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    Bilan thermique du broyeur à boulets              
                             
      1 Introduction:                  
        - Il est bien connu que la plus grande partie de l'énergie introduite dans un broyeur à boulets est convertie en chaleur.  
        - Seulement environ 5% de cette énergie est utilisée pour broyer la matière à la finesse requise.    
        - En conséquence, cette chaleur peut induire des températures très élevées à l'intérieur du broyeur à ciment.  
        - Ces températures peuvent affecter le processus de broyage si elles atteignent une certaine limite.    
        - Par conséquent, il est important de faire le bilan thermique de l'installation afin de résoudre les problèmes éventuels.  
      2 Principe:                  
        - Pour tous les bilans thermiques, il doit y avoir un équilibre entre ce qui entre à l'intérieur et ce qui sort du système.  
        - Bien sûr, c'est également le cas pour le bilan thermique du broyeur à boulets.        
        - Ce principe est illustré ci-dessous:              
         
     
               
                     
                     
                     
                     
                     
                     
                     
                     
                     
      3 Les 3 paramètres de base:                
        - Indépendamment des caractéristiques et des données de production de l'installation que nous devons connaître,  
          le bilan thermique tourne principalement autour de 3 valeurs:          
      3.1 Température du ciment à la sortie du broyeur:            
        - Il est généralement admis qu'au-delà de 105-110 degrés centigrades, des réactions indésirables au processus de broyage
          peuvent avoir lieu.                
          Cela peut également affecter la qualité du ciment.            
        - Ces réactions sont les suivantes:              
          * Modification du phénomène de déshydratation du gypse qui peut causer une fausse prise du ciment (appelée false set
          en anglais).                  
          * Agglomération des particules de ciment dûe aux charges électrostatiques et qui provoque le coating (sorte d'enrobage)
          sur ​​les boulets et blindages.              
        - La température exacte qui ne doit pas être dépassée varie d'un cas à l'autre.        
          Cela dépend du type de circuit, des propriétés de la matière, de la température ambiante, de la finesse requise,  
          de l'efficacité de séparation, de la charge de boulets ... etc          
        - Nous estimons que 105 °C est une bonne référence à ne pas dépasser.        
      3.2 Ventilation du broyeur:                
        La ventilation répond à 3 objectifs:              
        - Assurer le refroidissement du broyeur et de la matière          
        - Dépoussiérer le broyeur                
        - Enlever les particules fines et très fines du broyeur            
        Refroidissement du broyeur:              
        - Un bon refroidissement du broyeur et de la matière à l'intérieur du broyeur est nécessaire pour maintenir une température
          de fonctionnement adéquate.              
        - La température de référence est celle de la matière à la sortie du broyeur (voir ci-dessus).      
        Problème de coating:                
        - Le coating est une agglomération de matière sur le blindage et/ou sur les boulets. Il est dû aux forces de cohésion  
          superficielle et les forces générées par l'électricité statique.           
        - Le coating est un facteur de perte de rendement qui peut être très important (jusqu'à 30%) parce que:    
          * Le coating perturbe le classement des boulets (jusqu'à avoir un classement inverse) en cas de blindage classant.  
          * Le coating réduit également le rendement d'attrition des petits boulets qui ne sont pas plus en contact avec la matière
          et entre eux.                
        Dépoussièrage du broyeur:                
        - Cette fonction semble être évidente si nous voulons éviter l'accumulation de poussière dans l'ensemble du système.  
        Valeurs usuelles de ventilation:              
        - Lorsque nous voulons définir la ventilation nécessaire dans une installation de broyage, nous l'exprimons en termes de
          vitesse d'air dans la section libre du broyeur, à savoir: la vitesse de l'air en m/sec.      
        - Les valeurs de référence qui sont généralement admises sont réparties en deux cas et sont les suivantes:    
          Circuit ouvert: vitesse d'air de 0,8 m/s et 1,2 m/sec.          
          Circuit fermé: vitesse d'air entre 1 m/s et 1,5 m/sec.          
        - Ces valeurs ne s'appliquent qu'aux broyeurs à ciment. Les quantités d'air requises pour les broyeurs à cru sont régies
          par d'autres règles (séchage, transport).            
        - Remarque: on peut aussi définir la ventilation en terme de Nm3/kg du produit fini.      
        - Normalement, les valeurs généralement acceptées sont de 0,3 à 0,45 Nm3/kg de ciment.      
        - Mais cette méthode est moins répandue.            
      3.3 Eau à injecter:                  
        - L'eau est la solution afin de maintenir la bonne température à l'intérieur du broyeur à ciment.    
        - Généralement, l'eau est injectée dans la deuxième chambre à partir de la cloison de sortie (dans le cas d'un broyeur à  
          boulets à 2 chambres).                
        - Dans certains cas, il est également nécessaire d'injecter de l'eau dans la première chambre lorsque la température de  
          l'alimentation de clinker est très élevée (supérieure à 120 ° C).          
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      4 Définition des paramètres:              
        - M = Chaleur de broyage en kcal              
        - F = Chaleur de l'alimentation totale du broyeur (frais + rejets) en kcal        
        - A = Chaleur de l'air en kcal              
        - W = Chaleur de l'eau en kcal              
        - S = Perte de chaleur par rayonnement et par convection en kcal          
        - C = Perte de chaleur dûe à la matière à la sortie du broyeur en kcal          
        - Ao = Perte de chaleur dûe à l'air à la sortie du broyeur en kcal          
        - Wv = Perte de chaleur dûe à la vapeur d'eau en kcal            
        - N = Puissance absorbée aux bornes du moteur en kW            
        - f = Alimentation fraîche en kg/h              
        - CF = Facteur de circulation du séparateur (Alimentation/Fines)          
        - tF = Température moyenne de la nouvelle alimentation en °C          
        - tR = Température des rejets en °C              
        - tA = Température de l'air à l'entrée du broyeur en °C            
        - tC = Température du ciment à la sortie du broyeur en °C          
        - tW = Température de l'eau en °C              
        - V = Volume d'air sec en Nm3/h              
        - Ww = poids de l'eau (injection + humidité des aliments frais) en litres        
        - Ss = Surface de la virole en m2              
      5 Equations du bilan thermique:              
        - L'unité est la kcal                
        - ENTREE:                
         
     
           
        - SORTIE:                
         
     
         
      6 Hyphothèses:                  
        - Rendement énergétique:   85%            
        - Chaleur spécifique du ciment (Kcal/kg °c) 0,19            
        - Chaleur spécifique de l'eau (Kcal/kg °c) 0,44            
        - Chaleur spécifique de l'air (Kcal/Nm3 °c) 0,31            
        - Dissipation virole (Kcal/m2) 760            
        - Vap/Kg H2O à 100°c en Kcal 537            
        - 1 KWh = 3600 KJ = 860 Kcal   860            
        - Voir l'infographie en anglais ici:          
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      7 Exemple pratique:                 
        - Nous connaissons la ventilation du broyeur, on veut une température du ciment à la sortie de 105 ° C.    
        - Le bilan thermique du broyeur nous permettra de connaître la quantité d'eau à injecter afin  
          de respecter ces conditions.        
      7.1 Données techniques du broyeur:              
        - Diamètre du broyeur (*)   4 m          
          (*) Diamètre de la virole                
        - Diamètre interne du broyeur 3,847 m (considérant un blindage d'épaisseur moyenne de 76,5 mm)  
        - Longueur totale de la virole 12,5 m          
        - Longueur utile 1ère chambre 4 m          
        - Tonnes de boulets en chambre 1 74 tonnes ou 32,7% de degré de remplissage    
        - Longueur utile 2ème chambre 8 m          
        - Tonnes de boulets en chambre 2 152 tonnes ou 32,5% de degré de remplissage    
        - Vitesse de rotation   16 t/min          
        - Puissance absorbée   2 765 kW          
        - Calcul surface virole
     
               
      7.2 Données de production:                
        - Débit     90 t/h          
        - Facteur de circulation   2 A/F          
        - Température de l'air ambiant 20 °C          
        - % d'air faux sortie broyeur 15 %          
        - Température de l'eau   20 °C          
        - Composants % total % H2O Temp.°C            
          clinker 85 0 120            
          gypse 5 2 20            
          calcaire 10 5 20            
          Total 100 0,6 105            
          correspondant à 540 l/h            
        - Ventilation 40000 m3/h          
        - Ventilation réelle dans broyeur (*)
     
         
          (*) ventilation moins air faux              
        - correspondant à une vitesse d'air de (*)
     
       
          (*) contrôler si vitesse d'air est OK              
        - Ventilation réelle en Nm3/h
     
         
        - Température ciment (*) 105 °C          
          (*) c'est la température que nous voulons              
        - Température de l'air sortie broyeur 102 °C (température du ciment moins 3)      
        - Température rejets de séparateur (*) 100 °C           
          (*) Attention avec des séparateurs de la troisième génération où le refroidissement peut être important!    
      7.3 Calcul:                  
        - ENTREE:                
         
     
         
          (*) Ww est l'inconnue!                
        - SORTIE:                
         
     
           
          (*) Ww est l'inconnue!                
        - Et nous résolvons par:
     
           
      7.4 Solution:                  
        - Dans cet exemple, nous constatons que nous avons besoin de 1992 l/h d'eau.      
        - Comme nous avons déjà 540 l/h d'humidité dans la matière alimentée, nous devons injecter 1452 l/h dans la deuxième
          chambre du broyeur.                
        - La température du clinker est de 120 °C, mais la température d'alimentation totale (105 °C) est inférieure à 120 °C.  
          Un choix sera nécessaire pour savoir s'il est nécessaire d'injecter (ou non) de l'eau dans la 1ère chambre.    
      7.5 Page des calculateurs:                
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