Les combustibles alternatifs sont aujourd’hui une condition de base pour une production rentable de ciment, car ils remplacent les sources d’énergie fossiles coûteuses comme le charbon et le pétrole », explique Tim Hamer, directeur commercial Déchets chez Vecoplan. Parmi ses clients figure le cimentier turc Votorantim Cimentos, membre du groupe Votorantim, un groupe industriel brésilien qui compte aujourd’hui parmi les huit plus grands cimentiers du monde et emploie plus de 780 000 personnes. En Turquie, Votorantim Cimentos possède des sites à Yozgat, Çorum, Sivas – et Hasanoğlan, près d’Ankara. Et c’est précisément là que l’entreprise utilise un mélange de combustibles de substitution pour alimenter en continu le préchauffeur. « Votorantim Cimentos utilise un mélange de combustibles dérivés de déchets (RDF, « refuse-derived fuel ») et de pneus usagés broyés », explique Tim Hamer. Une fois les jantes retirées, le caoutchouc des vieux pneus de voitures et de camions est déchiqueté en petits morceaux d’environ 70 millimètres et moins. La valeur calorifique est comparable à celle de la houille.
Pour pouvoir réceptionner, stocker et transporter les différents matériaux livrés et les acheminer dosés au préchauffeur, le cimentier s’est adressé à la société Vecoplan AG. L’entreprise établie à Bad Marienberg développe et fabrique les machines et installations appropriées pour le traitement et la manipulation des combustibles alternatifs issus des matières plastiques, du papier ou encore des déchets ménagers et industriels. Mais le constructeur de machines ne se contente pas de livrer ses machines, il conseille également ses clients, planifie les installations et finit toujours par trouver la solution adéquate. « Nous proposons une gestion de projet globale ainsi que le montage, la mise en service et un service après-vente complet. Les clients obtiennent ainsi toutes ces prestations de la part d’un seul fournisseur », explique le directeur commercial chez Vecoplan. Il était responsable du projet chez Votorantim Cimentos. Pour la manipulation de combustibles alternatifs dans l’industrie du ciment, Vecoplan fournit des composants éprouvés et robustes tels que des convoyeurs tubulaire à bande et des convoyeurs à chaîne à racleurs, des stations de réception pour camions et des systèmes de stockage. C’est ce qui a convaincu les responsables de Votorantim Cimentos. La décision de faire appel au constructeur de machines en tant que partenaire a été motivée par sa vaste expérience en matière d’ingénierie et de projets.
Des exigences spécifiques pour la manutention
Des fournisseurs externes livrent les combustibles de substitution aux portes de l’usine de Hasanoğlan. Pour la manipulation ultérieure des matériaux, les exploitants avaient des exigences élevées en termes de débit, de disponibilité, d’efficacité énergétique et de qualité du matériau sortant. Ils avaient besoin d’une ligne capable de prélever dans le camion les matériaux destinés au préchauffeur , de les stocker et de les transporter sans poussière sur une distance totale d’environ 280 mètres. Ce faisant, les deux types de combustibles devaient être prélevés séparément, mélangés – et stockés – différemment pour différentes qualités. « Les mélanges ont une part de RDF d’une densité d’environ 0,2, la part de TDF (pneus usagés broyés) entre 0,35 et 0,6 tonne par mètre cube », précise Tim Hamer. « Nous devions mettre en œuvre une alimentation continue du préchauffeur avec des mélanges de combustibles homogènes. » Les ingénieurs ont planifié les installations pour un débit moyen de 30 tonnes par heure de mélange de RDF et de TDF. Ils avaient déjà dimensionné la ligne de transport vers le préchauffeur pour 40 tonnes à l’heure. Cela correspond à une capacité annuelle potentielle d’environ 288 000 tonnes.
La disponibilité des machines dans la production de ciment est particulièrement importante, car elles fonctionnent 24 heures sur 24 sept jours sur sept et au moins 300 jours par an. Il était également important que les opérations de maintenance soient de faible ampleur et le service après-vente fiable. « Pour cette commande, il s’agissait d’un projet dit « brownfield ». Cela signifie que nous devions intégrer les nouvelles machines en toute sécurité dans l’environnement de production existant et donc utiliser au mieux l’espace limité dont nous disposions », dit le directeur commercial de Vecoplan pour décrire l’un des défis à relever.
Planification détaillée, composants fiables
Vecoplan a d’abord conçu l’ensemble de l’installation sur la base d’une ingénierie détaillée, prenant en compte avec précision les flux de matière des combustibles de substitution au sein de la ligne de production.
Des camions à benne et des camions à plancher mobile livrent le combustible de substitution. Un point de réception séparé et adapté est disponible aussi bien pour le RDF que pour le TDF, et des employés peuvent en outre y amener les matériaux avec des chargeuses sur roues. Lors de la réception du RDF, le camion déverse le matériau dans une station de réception d’une capacité d’environ 100 mètres cubes. De là, après égalisation, un convoyeur à chaîne à racleurs transporte le matériau vers un tambour magnétique qui extrait de manière fiable les substances indésirables ferreuses de la masse.
Le RDF passe par un tamis à disques pour séparer les particules de plus de 70 millimètres de la masse. Cela permet de garantir en fin de compte une combustion de qualité et d’éviter les blocages dus à des surlongueurs. Une double vis sans fin à régulation de fréquence transporte le RDF de manière régulière sur une bascule à bande. Celle-ci envoie un feedback précis du flux de matériau actuel à l’opérateur, qui peut ainsi régler en temps réel le rapport de mélange souhaité entre le RDF et le TDF.
Le matériau TDF est déversé par les employés dans une trémie de réception à l’aide d’une chargeuse sur roues. « Nous avons conçu cette solution de stockage de manière à ce qu’elle puisse être adaptée en longueur et en largeur de manière flexible à la masse nécessaire de matériau entrant », explique Tim Hamer. « Pour ce projet, nous avons choisi un volume de réserve d’environ 60 mètres cubes. » Le principe de fonctionnement du dispositif de stockage est basé sur la technique des barres de poussée, ou principe du plancher mobile : le fond mouvant est composé de lamelles qui, à l’aide d’un entraînement hydraulique, passent l’une après l’autre sous le produit à transporter et se déplacent ensuite ensemble vers l’avant et vers l’arrière, et ce jusqu’à ce que le produit à transporter se trouve à l’endroit souhaité. Un rouleau égalisateur homogénéise le matériau évacué du système de trémie, qui parvient ensuite sur un convoyeur à chaîne à racleurs situé en aval. Le matériau TDF est mesuré encore une fois avec une bascule à bande et ajusté en fonction du rapport de mélange souhaité.
Sans pertes ni émissions vers le préchauffeur
Le mélange de combustibles RDF et TDF doit maintenant être acheminé vers le préchauffeur. « Pour le transport, nous avons fourni un convoyeur tubulaire à bande de la série VecoBelt », rapporte Tim Hamer. Avec sa construction fermée, ce système protège le matériau des influences de l’environnement, de sorte qu’il est transporté en toute sécurité vers le préchauffeur, sans pertes ni émissions. Cette installation franchit une distance totale de près de 280 mètres. Dans ce projet, Vecoplan a livré le VecoBelt en deux sections. Le convoyeur entièrement fermé maîtrise des pentes allant jusqu’à 18 degrés et convient donc parfaitement pour amener le matériau au préchauffeur. « Dès le départ, la courroie transporteuse de cette série passe à travers un tube au lieu de reposer sur des galets porteurs qui nécessitent beaucoup d’entretien, comme c’est le cas dans les installations de convoyage à bande ordinaires », explique Tim Hamer. La courroie de glissement est portée par un coussin d’air aussi bien à l’aller qu’au retour. Il n’y a donc que peu de pertes par frottement pendant le fonctionnement. Il en résulte un transport rentable, avec des économies d’énergie significatives. La capacité de transport du VecoBelt atteint, selon la taille choisie, jusqu’à 1200 mètres cubes par heure.
Chaque station d’entraînement est équipée de deux racleurs. Le racleur de tête et le racleur en métal dur peuvent être réglés de l’extérieur. Le racleur de tête est souple, mais suffisamment solide pour empêcher autant que possible les encrassements sur la bande. Le racleur en métal dur assure un nettoyage encore plus complet et élimine même les salissures très adhérentes sur la courroie.
Pour le contrôle de la qualité du combustible, nous avons installé une station de prélèvement d’échantillons au niveau de la transition entre les deux systèmes de convoyage VecoBelt », ajoute Tim Hamer. « Grâce à cette station, notre client peut, si nécessaire, prélever des échantillons de matière pour effectuer des analyses chimiques et déterminer la qualité du combustible. » La deuxième section du système de convoyage VecoBelt amène le matériau de manière sûre et fiable dans la tour de préchauffage et le transfère dans le réservoir collecteur du système de dosage gravimétrique. Celui-ci permet une alimentation constante et régulière ainsi qu’un taux de substitution élevé. Deux volets haute température empêchent un éventuel retour de flamme. L’un des volets est monté devant le système de dosage, l’autre derrière.
Débit élevé, fonctionnement économe
Dans ce projet, Vecoplan a fourni à Votorantim Cimentos une ligne de manutention complète, équilibrée, avec des composants adaptés les uns aux autres. L’ensemble de l’installation livrée fonctionne de manière fiable et nécessite peu d’entretien. L’exploitant dispose donc avec cette ligne d’une installation au débit élevé et au fonctionnement extrêmement économe. Les solutions robustes assurent une disponibilité élevée et sont flexibles en ce qui concerne les différents matériaux. « Nous assurons ainsi à tout moment l’approvisionnement continu du préchauffeur avec les mélanges de combustibles de haute qualité dans différentes compositions », se réjouit Tim Hamer.
Des séquences filmées impressionnantes
Votorantim, l’un des plus grands producteurs de ciment au monde, mise sur les combustibles de substitution dans son usine en Turquie, pour une production de ciment efficace sur le plan énergétique et neutre sur le plan climatique. Pour cette installation, Vecoplan a fourni des équipements de stockage et de manutention éprouvés, tels que le convoyeur tubulaire à bande de la série VecoBelt, des stations de réception pour camions et des systèmes de stockage pour les matériaux entrants.
