliter son pompage.

Les diagrammes suivants peuvent être utilisés, pour connaître, avec une bonne précision, la

viscosité et la masse volumique d'un type de fuel :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 9

- la viscosité requise pour obtenir une pulvérisation satisfaisante au niveau du brûleur est :de 60 à 70

mm²/s.

Lors de la combustion au four sécheur rotatif, le fuel présente les caractéristiques suivantes :

Température 100°C Densité 0,833 Pression brûleur 23 bar Pastille ? 40mm Débit 872,5 kg/h

2-Description du circuit

? 2-1-Schématisation et principe de fonctionnement le circuit fuel est schématisé selon les schémas fig.1 et fig.2 .

le fuel est approvisionné par des camions qui le stockent par pompage après l'avoir réchauffé ,

toujours pour diminuer sa viscosité, dans deux tanks. Le niveau du fuel est mesuré par un flotteur.

Il est pompé ou bien par une pompe de dépotage se trouvant dans la chaudière ou bien par la pompe

des camions.

Pour l'utiliser dans le séchage, le fuel est réchauffé jusqu'à 50°C dans les tanks, après, il est pompé

par un groupe moto-pompes vers le groupe préparateur où sa température atteint 70°C, en suite, sa

température s'élève jusqu'à 110°C avec une pression de 24,5 bar dans le groupe finisseur, et en fin il

est directement injecté au four par le brûleur.

Le chauffage du fuel dans ces trois étapes est assuré par la vapeur d'eau surchauffée à 110°C ( au

moyen de deux chaudières ) qui élève la température du fuel en circulant dans :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 10 - -un serpentin au niveau du bas de chaque tank.

-un échangeur thermique tubulaire au niveau de chaque unité du groupe préparateur et du groupe

finisseur.

Pour surchauffer la vapeur d'eau dans les chaudières, on utilise la combustion du fuel lui même

pompé par une pompe de gavage à partir des tanks, mais ceci après l'avoir chauffer à la température de

50°C voulue en utilisant la combustion du fuel léger dans la chaudière. Ce dernier ne nécessite pas de

chauffage, et il est utilisé au début seulement : phase de démarrage.

Les conduites de fuel sont aussi maintenues à leur température par les conduites de vapeur d'eau,

tout en étant enveloppées par une matière calorifuge : laine de verre. ? 2-2-Caractéristiques et conditions nominales de fonctionnement : -Tank : C'est le réservoir dans lequel on stocke le fuel lourd : Nombre 2 Forme Cylindrique Diamètre 8m Hauteur 12,7m Volume unitaire 630m3 Volume total 1260 m3 - Groupe moto-pompe :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 11 - C'est le groupe qui pompe le fuel depuis les tanks jusqu'aux fours, tout en passant par le groupe

préparateur et le groupe finisseur. Il se trouve au niveau du groupe préparateur et il comporte trois

pompes : chacune est branchée à un échangeur.

Nombre 3 Marque SCAM Pression 30 bar maxi Débit 4 t/h Puissance 9,2 kW = 12,5 ch. Vitesse de rotation 2910 tr/min

-Chaudière : c'est au niveau de cet appareil que se produit la vapeur d'eau en chauffant l'eau avec la combustion du fuel.

Nombre 2 Marque BABCOCK FM 7-14 Débit calorifique 910 Kcal / h Débit vapeur 1500 kg / h Pression de marche maxi 8 bar Combustibles Fuel-oil N° 2, Fuel-oil

léger pour le démarrage Commentaire :

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Remarques :

*L'eau de la chaudière subit un adoucissement pour éviter la déposition de calcaire sur les parois

des conduites et diminuer ainsi l'efficacité d'échange thermique avec le fuel.

*Le niveau d'eau dans la chaudière dans le BS (Ballon supérieur) est de ¾, s'il est inférieur à ceci,

une alarme se déclenche : risque de brûler la chaudière. *On a le même type d'échangeur pour le groupe préparateur et le groupe finisseur. -Echangeur thermique tubulaire : Un échangeur thermique tubulaire est un appareil qui permet de transmettre de la chaleur d'un

fluide à un autre circulant dans des tubes sans que ces deux fluides se mélangent. Pour le circuit de fuel

étudié, on a les caractéristiques suivantes :

Nombre 3 (groupe préparateur) +

8 (groupe finisseur) Marque ASET Type N13S RENFORCE Classe de l'appareil 2 Nature des contrôles ASET Date de construction 14 - 5 - 1964 Pression de service 30 bar Pression d'épreuve 45 bar

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 13 ? 3-Circuit générateur de vapeur :

3-1-La chaudière :

Le circuit de la vapeur est très important pour le circuit fuel. Il assure en même temps l'élévation de

la température du fuel par des échangeurs thermiques dans trois étapes en trois lieux (tank, groupe

préparateur et groupe finisseur) , le maintien de la température dans les conduites de fuel en les

accompagnant par des conduites de vapeur et le rinçage des conduites en exploitant la pression et la

température de la vapeur. Le système qui génère la vapeur est la chaudière.

Les chaudières sont des appareils destinés à produire de la vapeur à une pression et une température

bien déterminées. Ces appareils se composent de trois parties principales : *foyer ou chambre de combustion. *générateur de vapeur. *appareils auxiliaires.

a-Chambre de combustion : C'est la partie principale de la chaudière, et c'est l'endroit où s'effectue

la combustion du fuel. Elle est formée d'une paroi formant les écrans (façade ) tapissée de tubes d'eau

mandrinés ( non soudés ) à leurs extrémités dans les réservoirs (ballons). Ces tubes sont en acier étiré.

b-Générateur de vapeur : b-1-Faisceau tubulaire : Il comprend deux parties : -La chambre de combustion tapissée de tubes d'eau, elle constitue la surface de chauffe d'eau soumise au rayonnement de la flamme. -Le faisceau vaporisateur : soumis à la convection de fumée.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 14 - b-2-Les ballons : On peut rencontrer des chaudières à simples ballons verticales (Exemple :

chaudière U.T.K ), et des chaudières à deux ballons, un ballon inférieur et un autre supérieur, c'est le

cas pour la chaudière BABCOCK FM7-14 du circuit de fuel de l'usine de séchage.

*Le ballon supérieur : Il est en construction soudée et il se présente sous forme d'un réservoir

cylindrique supporté horizontalement par le faisceau de vaporisation. Ce réservoir est

équipé

intérieurement par : -Un dispositif d'alimentation de la chaudière muni à son extrémité d'une crépine.

-Des tôles chicane qui dirigent l'humulsion eau+vapeur des tubes vaporisateurs vers les dispositifs

séparateurs.

*Le ballon inférieur : il est également en construction soudée, et il comporte deux trous d'homme et

la tuyauterie. c-Appareils auxiliaires : Ce sont les appareils de sécurité, de contrôle et les accessoires. c-1-Appareils de sécurité et de contrôle :

*Soupape de sécurité : chaque chaudière est munie au moins d'une soupape de sécurité chargée de

manière à laisser la vapeur s'échapper dés que la pression dite timbre est atteinte.

*Dispositifs d'alarme : la chaudière est munie d'un appareil d'alarme annonçant par sonnette le

manque ou l'excès d'eau : il faut que le niveau d'eau dans le ballon supérieur assure le remplissage du

¾ de son volume.

*Clapet automatique de retour d'alimentation : il se place le plus prés possible de la jonction de la

conduite avec le ballon. *Clapet automatique de retour vapeur.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 15 - *Ecran indicateur de niveau : Deux appareils indépendants sont placés en vue du responsable

chargé de la surveillance et de l'entretien de la chaudière. Il indique le niveau d'eau dans le ballon

supérieur et devra être bien éclairé.

*Deux pressostats : ils assurent la prise de pression et l'arrêt de la chaudière en fonction de la

pression de vapeur qui règne dans le ballon supérieur et en fonction de la pression du fuel injecté.

c-2-Les accessoires :

-Un ramoneur : il sert à nettoyer en raclant pour débarrasser de la suite les cheminés des résidus de

la fumée. -Un régulateur de niveau. -Une pompe d'alimentation en eau. -Un détecteur de flamme (cellule photo-électrique ). -Un brûleur (à retour) . -Deux ventilateurs. -La tuyauterie.

3-2-Difficultés d'exploitation :

*Eaux des chaudières :

Les eaux naturelles contiennent des sels minéraux, des gaz, et des impuretés (composés solubles et

insolubles) dont la concentration est fonction de leur provenance.

Les composés cités ci-dessus en solution ou en suspension dans l'eau entraînent la mise hors service

des chaudières, si aucun contrôle ni traitement n'était fait au préalable, et ceci par l'un des incidents

qui suivent :

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- *L'entartrage : c'est la formation de sel peu soluble qui précipite au niveau des surfaces chaudes

pour donner des dépôts appelés : tartre. Le tartre est un très mauvais conducteur thermique, il diminue ainsi le rendement et provoque la détérioration de la chaudière.

Pour éviter l'entartrage, on procède au traitement des eaux par adoucissement, et on utilise du

phosphate trisodique qui donne naissance à des boues facilement éliminées par les purges des

chaudières.

On aura l'équation chimique suivante :

3 Ca SO

4 + 2 Na PO4 ? 3 Na2 SO4 + Ca3(PO4)2 .

*La corrosion : c'est l'altération que subit le métal de la chaudière exposé au contact de l'eau ou de

l'air. On lutte contre la corrosion par élimination des gaz dissous dans l'eau.

*Le primage : la vapeur produite par le générateur de vapeur entraîne mécaniquement des fines

gouttelettes d'eau (vapeur humide) contenant des sels dissous.

Ces gouttelettes s'évaporent au niveau du surchauffeur, et il s'y crée un dépôt de sel à l'état de

poussière. Ce dernier a une faible conductivité thermique d'où diminution du rendement et risque

d'éclatement du métal par fluage.

On remédie au problème en faisant subir aux eaux des chaudières un traitement convenable. Pour

les grandes chaudières, on les équipe de séparateur de vapeur qui évite le passage des gouttelettes

d'eau dans le surchauffeur. *Phase de démarrage :

Avant d'atteindre le régime permanent de son fonctionnement, la chaudière passe par une phase de

démarrage qui consiste à chauffer progressivement le fuel des tanks par le fuel léger avant

l'utilisation , en plus, il y a plusieurs étapes à suivre pour aboutir à une bonne combustion du fuel au

four. Cette complexité et délicatesse de fonctionnement nécessitent une main d'oeuvre qualifiée et des

techniciens spécialisés et bien formés.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 17 - *Incidents de fonctionnement : Il y a plusieurs imprévus qui peuvent se passer, notamment :

-une fuite de vapeur d'un serpentin au sein du tank de fuel, ce qui nécessite la purge d'eau qui s'est

enfui.

-régions mal chauffées du circuit fuel, on y remédie en faisant retourner le fuel pour le réchauffer à

nouveau.

-détérioration du serpentin ou d'un échangeur thermique et déposition de tartre, ce qui implique le

remplacement de l'élément défectueux.

III- Problèmes dégagés :

Ils varient d'un composant à un autre du circuit, et ils se présentent comme suit :

Pour le tank :

-Le contrôle du niveau de fuel pompé à partir des camions s'effectue par un tube raccordé au bas du

réservoir, où il y a un flotteur qui indique le niveau du fuel. Il se peut donc que le raccordement soit

bouché par les impuretés, d'où la non précision de cette méthode de mesure.

-La température du fuel qui doit atteindre 50°C lors du fonctionnement est mesurée en un seul

endroit en bas du réservoir, et ceci avec un thermomètre à aiguille fonctionnant avec une double

lamelle en spirale. C'est peu précis et fiable, car les aiguilles peuvent être coincées et la durée de vie

de ces appareils est limitée ( C'est ce qui s'est passé actuellement ). .

-Le serpentin de chauffage du fuel, présente des fuites de vapeur qui se mélange avec le fuel :on

procède alors à la purge de l'eau qui précipite au bas du tank, et on change le serpentin.

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Pour le groupe moto-pompe :

-Se trouvant au niveau du groupe préparateur, il est en positon de refoulement à une petite distance

pour le four, ce qui lui évitera les pertes de charge avant le four, mais, il est en cas d'aspiration pour les

tanks et à une grande distance ( jusqu' ), ce qui implique que la pression appliquée sur le fuel

entre les réservoirs et les pompes est peut s'avérer insuffisante en cas d'encrassement des conduites.

Pour la chaudière et le circuit de vapeur:

- elle présent les problèmes déjà cités pour les eaux utilisées, en plus des fuites de vapeur dans les

points dégradés ce qui fait baisser la pression vapeur dans le circuit vapeur, et par suite, la vapeur perd

l'efficacité de chauffage et de rinçage en cas de besoin.

-la chaudière est très compliquée dans son utilisation, elle nécessite une main d'oeuvre qualifiée, une

surveillance permanente, un temps de démarrage relativement grand, et elle est difficilement réglable :on utilise actuellement la commande manuelle. -Il y a un problème de pollution par la fumée qui se dégage des cheminées.

Pour les conduites de fuel :

-Aux alentours des tanks ,sur la surface de stationnement des camions d'approvisionnement et au

niveau du groupe préparateur, il y a du fuel par terre : fuite du fuel, ce qui veut dire qu'il y a un

problème d'insuffisance d'étanchéité, surtout au niveau des joints des conduites

-L'encrassage du fuel dans les conduites est très fréquent, surtout après une longue période d'arrêt

et dans les régions mal chauffées, ce qui gène l'écoulement du combustible, et nécessite parfois toute

une journée de rinçage et de nettoyage par la vapeur. Par suite on a un arrêt de production et une perte

de temps et d'énergie considérable.

-Le tube et la matière calorifuge (laine de verre) qui entourent le tube du fuel sont dégradés et ne

couvrent pas toute la longueur du circuit.

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Pour l'échangeur thermique tubulaire :

-Il présente des fuites de fuel et de vapeur dans des parties dégradées, et ses accessoires de

commande et de contrôle des paramètres d'échange thermique( des thermomètres et des manomètres à

aiguille pour le fuel et la vapeur d'eau ) sont peu précis ; en plus la majorité de ces appareils est

défectueuse.

-L'échange thermique peut être réduit par la déposition du calcaire comme pour le cas de toutes les

conduites du circuit de vapeur, et il est réglé manuellement seulement.

IV- Solutions proposées :

Pour le tank :

*La mesure du niveau peut se faire avec une bonne précision avec un manomètre à partie flexible

ou à ressort placé en bas du réservoir. Dans ce cas, la grandeur mesurée est la pression :

P = ?.g.h

Avec : ? (kg/m3) : masse volumique du fuel ? 990 kg/m3 .

P (Pa) :pression mesurée au bas du tank.

g(m.s -²) :accélération de la pesanteur terrestre. h(m) : niveau du fuel dans le tank.

Ainsi :

On a dans ce cas l'incertitude pour h est : ?h = ? P / (?.g). h = P / (?.g).

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 20

- Les manomètres à ressort peuvent avoir, selon leur type, une incertitude pour P qui est : ? P = 0.001

bar ce qui donne comme application numérique : ?h = 0.001 ? 105 / (990 ? 9.8 ) ? ?h ? 0.0103 m On a h est de l'ordre de 1m donc, on a une précision : ?h / h = 0.0103 / 1 ? ?h / h ? 1.03%

Ce qui est acceptable.

Une deuxième méthode consiste à utiliser un flotteur au niveau du tank directement, et non pas au

niveau d'un tube qui lui est raccordé, en plus d'un fil (attaché au flotteur) qui indiquera le niveau

atteint, mais il faut avoir un orifice en haut du tank pour faire sortir ce fil.

*La température est mieux mesurée par un thermocouple (qui est plus fiable que le thermomètre à

aiguille) placé en haut de la région chauffée du réservoir, et relativement loin du serpentin.

*Une résistance électrique chauffante est mieux adaptée que le serpentin : elle est plus fiable (pas de

fuites de vapeur) plus contrôlable, et la région du fuel chauffé peut être étendue selon le besoin par

plus de longueur de la résistance, ce qui est le contraire du serpentin qui a une géométrie bien fixe.

Pour le groupe moto-pompe :

On peut le placer plus prés des tanks, dans la chaudière par exemple sinon , on règle seulement le

problème de l'encrassement pour diminuer la pression d'aspiration nécessaire pour l'écoulement du

fuel.

Pour les conduites de fuel :

*Les fuites du fuel sont très fréquentes, surtout au niveau des tanks et du groupe préparateur, donc il

faut aspirer le fuel des régions où on a des fuites revoir l'étanchéité.

Le joint d'étanchéité est le volume laissé libre entre deux éléments de construction, il est utilisé

pour obtenir l'étanchéité d'un mécanisme.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 21

- Dans notre cas, on a besoin de l'étanchéité statique : elle se fait pour deux pièces sans mouvement

relatif ( dans le cas contraire, on parle d'étanchéité dynamique ). Le type de joints le plus adapté en

statique est le joint plat de forme circulaire (forme des conduites ).

Les joints plats sont généralement découpés à partir d'un matériau en feuilles. Pour les choisir, il

faut déterminer leur épaisseur et leur matière. -Détermination de l'épaisseur :

l'épaisseur d'un joint dépend essentiellement de la rugosité des surfaces sur lesquelles il s'applique.

L'épaisseur du joint décroît si la rugosité des surfaces diminue.

D'une manière générale l'épaisseur d'un joint est choisie aussi faible que possible. On réduit

ainsi :les effets exercés par la pression sur la tranche du joint et le prix du joint. -Choix du matériau :

On choisit habituellement dans les matières des joints celle qui satisfait le mieux aux exigences de

fonctionnement (selon le fluide à étancher, la température, la pression, etc.), et dont le prix est le plus

bas.

La matière la plus adaptée pour les joints d'étanchéité du circuit fuel est l'élastomère : excellente

résistance aux hydrocarbures non aromatiques, la température d'utilisation est de -20°C à +120°C.

*problème de l'encrassement ? utilisation d'efficaces méthodes de nettoyage.

*Pour le problème d'insuffisance de tube et de matière calorifuge), il faut remplacer les parties

dégradées et les fixer, surtout celles imprégnées par la fuite du fuel.

Pour la matière calorifuge :laine de verre, elle est convenable pour les différents températures du

fuel, d'après le tableau suivant :

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 22 - Isolant ABREVIATION

Selon norme CEN

1995 Masse volumique T limite (°C) Laine de roche MW 18 à 180 <600 Laine de verre MW 7 à 130 <400 Laine de silice MW 8 à 100 <1100 Fibres de silice RCF 40 à 200 <1260 Fibres d'alumine RCF 200 à 250 <100 Fibres de bois WF 10 à 35 <95 Fibres de polyester WF 10 à 35 <100 Laine de mouton WF 10 à 35 <100

Pour l'échangeur thermique tubulaire, la chaudière et le circuit de vapeur:

Une première solution consiste à remplacer et renouveler les composantes défectueuses par d'autres

nouvelles mais , les causes de défaillance déjà citées resteront comme même, ce qui nécessitera un

important coût de maintenance à long terme.

La deuxième solution, qu'on va détailler plus après, est basée sur l'utilisation de l'énergie électrique

pour le chauffage : des résistances électriques chauffantes (traçage électrique) qui seront placés au

niveau des coudes des conduites de fuel, où il y a plus de perte de charge et d'encrassement pour les

maintenir chauds, à la place des conduites de vapeur. Ceci en plus d'un échangeur électrique du type

TPC ( tube à passage de courant)à la place des échangeurs thermiques tubulaires ce qui réduira le

nombre de postes de chauffage (plus de groupe préparateur ) et supprimera complètement la chaudière,

tout le circuit de vapeur et tous leurs problèmes.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 23 - V-Tube à passage de courant :

L'électrothermie représente en terme de consommation, la deuxième application de l'électricité

dans l'industrie après les machines tournantes. Depuis 1987, un nouveau concept de résistance s'est

forgé de solides références : le tube à passage de courant ou TPC. Plus qu'une résistance, le TPC est

un échangeur électrique.

Cette technique conjugue les avantages de l'électricité (simplicité, souplesse, précision), avec les

performances de l'échangeur (grande surface d'échange, bon coefficient de transfert). Dépassant largement son application de simple réchauffeur, le TPC s'adapte aussi bien au traitement des produits chimiques, des gaz, des fluides alimentaires sensibles, des poudres, qu'à l'évaporation ou à la réaction chimique.

1)définitions :

1.1-Principe du tube à passage de courant (TPC):

le tube à passage de courant est une technique d'électrothermie nouvelle pour ses applications,

mais ancienne et très simple pour son principe. Elle consiste à mettre sous tension la tuyauterie

contenant le fluide à chauffer. Le passage d'un courant électrique le long du tube génère de la chaleur par effet Joule. La

transmission de la chaleur du tube vers le fluide s'effectue essentiellement en convection forcée, par

l'intermédiaire d'une surface d'échange : la paroi interne du tube.

Le tube remplie alors trois fonctions :

-guide hydraulique pour le fluide, ce qui est sa fonction première. -résistance électrique. -surface d'échange de chaleur.

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Etude critique du circuit de fuel de l'usine de séchage 24

- Le TPC est en fait un véritable échangeur électrique . Le courant électrique circule dans l'épaisseur

du tube alimenté sous une tension et sert à chauffer le fluide circulant à l'intérieur de ce tube, tant du

point de vue du dimensionnement, que du point de vue de ses performances, le TPC est une technologie spécifique.

1.2-transfert thermique dans un échangeur électrique :

1.2.1-Calcul de la puissance thermique :

Le transfert thermique dans un échangeur électrique se caractérise par une puissance imposée, liée à

la tension appliquée au tube.

La puissance thermique générée est répartie uniformément sur la surface d'échange : la densité de

puissance, rapport de la puissance sur la surface d'échange, est donc constante et indépendante de la

température du fluide.

La puissance thermique utile représente la quantité d'énergie nécessaire pour élever la température

d'un fluide d'une valeur Te à une valeur Ts en un temps donné. Dans le cas d'un chauffage en

continu, la puissance thermique devient la puissance nécessaire pour chauffer un débit de fluide entrant

à une température Te et sortant à une température Ts.quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40

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