Qu’est-ce qu’un four industriel ?
Les fours industriels sont utilisés pour chauffer des minerais et d’autres matériaux à des températures très élevées, généralement de 400°C ou plus. Un four industriel typique est le haut fourneau utilisé dans le processus de fusion pour extraire les métaux des minerais. Le minerai, le combustible et le calcaire y sont chauffés à des températures élevées pour extraire le métal en fusion.
Les spécifications des fours industriels varient en fonction de l’utilisation, du combustible utilisé et de la méthode de démarrage de la combustion. Chaque entreprise installe un four industriel dont le matériau, la forme et le volume sont adaptés à sa ligne de production et à son rendement. Il est particulièrement important de choisir un four ayant une résistance thermique suffisante à la température de fonctionnement pour éviter la détérioration de l’isolation et des parois du four.
Types de fours industriels
Il existe une grande variété de fours industriels, car les utilisations et les processus diffèrent selon l’industrie et le produit à fabriquer. Ils fonctionnent généralement à 400°C ou plus. Ils peuvent être personnalisés en fonction du processus, certains fonctionnant dans une plage de température de 100°C.
Les types de fours industriels les plus couramment utilisés sont les hauts fourneaux, les fours à convertisseur, les fours à combustion, les fours à résistance et les fours à induction. Ils sont également classés en fonction du type de combustible utilisé, comme le gaz, les combustibles liquides ou l’électricité. Le type le plus courant, le haut fourneau, est un four cylindrique utilisé dans le processus de fusion pour extraire les métaux des minerais. Les minerais, le combustible et le calcaire remplis jusqu’au sommet du four sont chauffés et réagissent lorsqu’ils se déplacent à l’intérieur du cylindre, produisant du métal en fusion et des scories. Les hauts-fourneaux sont conçus pour fonctionner en continu pendant plus de 10 ans. Une fois qu’ils sont arrêtés, il faut beaucoup de temps et d’argent pour redémarrer les opérations.
Structure des fours industriels
Les fours industriels sont constitués de divers dispositifs tels que des échangeurs de chaleur, des soufflantes, des commandes de combustible, des brûleurs, des pilotes, des allumeurs, des circuits de commande et des thermostats, dont les spécifications sont modifiées en fonction de l’utilisation et de la fonction requises. Les principaux facteurs de changement sont le type de combustible et la méthode de démarrage de la combustion.
Les matériaux et la construction des fours industriels dépendent également de la température à laquelle ils sont utilisés. Si un four industriel n’est pas choisi avec le matériau, le volume et la forme adaptés au volume de production, à la quantité de combustible utilisée et à la température de chauffage, par exemple. Cela risque de détériorer rapidement le four : endommagement de l’isolation du four et détérioration des parois, ainsi qu’une augmentation des coûts d’exploitation en raison de la réduction de l’efficacité du chauffage.
Brûleurs de fours industriels
Les brûleurs sont essentiels pour les fours industriels qui utilisent des combustibles tels que le gaz ou le pétrole. Il existe différents types de brûleurs, en fonction de la température de fonctionnement du four industriel, de l’utilisation et du type de combustible utilisé.
Il existe des brûleurs à économie d’énergie qui réduisent la perte de chaleur du brûleur. Un exemple de brûleur à économie d’énergie est un brûleur avec échangeur de chaleur intégré, appelé brûleur à récupération. Les brûleurs normaux sont dotés d’une tuyauterie qui dissipe la chaleur lorsque l’air préchauffé est envoyé vers le brûleur. Toutefois, les brûleurs à récupération n’ont pas de tuyauterie, ce qui empêche la dissipation de la chaleur.
Un autre brûleur permettant d’économiser de l’énergie est appelé brûleur régénératif. Il combine le brûleur et l’unité de stockage de la chaleur en une seule unité. Cela offre un taux élevé de récupération de la chaleur des gaz d’échappement. Ces brûleurs comprennent les brûleurs régénératifs doubles, qui ont deux ensembles de brûleurs et une unité de stockage de chaleur qui brûlent alternativement. Aussi, pendant que l’un brûle, l’autre préchauffe l’air dans l’unité de stockage de chaleur, utilisant ainsi la chaleur perdue de manière plus efficace.
Combustible pour les fours industriels
Récemment, la réduction du dioxyde de carbone produit par la combustion a également été encouragée pour répondre aux exigences en matière d’environnement et de réduction des coûts. Des fours industriels à faible teneur en carbone sont en cours de développement dans le cadre de l’effort de désoxygénation. Les fours industriels à faible teneur en carbone sont par exemple ceux qui utilisent de l’hydrogène ou de l’ammoniac. Ils ne produisent pas de dioxyde de carbone lors de la combustion.
Cependant, tous les problèmes n’ont pas encore été résolus : l’hydrogène a un taux de combustion élevé et une température élevée, tandis que l’ammoniac a un taux de combustion faible et une température basse. Ils nécessitent des équipements différents de ceux du gaz naturel ou du gaz de ville et sont encore en cours de développement.
Les fours industriels à faible teneur en carbone font partie d’une initiative de décarbonisation visant à réduire les polluants atmosphériques.