Combustion Dans Les Fours Industriels [PDF]

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Module : Technologie des Fours Chapitre 1 : Rappels technologiques sur les fours

1- Introduction : L’usage des fours, des sécheurs et des fours de cuisson est très courant dans l’industrie pour la fusion et le chauffage du métal, l’évaporation de l’eau ou de solvants et la fabrication de la chaux dans les industries du ciment et des pâtes et papiers. La plupart de ces équipements ont été installés lorsque le cout du combustible était relativement bas, sans tenir compte des possibilités de gestion de l’énergie. Les fours, les sécheurs et les fours de cuisson sont utilisés dans plusieurs industries pour une vaste gamme d’applications où la chaleur joue un role important.voici une sélection de ces applications : - le chauffage des métaux pour le traitement thermique et le forgeage. - la fusion des métaux pour le moulage. - la fabrication des briques et de la céramique. - l’évaporation de l’eau pour le séchage du bois, et d’autres produits. - l’évaporation des solvants pour la fabrication des produits tels que les électrodes chimiques et le charbon, ainsi que pour le séchage de la peinture. - la fabrication de la chaux par le chauffage du calcaire.

2- Généralités : On trouve les éléments de base d’un four à combustible dans la figure 1.

Dans toutes les applications, la chaleur des fours, des sécheurs et des fours de cuisson est produite par combustion ou par électricité. Cette chaleur est ensuite transmisse au produit pour qu’il réponde aux exigences préalablement spécifiées. Il peut s’agir du chauffage du métal à une température précise, de la fusion complète du métal sans surchauffage, de l’évaporation de l’eau pour obtenir un séchage à un pourcentage spécifique ou de la transformation complète du calcaire en chaux. Lorsque la chaleur est produite par combustion, le four, le sécheur ou le four de cuisson est équipé d’une chambre de combustion dans laquelle brule un combustible. Ce dernier, admis au niveau du bruleur, est mélangé avec de l’air puis est allumé. Il s’agit habituellement de gaz naturel ou de mazoute ou d’autres produits. Le produit peut etre exposé directement à la chaleur générée dans la chambre de combustion ou indurectement par le biaus d’un échangeurs de chaleur pour éviter une exposition directe au gaz de combistion. Les fours électriques génèrent de la chaleur en faisant passer de l’électricité par une série de résistances. Comme il n’ya pas de combustion. Et donc de gaz de combustion, le four peut être complètement recouvert pour réduire les pertes de chaleur.

3- Présentation de l'électrothermie : 3.1 Définition : L'électrothermie consiste à utiliser l'énergie électrique pour produire de la chaleur. 3.2 Présentation des techniques utilisant l'électricité pour produire de la chaleur : 3.2.1 L'effet Joule : a- Conduction : Le chauffage de la pièce peut se produire par conduction directe ou indirecte :

C’est une application de la loi de joule W = (R.I2.t), l’énergie électrique W se transforme en énergie thermique per le passage du courant I dans une résistance R. b- L'induction : Une pièce conductrice est soumise à un champ électromagnétique variable avec le temps. Cette pièce est le siège de courants induits qui chauffent celle-ci par effet Joule.

c- Arc électrique : L'arc électrique trouve son origine dans le passage du courant à travers les électrodes. Si l’on entretient cet arc, on obtient une source de chaleur de l’ordre de 3000°C. Les applications principales sont surtout le soudage et les fours industriels.

4- Les modes de transmission de chaleur : La chaleur se transmet suivant différentes modes : 4-1 La conductivité ou conduction : La conduction est le moyen par lequel la chaleur circule de proche en proche dans un matériau ou passe d'un corps à un autre en contact physique direct, par simple interaction moléculaire. Les molécules du secteur le plus chaud se heurtent vivement entre elles et transmettent leur énergie de vibration aux molécules voisines. Le flux de chaleur va toujours des zones chaudes vers les zones froides.

Lorsque les molécules s'échauffent à la surface d'un corps sous l'effet du rayonnement solaire, elles transmettent cette chaleur aux molécules voisines ; et de proche en proche, la chaleur captée se répartit dans toute la masse du corps, jusqu'à atteindre à l'uniformité des températures. La conduction thermique est spécifique aux solides (bois, métaux etc) 4-2 La convection : C’est la transmission de chaleur d’un fluide à une paroi avec mouvement des molécules, les molécules chaudes se substituant aux molécules froides et vice versa. On distingue la convection naturelle dans laquelle le mouvement du fluide est uniquement dû à sa variation de température, et la convection forcée dans laquelle le mouvement du fluide est dû non seulement à sa variation de température mais à un moyen mécanique (pompe, ventilateur ), il convient de remarquer que, dans le mouvement, les molécules chaudes viennent au contact des molécules froides et ainsi une certaine quantité de chaleur est transmise par conduction, l’autre partie étant transmise par convection proprement dite c’est la superposition de ces deux phénomènes qu’on appelle la convection.

4-3 le rayonnement : Le rayonnement thermique est une émission de rayonnement électromagnétique par un corps, le rayonnement à la particularité de se déplacer dans le vide (rayonnement solaire). L’énergie électromagnétique reçue par le système est absorbée et convertie en énergie thermique (chaleur).

Chapitre 2 : Réfractaires utilisées pour la construction des fours

1- Céramiques réfractaires et isolantes thermiques : Les céramiques réfractaires ont en général une température de fusion élevée. Elles se distinguent surtout par le fait qu’elles résistent aux températures très élevées sans fondre, ni se décomposer, et par leur capacité de demeurer non réactives et inertes dans les milieux rigoureux. Leurs propriétés d’isolation thermique les rendent également fort utiles. A cause de ces propriétés particulières, on utilise un grand nombre de céramiques dans la fabrication d’équipements qui doivent supporter de hautes températures (industrie métallurgiques, industrie de verre, fours de ciment, etc.) ; dans ces équipements, il faut également réduire le plus possible les pertes thermiques ; c’est le rôle que jouent les isolants. Les propriétés d’une céramique réfractaire varient selon la composition chimique. Celle-ci détermine plusieurs types de produits : céramiques réfractaires d’argile, de silices, basiques ou spéciales. Le tableau 1 donne la composition de quelques céramiques réfractaires. La température de service est habituellement inferieure à la température de cuisson de la pièce réfractaire. La porosité est l’un des éléments de la microstructure à bien contrôler pour obtenir une brique réfractaire de bonne qualité.

Types de céramiques réfractaires Argile réfractaires Argile réfractaires alumineux Silice Magnésie Magnésie et Chromite

Composition en % MgO Cr2O3 Fe2O3

Al2O3

SiO2

25-45

70-50

0-1

90-50

10-45

0-1

0,2 1

96,3 3

0,6 90

9

5

73

CaO

TiO2

Porosité en %

0-1

0-1

1-2

10-25

0-1

0-1

1-4

18-25

0,3

3

2,2 2,5

8,2

2

2,2

25 22

22 Tableau1 : composition de 5 céramiques réfractaires courantes.

2- Différentes sortes de réfractaires : 2-1 Argiles Réfractaires : Le diagramme d’équilibre de SiO2- Al2O3 apparaissant à la figure 2 montre que la température la plus élevée que permet une telle composition chimique sans que se forme une phase liquide est de 1595°C. À des températures inferieurs, les phases d’équilibre en présence sont la mullite et la silice

(cristobalite). La hausse de la proportion d’alumine entraine une augmentation de la température de service maximale, tout en permettant la formation d’un peu de liquide.

Figure 2 : diagramme d’équilibre SiO2- Al2O3

2-2 Réfractaires acides : La silice est évidement le principal constituant des produits réfractaires de silice, appelés parfois réfractaires acides. étant donné d’après la figure 2 que la composition eutectique (7,7% d’ Al2O3) est très près de l’extrémité du digramme d’équilibre correspondant à la silice, tout ajout d’ Al2O3 suffit à abaisser sensiblement la température de liquidus, de sorte qu’une importante quantité de liquide peut être présente aux températures supérieurs à 1600°C.il s’en suit que la proportion d’alumine doit être le plus faible possible, soit entre 0,2% et 1%. Ces produits réfractaires résistent également aux scories riches en silice (dites scories acides). Par contre, ils sont sensibles aux attaques de scories à forte teneur en Cao ou MgO (scories basiques) et ne doivent donc pas être exposés à ces matériaux. Plus la teneur en alumine est élevée, c’est-à-dire plus grande est la proportion de mullite, meilleure est la tenue à chaud des réfractaires (et plus leur prix est élevé). 2-3 Réfractaires basiques : Les réfractaires basiques contiennent une proportion importante d’oxydes de métaux alcalins, principalement le magnésium, mais également le calcium. Les principaux réfractaires basiques sont :

la magnésie (MgO) ; la dolomie (MgO et CaO) ; les mélanges de chromite et de magnésie, qui présentent les avantages, puisqu’ils ne contiennent pas de silice, d’avoir une meilleure tenue à haute température. Ce dernier type de réfractaire est abondamment utilisé dans l’industrie sidérurgique. Par ailleurs, la résistance aux chocs thermiques des réfractaires basiques est supérieurs à celle des réfractaires acides. 2-4 Réfractaires spéciaux : 2-4-1 Réfractaires à base de graphite : Le carbone sous forme de graphite, est thermiquement très stable : sa température de sublimation est d’environ 4000°C. Les réfractaires à base de graphite sont utilisés dans les parties inferieurs des hauts Fournaux et comme creuset. 35% de graphite, 30 à 45% d’argile réfractaires et de 10 à 40% de chamotte (aluminosilicate de 30 à 45% de Al2O3 ). 2-4-2 Réfractaires neutres : Les réfractaires neutres sont en alumine, Al2O3 Les réfractaires sont livrés façonnés ou non façonnés. Les réfractaires façonnés se présentent sous forme de briques de dimensions et de géométries variables, selon les utilisations auxquelles on les destine. Les réfractaires non façonnés servent au jointement des briques (ciments réfractaires), aux enduits et revêtements de surface réalisés par projection, ou à la construction et à la réparation de fours (pisés et bétons réfractaires).

3- Propriétés des réfractaires : 3-1 Propriétés physiques des réfractaires : 3-1-1 Porosité : la stabilité des réfractaires dépend de la porosité. Les pores dans des réfractaires peuvent être ouverts (c’est-à-dire ils sont communiqués à l’atmosphère) les pores à travers des produits réfractaires et les pores fermés. Pour cette raison on distingue 03 types de porosité : a- la porosité commune : est déterminée par le rapport entre le volume de tous les pores et celui du produit. b- la porosité apparente : est déterminée par le rapport entre le volume des pores ouverts et celui du produit. c- la porosité fermée : est déterminée par le rapport entre le volume des pores fermés et celui du produit. Plus grande est la porosité apparente, pire est la résistance des réfractaires à l’influence des laitiers et des métaux pénétrant par les pores à l’intérieur des produits.

3-1-2 Perméabilité aux gaz : s’il y a une différence entre la pression atmosphérique et celle dans l’espace du four, alors les gaz pourront passer par les pores à travers des matériaux réfractaires. 3-1-3 conductibilité de la chaleur : en général la conductibilité de la chaleur des réfractaires doit être basse. La conductibilité de la chaleur dépend de la nature de la matière de sa porosité et de sa température.

4- Propriétés fonctionnelles des réfractaires : 4-1 Réfractairite : la réfractairite est une propriété des matériaux pour conserver la solidité mécanique sous l’action de la haute température. La réfractairite dépend de la composition chimique des réfractaires et la présence des additions. 4-2 Résistance thermique : la résistance thermique est une capacité des réfractaires pour soutenir le changement brusque de la température sans démolissement. La résistance thermique est caractérisée par le nombre de rechange thermique, c’est-à-dire, par celui de réchauffages et refroidissements brusques. 4-3 Résistance mécanique : les matériaux réfractaires doivent avoir une bonne résistance mécanique puisque dans le service dans les fours ils sont mis au serrage et au frottement. 4-4 Stabilité à laitier : la stabilité des laitiers est une capacité pour résister à l’action des laitiers. Cette propriété dépend de la composition chimique des réfractaires et du laitier, de la porosité des matériaux et de la température. Tableau1 : caractéristiques des propriétés de quelques céramiques réfractaires : Matériau

Réfractaire acide (SiO2 + Al2O3) ˃ 95% SiO2 20 à 25% Al2O3 30 à 35% Al2O3 40 à 45% Al2O3 75 à 80% Al2O3 80 à 95% Al2O3

Réfractaire basique Magnésie naturelle (˃ 87% MgO) Magnésie marine (˃ 92% MgO) Chrome –magnésie chromite

Résistance à la compression à 20°C (MPa)

Réfractai rite (°C)

Masse volumique apparente (t/m3)

20 20 20 35 30 45

1700 1680 1700 1740 1830 1950

1,8 1,9 1,9 2,2 3 3,5

60

˃ 2000

3

30

˃ 2000

2,8

40 70

2000 1450

3 3,3

Exercice : Souvent utilisé dans la fabrication des céramiques, le kaolin, qui a pour formule chimique Al2O3.( SiO2)2.(H2O)2, subit une déshydratation complète au cours du frittage. Une pièce en kaolin est frittée à 1500 ºC et refroidie à la température ambiante (20 ºC). a) Quelles sont les phases en présence et leurs fractions respectives (en % massique) dans la pièce frittée ? Consultez le diagramme d’équilibre SiO2- Al2O3. Après frittage, on constate que cette pièce à 15 % de porosité. b) Quelle est la masse volumique ρ (en g/cm3) de cette pièce ? Pour diminuer le taux de porosité, on peut faire apparaître une certaine proportion de phase liquide au cours du frittage. Au refroidissement, cette phase liquide, qui a envahi les pores, se transforme en phase vitreuse colmatant ces derniers. Dans le cas présent, on supposera que seule la température de frittage peut être modifiée. c) Entre quelles températures minimale et maximale (en °C) doit-on effectuer le frittage pour qu’il y ait formation d’une phase vitreuse après refroidissement ? d) Quelle sera la proportion (en %m) de phase vitreuse obtenue après refroidissement ?

Solution a) Phases en présence et leurs fractions massiques après frittage de la pièce Au cours du frittage, il y a déshydrations du kaolin, c’-à-d perte de l’eau. La formule chimique du kaolin déshydraté est donc Al2O3.(SiO2)2. On constate donc que la composition molaire du kaolin déshydraté est égale à 33,3% mol de Al2O3 et de 66,7 % de SiO2 (voir figure en annexe). Sur le diagramme d’équilibre, ceci correspond à une composition massique en Al2O3 égale à 45 %, et en SiO2 égale à 55 %. À 1500 °C et pour cette composition, on est dans le domaine biphasé « SiO2 (cristobalite) + Mullite ». Il suffit alors d’appliquer la règle des bras de levier pour trouver la fraction massique de chacune de ces phases. phases SiO2 (cristobalite)

Mullite

Fraction en %

34,8 2 65,2 2

b) Masse volumique de la pièce Masse volumique théorique du kaolin déshydraté : c) Températures minimale et maximale de frittage

Pour qu’il y ait apparition d’une phase liquide au cours du frittage, il faut que la température soit Supérieure à la température du point eutectique du diagramme d’équilibre mais inférieure à la température du liquidus, sinon il aura fusion complète du kaolin1. La température minimale sera donc égale à 1596 °C et la température maximale égale à 1810 °C.

Tmin = 1596 1 °C Tmax = 1810 5 °C d) Proportion de phase vitreuse après refroidissement Si l’on suppose que la phase liquide se transforme en phase vitreuse, la proportion de celle-ci est donc égale à la proportion de liquide existant à la température eutectique. En appliquant la règle des bras de levier à 1595 °C et pour une composition massique de 45 % de Al2O3 , on obtient ainsi :

5- Exemple : contrôle d’une céramique réfractaire (silice) 5-1 Composition chimique et minéralogique : Dans le sable siliceux, le constituant de base est le quartz α. Le sable neuf quartzeux doit correspondre aux exigences suivantes : - % SiO2

% mini 98 ;

- % CaO + % MgO

0,5 – 1% au maxi ;

- % K2O + % Na2O

0,1 – 0,5% au maxi ;

- % Fe2O3 + % AL2O3

0,5% au maxi ;

Ces impuretés abaissent la refractairité de la silice. - Grosseur moyenne des grains 0,2 - 0,3 mm ; - Degré d’uniformité des grains 65 – 85% ; - matière en suspension (MS %) 0,5 - 2% au max ; - perte au feu 0,5% au maxi. Suivant le tableau ci-dessous la silice SiO2 peut être suivant les conditions de température et de pression, cristallisée sous forme de quartz α, β, de tridymite, ou de cristobalite.

Température Ambiante 573°C 867°C 1470°C 1730°C

Cristallographie de SiO2 quartz α quartz β tridymite cristobalite Silice amorphe

Dilatation 1,5% 3 – 5%

Il est intéressant d’étudier les transformations de phases, car les températures mises en jeu en fonderie de fonte et d’acier sont telles, qu’il y a transformation suivant les gradients de température du mouler. En fonction de la température, le quartz α se transforme en quartz β à partir de 573°C (anomalie bien connue de la dilatation de la silice). Cette transformation est réversible. Dilatation de 1,5%. Le quartz β se transforme ensuite en tridymite aux environs de 867° C.

A partir de 1470°C, le tridymite se transforme en cristobalite qui est une forme stable. Dilatation de 3 à 5%.

Dans tous les cas, il s’agit de silice cristallisée et non de silice amorphe, puisque le point de fusion n’a pas été dépassé.

5-2 Détermination de la Granulométrie et forme des grains : 5-2-1 Contrôle réception des sables : 5-2-1-1 Examen visuel : A la réception du sable, la première chose à faire est de vérifier si le sable est humide. Ceci peut se produire lors du transport du sable. On peut également vérifier visuellement la présence d’impuretés. 5-2-2 Granulométrie : La méthode généralement employée est la méthode AFS (Américan Foundrymen’s Sociéty). Cette méthode consiste à faire passer 100g de sable séché préalablement lavé afin d’éliminer les grains dont le diamètre est inférieur à 0,020mm ou ˂ 20μm, par vibration dans une série de 11 tamis superposés d’ouverture de mailles définies dont les dimensions des ouvertures de mailles sont décroissantes. Après le tamisage, on obtient le résidu du sable dans chaque tamis et dans la cuve.

On pèse ces résidus et puis on détermine les caractéristiques granulométriques du sable.

Tableau N°1 : Cas d’exemple : Analyse granulométrique de la silice de chlef (traité) Tamis en ordre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ouverture de maille en mm 1,4 1 0,710 0,5 0,355 0,250 0,2 0,180 0,125 0,09 0,063 Fond

Refus de criblage en % 0,750 10,300 49,100 26,100 7,500 4,900 0,700 0,500 0,150

Coefficient multiplicateur 3 6 9 20 30 40 53 65 105 165 210 300

produit

100

-

4938,8

total

15 309 1964 1383,3 487,5 514,5 115,5 105 45

5-2-2-1 Détermination de la fraction basique : La fraction basique du sable est la somme maximale des résidus dans trois tamis voisins. 10 ,300 (a) 49,100

FB = 85,5%

26,100 (b) 5-2-2-2 Détermination de la catégorie : Le sable est de la catégorie b, le résidu du sable dans le tamis inferieur extrême de la fraction basique est plus grand par rapport au résidu du sable dans le tamis supérieur extrême. 5-2-2-3 Détermination du groupe de sable : Le groupe du sable est déterminé d’après le numéro du tamis moyen de la fraction basique. En fonction de la grosseur des grains de la fraction basique, les sables sont divisés en 08 groupes universels représentés dans le tableau N°2. Numéro des tamis de la fraction basique 0,710 – 0,5 – 0,355 0,5 – 0,355 – 0,250 0,355 – 0,250 – 0,2 0,250 – 0,2 – 0,180 0,2 – 0,180 – 0,125 0,180 – 0,125 – 0,09 0,125 – 0,09 – 0,063 0,09 – 0,063 - fond

Indication du groupe 0,5 0,355 0,250 0,2 0,180 0,125 0,09 0,063

Dénomination du groupe du sable Gros Très grand Grand Moyen Fin Très fin Mince poussiéreux

Donc d’après le tableau, il s’agit du sable de groupe grand. 5-2-2-4 Détermination de la structure granulaire : Si la quantité du sable se trouvant dans les 03 tamis voisins est supérieure à 70%, on dit que le sable à une structure granulaire concentrée, si cette quantité est entre 60 à 70%, on dit que la structure est étalée. Si cette quantité est inférieure à 60%, on dit que le sable à une structure très étalée et dispersée. 5-2-2-5 Détermination de l’indice de finesse (AFS) : C’est un chiffre conventionnel qui a cependant l’avantage d’indiquer numériquement la prédominance des grains les plus nombreux d’un sable étudié. L’indice de finesse est calculé selon la formule suivante :

AFS = Σ ai

× ri / Σ ri

ri : le résidu du sable dans chaque tamis (voir tableau N°1). ai : le coefficient multiplicateur pour chaque tamis (voir tableau N°1). Donc

AFS = 4938,8 / 100 = 49 AFS

Relation entre indice de finesse et dimensions moyennes des grains en mm

AFS ˂ 50 50 à 70 40 à 70 70 à 100 100 à 200 100 à 140 140 à 200 140 à 200 140 à 200 140 à 200

Caractéristiques du silice Dimension moyenne des grains en mm 0,255 min 0,255 à 0,180 0,360 à 0,180 0,180 à 0,125 0,125 à 0.060 0,125 à 0,085 0,085 à 0,060 0,085 à 0,060 0,085 à 0,060 0,085 à 0,060

5-2-2-6 Détermination du diamètre moyen des grains dm et le degré d’uniformité : Sont déterminés à l’aide de la courbe des valeurs cumulées de la composition granulométrique du sable. Cette courbe est construite d’après les coordonnées suivantes :

- l’axe des abscisses – le logarithme décimal de la grandeur des mailles des tamis. - l’axe d’ordonnées la quantité du silice (en%) qui pénètre à travers le tamis envisagé (qui se trouve dans des tamis inferieurs par rapport au tamis envisager). Nous traçons une horizontale du point 50% jusqu’à la courbe S, ensuite nous abaissons une perpendiculaire sur l’axe des abscisses, ainsi nous déterminons le diamètre moyen égal à 0,26mm. Pour la détermination du degré d’uniformité C on calcule d’abord 2/3 dm et 4/3 dm. Puis on détermine Log2/3 dm et Log4/3 dm et on établit ces points sur l’axe des abscisses, on rétablit deux perpendiculaires jusqu’à la courbe et puis on trace 2 lignes horizontales jusqu’à l’axe d’ordonnées, on obtient 2 points A et B (voir figure), et on calcule le degré d’uniformité DU. DU% = A% - B%

4/3 × 0,26 = 0,34mm 2/3 × 0,26 = 0,17mm DU = 83%

5-2-3 Détermination de la morphologie des grains : La forme des grains rencontrée dans les carrières est généralement entre ronde et angulaire. La surface des grains doit être entre lisse, vitreuse, et rugueuse. Des surfaces fortement crevassées ont pour conséquence une surconsommation du liant, en réduisant, en même temps les propriétés du sable. 5-2-4 Impuretés (matière de suspension MS%): On peut déterminer d’abord la teneur en éléments inferieurs à 20μm. Par définition, on parle d’argile pour cette fraction. En fait, la présence d’argile est peu importante et il s’agit généralement de poussières de silice ou d’oxydes métalliques 5-2-5 Perte au feu: La perte au feu doit être inférieure à 1%, des pertes au feu plus élevées indiquent la présence des substances nocives, par exemple : des substances organiques.

Chapitre 3 : Combustion dans les fours industriels 1-Définition : La combustion est une réaction chimique d’oxydation qui a lieu lors de la combinaison entre l’oxygène (comburant) et une matière combustible (carburant). Cette réaction produit essentiellement un grand dégagement de chaleur (réaction exothermique).

Combustible + Comburant

Gaz + fumées + chaleur + lumière

Les produits de combustion s’appellent aussi gaz brûlés ou fumées. Le développement de la société industrielle moderne et la sauvegarde de l'environnement se fondent sur la maîtrise de cette réaction de combustion.

Dans un phénomène de combustion, les corps en présence sont les suivants : LE COMBUSTIBLE LE COMBURANT LE PRODUIT DE COMBUSTION Les combustibles sont des corps susceptibles de se combiner à l’oxygène par une réaction d’oxydation exothermique. L’oxydation doit être assez vive pour se poursuivre normalement après amorçage. 2- Les Comburants : Un comburant est un corps chimique qui a pour propriété lors d’un mélange avec un combustible, de provoquer et d’entretenir la combustion. Les comburants les plus fréquemment utilisés sont : l’air qui comprend principalement de l’oxygène, de l’azote, de la vapeur d’eau et du CO2, et le dioxygène ( O2 ) appelé plus communément l’oxygène, contenu dans l’air ambiant que nous respirons au quotidien. Constitution de l’air ambiant :

3- Les Combustibles : On appelle combustible des combinaisons de carbone qui en brulant dégagent une forte quantité de chaleur. Tous les combustibles sont d’origine organique. D’après son état physique le combustible se présente sous forme solide, liquide, gazeuse et d’après le mode d’obtention on distingue les combustibles naturels et artificiels. Il existe trois familles de combustibles: SOLIDE / LIQUIDE / GAZEUX Etat physique

solide

Liquide

Mode Naturel Bois, tourbe, lignite (houille brune), houille anthracide, schistes

Pétrole

Artificiel Charbon de bois, coke de tourbe et de houille en poudre, anthracide thermique, etc. Essence, mazoute (ou fuel), alcool, goudron de houille, etc. Gaz d’éclairage, gaz de

gazeux

Gaz naturel

coke, gaz de gazogène, etc.

3-1 : Les combustibles solides : Tous les combustibles solides sont d'origine végétale. a- Le bois : Encore largement utilisé dans le monde sous sa forme brute, le bois est par ailleurs un des facteurs de la désertification surtout dans les zones subsahariennes. b- Le charbon : Désigne les combustibles solides résultant de la décomposition et de la fossilisation de la végétation. Selon leur degré d'évolution, et leur teneur en carbone et en eau, on distingue : La tourbe (une matière encore très humide et au pouvoir calorifique peu élevé, résultat d'une décomposition sommaire) le lignite et l'anthracite. 3-2 : Les combustibles liquides : Les combustibles liquides, voire gazeux, proviennent généralement du pétrole qui est un mélange d'hydrocarbures. C’est-à-dire de composés à base de carbone C et d'hydrogène H auxquels s'ajoutent essentiellement du soufre S, de l'oxygène O et de l'azote N. Les hydrocarbures sont obtenus par raffinage de pétrole brut extrait du sous-sol. Comment le pétrole s’est-il formé ? Tout comme le gaz naturel et le charbon, il s’est formé à partir de la lente décomposition des vastes forêts qui couvraient le globe jusqu’à l’ère primaire, forêts qui ont été enfouies dans le sous-sol ou submergées lors de la période carbonifère, il y a environ 300 millions d’années. D’où l’expression d’énergie fossile qu’on emploie pour désigner cette source d’énergie. 3-3 : Les combustibles Gazeux

3-3-1 : Les Types de Combustion : Le gaz de combustion est de deux types : a- gaz naturel : Le gaz naturel est un combustible fossile présent naturellement sous forme gazeuse dans les roches poreuses du sous-sol. Utilisé comme source d’énergie, le gaz est composé d’hydrocarbures : principalement du méthane (CH4). Le gaz naturel est composé de deux groupes : -

Le groupe type H dit des gaz à haut pouvoir calorifique ou G20, tels que ceux d’Algérie, de Norvège, de Russie, dont le PCS est de l’ordre de 11 à 12,5 KWh/m3(n).

-

Le groupe type B ou G25 dit des gaz à bas pouvoir calorifique, aussi appelé groupe L, tels que ceux de pays bas dont le PCS est de l’ordre de 10 KWh/m3(n).

Le PCS est l’énergie dégagée par la combustion d’un 1m3de gaz CH4. b- gaz de pétrole liquéfiés (GPL) : Il existe deux types de gaz GPL : Les GPL sont des mélanges d’hydrocarbures légers, essentiellement du propane (C3H8) ou G31 dont le PCI est de l’ordre de 32,5 KWh/m3(n). Et du butane (C4H10) ou 3B dont le PCI est de l’ordre de 25,4 KWh/m3(n). Ils sont issus du raffinage du pétrole pour 40 % et du traitement du gaz naturel pour 60 %. Leurs caractéristiques leur permettent d’être stockés à température ambiante sous forme liquide. 3-3-2 : Définition m3(n) normalisée : La norme mètre cube normal, de symbole m3(n), est une unité de mesure de quantité de gaz qui correspond au contenu d'un volume d'un mètre cube, pour un gaz se trouvant dans les conditions normales de température et de pression (0°C et 101 3 mbar) ou CNTP ( conditions normales de température et de pression). m3(n) normalisée es fonction de deux variables : a- Fonction de la Température : Exemple de la notion de m3 normalisée d’un gaz type H dont le PCI est de l’ordre de 10,7 à 12,8 KWh/m3(n). Considérant un 1m3 de gaz type H à 10°C, lorsqu’on chauffe le gaz de 10 à 20°C, il se dilate, les molécules de gaz sont plus distantes les uns des autres, c’est-à-dire j’aurai moins de molécules, donc moins de réactions chimiques, et donc moins de matières à brulés. A cet effet le PCI diminue. On peut conclure que le PCI est fonction de la température du gaz. Plus la température est haute plus le PCI est faible. a- Fonction de la Pression : Considérant un 1m3 de gaz type H, lorsque je comprime le gaz de 900 mbar à 1100 mbar, les molécules de gaz se rapprochent les uns des autres, c’est-à-dire j’aurai plus de molécules, donc plus de réactions chimiques, et donc plus de matières à brulés. A cet effet le PCI augmente. On peut conclure que le PCI est fonction aussi de la pression du gaz. Plus la pression est haute plus le PCI est grande. Le gaz est donc est très sensibles de ces deux variables. Si on s’écarte de ces deux valeurs (0°C et 101 3 mbar) le PCI change.

3-3-3 Réactions de combustion :

Combustible + comburant → produits de combustion La combustion s’accompagne d’un dégagement de chaleur : c’est un phénomène exothermique. 3-3-3-1 Combustion du méthane CH4 : Le méthane CH4, c’est le gaz naturel. En métallurgie, il est utilisé dans les opérations pyrométallurgiques.

CH4

+

2O2 →

CO2 + 2H2O

réaction équilibré

Une molécule de méthane va réagir avec deux molécules d’oxygène pour donner une molécule de dioxyde de carbone et deux molécules de vapeur d’eau. 3-3-3-2 Combustion du propane C3H8 :

C3H8

+

5O2 → 3CO2 + 4H2O

réaction équilibré

3-3-3-3 Combustion du butane C4H10 :

C4H10 2C4H10

+

13/2O2 → 4CO2 + 5H2O

+

réaction équilibré ou

13O2 → 8CO2 + 10H2O

3-3-4 Air de combustion : On va déterminer le besoin en air pour la combustion du gaz naturel et le volume des fumées dégagées.

3-3-4-1 Combustion du méthane :

CH4

+

2O2 →

CO2 + 2H2O

C’est de l’oxygène pur, mais on réalité la combustion se fait avec de l’air. L’air est constitué de 4/5 N2 ou 80% et 1/2 O2 ou 20% c’est-à-dire 4 fois plus d’azote que d’oxygène. Donc il faut le prendre en compte. En termes de molécules :

CH4 + 2O2 + 8N2 →

CO2 + 8N2 + 2H2O

Le diazote ne participe pas à la combustion. Les fumées : on distingue deux formes de fumées : - fumées sèches (CO2 + 8N2) ;

- fumées humides (CO2

+ 8N2 + 2H2Ovapeur d’eau)

En termes de volumes :

1m3CH4 + 2m3O2 + 8m3N2 →

1m3CO2 + 8m3N2 + 2m3H2O

Pour une bonne combustion 1m3CH4 consomme 10m3air avec 9m3 de fumées sèches et 11m3 de fumées humides dégagées. On peut conclure qu’à partir des équations chimiques, on peut dimensionner approximativement les besoins en air (le volume d’air nécessaire), et le volume de fumées dégagés. Et de cela découle l’importance de la ventilation des chaufferies et de tous les appareils de combustion (bruleurs), de façon à amener suffisamment d’air pour avoir une bonne combustion, et l’importance fumées dégagés. 3-3-4-2 Combustion du propane : En termes de molécules :

C3H8

+

5O2 + 20 N2 → 3CO2 + 20 N2 + 4H2O

En termes de volumes :

1m3C3H8 + 5m3O2 + 20m3 N2 → 3m3CO2 + 20m3N2 + 4m3H2O Pour une bonne combustion 1m3 C3H8 consomme 25m3air avec 23m3 de fumées sèches et 27m3 de fumées humides dégagées. 3-3-4-3 Combustion du butane : En termes de molécules :

C4H10 + 13/2O2 + 26 N2 → 4CO2 + 26 N2 + 5H2O En termes de volumes :

1m3C4H10 + 6,5m3O2 + 26m3N2 → 4m3CO2 + 26m3 N2 + 5m3H2O Pour une bonne combustion 1m3C4H10 consomme 32,5m3air avec 30m3 de fumées sèches et 35m3 de fumées humides dégagées.

3-3-5 Analyse de la combustion réelle : La combustion apparait sous la forme d’une flamme constituée par le volume gazeux dans lequel s’effectuent des réactions chimiques d’oxydation. Il existe quatre types de combustion :    

La combustion stœchiométrique ou combustion théorique ; La combustion complète en excès d’air ; La combustion complète en défaut d’air ; La combustion incomplète ;

3-3-5-1 La combustion stœchiométrique ou combustion théorique :

CH4

+

2O2 →

CO2 + 2H2O

C’est la combustion produite par 1 m3(n) de gaz associe à un volume d’air stœchiométrique. Tout le carbone et tout l’hydrogène sont oxydés et tout l’oxygène de l’air comburant a été utilisé. Les produits de combustion contiennent seulement :   

Du dioxyde de carbone ; De la vapeur d’eau ; De l’azote

Dans ce cas, le volume des produits de combustion est minimal. Ce type de combustion est difficile à réaliser dans la pratique, car il nécessite de fournir au bruleur l’air et le gaz très rigoureusement dans les proportions stœchiométrique. De plus, tout manque d’homogénéité risque d’entrainer une combustion incomplète. Le dégagement de chaleur est alors maximum Dans la réalité, on ne pourra jamais apporter pour chaque molécule du méthane deux molécules d’oxygène. Soit on apportera plus soit on apportera moins. Donc ce qui nous intéresse c’est la combustion réelle : les 03 cas restants ci-dessus : 3-3-5-2 La combustion incomplète en défaut d’air (manque d’air) : Combustion réductrice

CH4

+

O2 →

CO2 + H2O + H2 + CO

C’est la combustion donnée par 1 m3(n) de gaz associé à un volume d’air inferieur à l’air stœchiométrique. On trouve dans les produits de combustion : 

Les imbrulés (CO, H2) ;



l’azote ; dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau.

Ce type de combustion réduire les performances du système, plus le dégagement mortel du CO. 3-3-5-3 La combustion complète en excès d’air : Combustion oxydante

CH4

+

3O2 →

CO2 + H2O + O2

C’est la combustion donnée par 1 m3(n) de gaz associé à un volume d’air supérieur à l’air stœchiométrique. Pour chaque m3 de gaz, une partie de l’air associé, égale à l’air stœchiométrique, sert à assurer l’oxydation complète du carbone et de l’hydrogène. Le reste, l’air en excès, ne participe pas à la combustion et se retrouve intégralement dans les produits de combustion qui comprennent :  Du dioxyde de carbone ;  De la vapeur d’eau ;  De l’oxygène ;  De l’azote. Pas d’imbrulés (CO, H2) dans les fumées. Ce type de combustion est le plus courant. C’est une combustion complète. 3-3-5-4 La combustion incomplète : La combustion est incomplète si 1 m3(n) de gaz est associé à un volume d’air quelconque et, on raison de conditions défavorables (mauvaise réglage de la machine), une partie du gaz ne participe pas à la combustion. Celle-ci se caractérise par la présence simultanée d’oxygène et d’imbrulés (CO, H2) dans les produits de combustion.

→ CO2 + H2O + O2 + H2 + CO

3-3-6 Le Diagramme d’oxydation ou Diagramme d’OSTWALD :

Pour caractériser facilement la qualité de la combustion d’une installation, on mesure les taux du CO2 et le taux O2 dans les fumées, à l’aide d’un analyseur de fumées. Ensuite, le diagramme permet d’obtenir en fonction du % CO2 mesuré et du % O2 mesuré : 1. Le type de combustion réelle 2. Le % d’excès d’air ou de défaut d’air 3. Le % CO (s’il y a lieu)

Il est défini pour un combustible donné, l’axe des abscisses représente le % O2 et celui des ordonnées représente le % CO2. Il comporte en général :  La droite stœchiométrique (combustion théorique), c’est la courbe zéro (ni excès d’air ni défaut d’air.  La droite des combustions complètes (%CO = 0%) graduée en excès d’air.  Le point représentatif de la combustion neutre (%O2=0% et %CO = 0%) pour %CO2max = 11,8%. Il faut essayer de se rapprocher de ce point pour limiter le maximum des teneurs des imbrulées.

Exemple N°1: Vous effectuez une analyse de combustion sur une chaudière au gaz. Vous relevez: %CO2 = 10%. %O2 = 3%. Vous devez: 1. Placer le point désignant l’analyse de combustion sur le diagramme d’Ostwald 2. Calculer l’excès ou le défaut d’air (en %). 3. Déterminer le facteur d’air N 4. Calculer les imbrulées (en %). 5. Déterminer le type de combustion.

Exemple N°2: Vous effectuez une analyse de combustion sur une chaudière au gaz. Vous relevez: %CO2 = 8,5%. %O2 =4,5 % Vous devez: 1. Placer le point désignant l’analyse de combustion sur le diagramme d’Ostwald. 2. Calculer l’excès ou le défaut d’air (en %). 3. Déterminer le facteur d’air N. 4. Déterminer le type de combustion. 5. Déterminer le taux de monoxyde de carbone et le taux de l’hydrogène. Exemple N°3: Vous effectuez une analyse de combustion sur une chaudière au gaz. Vous relevez: %CO2 = 7%. %O2 =2,5 % Vous devez: 1. Placer le point désignant l’analyse de combustion sur le diagramme d’Ostwald. 2. Calculer l’excès ou le défaut d’air (en %). 3. Déterminer le facteur d’air N. 4. Déterminer le type de combustion. 5. Déterminer le taux de monoxyde de carbone et le taux de l’hydrogène.

Solution 1 : 1- le point de combustion est sur la droite de combustion complète (le % imbrulées =0). 2- la quantité d’excès d’air = 0,14 ou 14%. 3- d’excès d’air = n - 1→ n = 0,14 + 1 = 1,14. C’est-à-dire que 1m3de CH4 consomme 11,14 m3 au lieu de 10m3 théorique. 4- le % des imbrulées = 0. 5- combustion complète. Solution 2 : 1- le point de combustion est toujours en excès d’air.

2- la quantité d’excès d’air = 0,2 ou 20%. 3- d’excès d’air = n - 1→ n = 0,2 + 1 = 1,2. C’est-à-dire que 1m3de CH4 consomme 11,20 m3 au lieu de 10m3 théorique. 4- le % des imbrulées CO / CO2 = 0,1 → CO = 0,1 * CO2 = 0,1 * 8,5 = 0,85%. H2 / CO2 = 0,08 → H2 = 0,08 * CO2 = 0,08 * 8,5 = 0,68%. 5- combustion incomplète. Solution 3 : 1- le point de combustion est en défaut d’air. 2- le manque d’air = 0,1 ou 10%. 3- d’excès d’air = n - 1→ n = 0,1 + 1 = 1,1. C’est-à-dire que 1m3de CH4 consomme 11,10 m3 au lieu de 10m3 théorique. 4- le % des imbrulées CO / CO2 = 0,3 → CO = 0,3 * CO2 = 0,3 * 7 = 2,1%. H2 / CO2 = 0,28 → H2 = 0,28 * CO2 = 0,28 * 7 = 1,96%. 5- combustion incomplète.

3-3-7 Les Pouvoirs Calorifiques : Le pouvoir calorifique d’un combustible est la quantité de chaleur dégagée par la combustion complète de 1Kg de combustible solide (liquide), ou 1m3 de combustible gazeux, sous la pression atmosphérique normale, de l’unité de combustible, celui-ci ainsi que les produits de combustion étant à 0 °C.  Notation : PC  Unité : [kWh/m3(n) de combustible] ou [kJ/m3(n) de combustible]  Remarque : (n) signifie que toutes les réactions se produisent dans les conditions normales de température et de pression. 3-3-7-1 PCI : Le pouvoir calorifique est dit inférieur (PCI) quand l’eau résultant de la combustion de l’hydrogène et des hydrocarbures est supposée à l’état de vapeur dans les produits de combustion.

CH4

+

2O2 →

CO2 + 2H2Ovapeur d’eau

L’énergie dégagée par cette combustion, est uniquement le PCI = 10,4 kWh/m3(n). 3-3-7-2 PCS :

Le pouvoir calorifique est supérieur (PCS) quand cette eau (vapeur d’eau) de combustion est ramenée à le transformer à l’état liquide dans les fumées.

CH4

+

2O2

→

CO2 +

2H2Oliquide

On se souvient que eau liquide → eau vapeur, ce e transforma on absorbe de l’énergie, c’est la chaleur latente de vaporisation. L’opération inverse eau vapeur→ eau liquide, cette transformation restitue de l’énergie, c’est la chaleur latente de condensation. Donc PCS = PCI + chaleur latente de condensation = 11,5 kWh →Lv = PCS - PCI = 11,5 – 10,4 = 1,1 kWh, c’est-à-dire l’énergie récupérée par la condensation.

Chapitre 4 : Classification de fours 1.1. Définition : Un four est un outil de production destiné à élaborer ou transformer des matériaux grâce aux transferts thermiques entre une source de chaleur et la matière à traiter. De façon particulière, les fours céramiques sont des ouvrages de maçonnerie destinés à porter une matière (les briques en terre cuite, les tuiles, les cœurs céramiques, etc.) à de très hautes températures pour opérer une transformation physique ou chimique. 1.2. Classification : Les fours sont classés suivant le procédé de chauffage, la manutention des produits traités, le niveau de température et suivant le combustible utilisé. 1.2.1. Classification suivant le mode de chauffage En fonction du procédé de chauffage, on distingue les fours à chauffage directs et les fours à chauffage indirects. Le critère est ici le contact entre le produit et les gaz issus de la combustion. 1.2.1.1. Fours à chauffage direct Dans les fours à chauffage direct, il y a contact entre les gaz issus de la combustion et les produits à chauffer. Du point de vue thermique, cela entraîne qu’une partie du transfert de chaleur s’effectue par convection . 1.2.1.2. Four à chauffage indirect Au niveau des fours à chauffage indirect, l’interaction entre les gaz de combustion et les produits n’existe plus. Par contre, il s’introduit une résistance supplémentaire au transfert de chaleur qui doit se faire par conduction au travers de la paroi protectrice, puis par rayonnement et éventuellement par convection vers la charge. Le problème technologique est alors la tenue de cette paroi qui est portée à haute température et est au contact de la flamme et/ou des gaz à haute température. 1.2.2. Classification suivant la manutention des produits traités Dans la manutention des produits traités, on distingue les fours continus et les fours discontinus. 1.2.2.1. Fours continus Dans un four continu (encore appelé four tunnel ou four à passage), le produit à chauffer entre à une extrémité et en ressort à l’autre, c’est -à-dire que l’enfournement et le défournement sont mis en œuvre pendant le fonctionnement du four.

1.2.2.2. Fours discontinus Dans un four discontinu (ou four intermittent ou périodique), le produit à chauffer est immobile dans le four, autrement dit, il est chargé et déchargé (enfourné et défourné) au même endroit. Pour ces types de four, le foyer doit être éteint pendant le déchargement et le rechargement du four. La différence dans la manutention entraîne des différences notables du point de vue thermique. Dans un four continu, un point du four sera toujours(ou à peu près) à la même température tandis que dans un four discontinu la température en un point donné du four évoluera en fonction du cycle de chauffage que l’ on veut faire subir au produit. 1.2.3. Classification suivant le niveau de température Par rapport au niveau de température, les fours sont soit à haute température ou soit à basse température. La classification est ici plus arbitraire car une même température peut être considérée comme haute dans un type d’activité et basse dans une autre activité. Même si cette limite est un temps soit peu arbitraire, elle n’en est pas moins réelle. 1.2.3.1. Fours à haute température Les fours à haute température sont en particulier les fours de sidérurgie, de verrerie, de cimenterie. La température que l’on veut obtenir sur le produit dépasse, et parfois nettement, 1200 °C. Le transfert de chaleur s’y fait essentiellement par rayonnement de la flamme et des gaz issus de la combustion. 1.2.3.2. Fours à basse température Il s’agit des fours de traitement thermique de métallurgie, les fours de revêtement de surface et les fours pour les métaux non ferreux. La température que l’on veut obtenir sur le produit dépasse rarement 700 °C, et est parfois sensiblement inférieure. C’est également le cas des zones de convection des fours de l’industrie du pétrole et de la chimie. Le transfert de chaleur s’y fait essentiellement par convection de gaz transparents. 1.2.4. Classification suivant le combustible utilisé On trouvera dans le domaine des fours industriels, avec plus ou moins d’importance selon les activités, toutes les formes d’énergie : - des fours électriques : il s’agit des fours à résistances (effet Joule), à arcs, à induction, à électrodes submergées, etc. ; - des fours à gaz ; ils utilisent le gaz naturel, mais aussi le gaz de cokerie, le gaz de raffinerie, le gaz de haut-fourneau, etc. ; - des fours à combustibles liquides : ils utilisent le fuel lourd, mais aussi le gazole, le naphta, etc.; - des fours à combustibles solides : ils utilisent les charbons ou le coke de pétrole (généralement sous forme pulvérisée), mais aussi les déchets divers.

1.3. Structure des fours En général, un four est constitué : - d’une partie inférieure, la sole, qui est la partie réfractaire horizontale sur laquelle on place les produits à cuire. Elle est en quelque sorte le« plancher » du four et peut être parfois inclinée ; - d’une partie supérieure, la voûte qui peut avoir des formes diverses : plate, cintrée, avec des rampants, suspendue. La voûte est en contact avec les produits de combustion et souvent avec la flamme. Elle joue un rôle essentiel dans le transfert de chaleur en renvoyant, par rayonnement sur les produits, l’énergie qu’elle reçoit de la flamme; - de murs verticaux comportant en général plusieurs épaisseurs de nature différente et faisant la liaison entre la voûte et la sole ; - d’un système de chauffage (brûleurs ou résistances électriques) généralement accroché aux parois mais dans certains cas, à la voûte ou à la sole. Les matériaux constituants les parois, la sole et la voûte sont choisis en fonction de leur faible conductivité thermique, mais également en fonction de leur résistance mécanique. Ils sont également choisis pour leur compatibilité avec l’atmosphère de l’enceinte et avec le produit traité. Comme il est difficile de trouver des matériaux satisfaisant à toutes ses conditions, des parois composées de plusieurs couches sont souvent utilisées. L'utilisation de la brique réfractaire permet de rendre le four plus efficace énergétiquement, et de mieux contrôler et de lisser les variations de sa température interne. 1.4. Composants des fours Les composants annexes du four sont essentiellement les brûleurs, la cheminée (conduit de récupération des fumées), la tuyauterie, les systèmes de récupération de chaleur. 1.4.1. Les brûleurs Les brûleurs sont les organes qui assurent la libération de l’énergie de combustion et la distribution des flux thermiques dans le four, par la mise en contact du combustible et du comburant. Ils permettent de déterminer les zones de préchauffe, de chauffe et d’égalisation grâce à la distribution de leur puissance dans chaque zone. Le brûleur a pour rôle primordial dans la conception, la construction et le fonctionnement des fours de :  fournir l’énergie thermique au four et à la charge ;  préparer la mise en contact du combustible et du comburant dans les proportions choisies;  réaliser la combustion de ce mélange dans les conditions optimales ;  provoquer la circulation des combustibles brûlés favorisant l’égalisation des températures dans l’enceinte ;  créer une liaison entre le casing extérieur du four et les parois en réfractaire qu’il traverse, et entraîne de ce fait, un point délicat dans la construction. Il a donc un rôle déterminant dans la qualité de la combustion, et par suite dans l'émission de polluants ou d'imbrûlés en plus ou moins grande quantité dans les fumées.

Le choix des brûleurs est un compromis entre les contraintes d’implantation, les flux de chaleur, les variations de ces flux pour les divers cas de production envisagés et les coûts d’installation et de maintenance. Il existe de nombreux types de brûleurs, certains spécifiques à un seul type de four ou/et à un seul combustible, d’autres à vocation plus large. Suivant son emplacement, on distingue : 

   

Les brûleurs frontaux orientés vers l’enfournement ou vers le défournement (flammes inversées). Leur impulsion est adaptée dans le but d’obtenir une recirculation maximale de fumées ; Les brûleurs latéraux (de type conventionnels ou de type à flux modulable) utilisés de part et d’autres de la charge ; Les brûleurs à flamme plate ou brûleurs de voûte. Selon le mélange des réactifs, les brûleurs sont classés en deux types à savoir : Les brûleurs à pré-mélange où le mélange entre le combustible et le comburant se fait avant son introduction dans le four ; Les brûleurs à flamme de diffusion où le mélange entre réactifs se fait au nez (sortie) du brûleur. Suivant le type de combustible, on distingue les brûleurs à solide, les brûleurs à liquide et les brûleurs à gaz.

EXERCICE : Dans un four MARTIN, on traite 100 tonnes d’une fonte contenant 3,4 % de carbone et 1,8% de silicium. Déterminer la masse d’oxyde ferrique Fe2O3 qu’il conviendrait d’utiliser pour obtenir un affinage théorique parfait ( il se forme les oxydes de formules (CO) et (SiO2) et l’oxyde ferrique est réduit en fer. Données : M(Fer) = 56g ; M(O) = 16g ; M(C) = 12g ; M(Si) = 28g ;

EXERCICE : Dans un four MARTIN, on traite 100 tonnes d’une fonte contenant 3,4 % de carbone et 1,8% de silicium. Déterminer la masse d’oxyde ferrique Fe2O3 qu’il conviendrait d’utiliser pour obtenir un affinage théorique parfait ( il se forme les oxydes de formules (CO) et (SiO2) et l’oxyde ferrique est réduit en fer. Données : M(Fer) = 56g ; M(O) = 16g ; M(C) = 12g ; M(Si) = 28g ;

EXERCICE : Dans un four MARTIN, on traite 100 tonnes d’une fonte contenant 3,4 % de carbone et 1,8% de silicium. Déterminer la masse d’oxyde ferrique Fe2O3 qu’il conviendrait d’utiliser pour obtenir un affinage théorique parfait ( il se forme les oxydes de formules (CO) et (SiO2) et l’oxyde ferrique est réduit en fer. Données : M(Fer) = 56g ; M(O) = 16g ; M(C) = 12g ; M(Si) = 28g ;

EXERCICE : Dans un four MARTIN, on traite 100 tonnes d’une fonte contenant 3,4 % de carbone et 1,8% de silicium. Déterminer la masse d’oxyde ferrique Fe2O3 qu’il conviendrait d’utiliser pour obtenir un affinage théorique parfait ( il se forme les oxydes de formules (CO) et (SiO2) et l’oxyde ferrique est réduit en fer. Données : M(Fer) = 56g ; M(O) = 16g ; M(C) = 12g ; M(Si) = 28g ;