Ceritherm : nouveau concept SK de four tunnel à basse consommation

Ceritherm, constructeur de fours industriels basé près de Limoges, et ses partenaires de projets R&D Direxa Engineering (Direxa) et Seipia, ont uni leurs compétences pour mettre au point un nouveau concept de four tunnel basse consommation, autrement nommé le four SK, Skate Kiln.

Les équipements thermiques actuels en passe de devenir obsolètes

Suite aux deux chocs pétroliers et à l’augmentation du coût de l’énergie, les années 80 ont connu de nombreux projets de développement : four à barres, four poutre, four “moignon”, four à tuiles suspendues sous le wagon…Cependant aucune de ces solutions n’a réellement convaincu industriellement.

À ce jour, on peut considérer que l’offre se résume aux deux grandes familles que sont :

• les fours tunnels à wagons pour les charges lourdes et cycles de cuisson supérieurs à huit heures,
• les fours à rouleaux pour les faibles charges et cycles courts.

Les avantages et inconvénients de ces deux solutions complémentaires sont connus de tous.

Pour le four à rouleaux, les appuis et l’entraînement des rouleaux, et donc des charges, sont à l’extérieur de l’enceinte de cuisson. Cette architecture a pour inconvénients : le manque d’étanchéité, les pertes par conduction thermique, la limite de la charge en poids et en largeur ainsi que le déplacement aléatoire des produits.

Pour le four tunnel à wagons, le principal défaut est le wagon lui-même ! Une grande partie de la masse du wagon suit le cycle de cuisson et doit donc être considérée comme partie de la charge à cuire. Selon la conception des wagons, cette surconsommation induite représente 30 à 50 % de la consommation globale du four. Elle implique de dimensionner tous les équipements thermiques et aérauliques du four en conséquence. Le garnissage réfractaire des wagons est conçu pour deux fonctions distinctes : isolation et reprise des descentes de charges. La reprise de charges n’est possible que par des matériaux denses fort peu isolants, alors que des isolants performants ne permettent pas de reprendre des charges importantes. Pour la plupart des réalisations, les calculs montrent une déperdition de l’ordre de 1 000 W/m2 en régime permanent à la température de cuisson.

Le wagon, qui subit le cycle de cuisson, est également astreignant pour les cycles courts. Les réfractaires, les isolants et le châssis sont soumis à des contraintes thermiques se traduisant par des déformations et des coûts de maintenance très importants. Pour préserver la structure mécanique, le refroidissement sous-wagon est privilégié avec pour conséquence de perturber l’atmosphère du four par les fuites induites.

C’est le cas des fours à joints de sable : l’air de refroidissement circulant sous les wagons est en partie transféré vers la charge. La quantité d’air circulant est telle que la perte thermique correspondante représente, à elle seule, plus de 20 % de la totalité de la consommation du four.

Les technologies actuellement utilisées sont éprouvées. De nombreuses améliorations ont été apportées par les constructeurs au fil du temps mais les principes de base de conception ont peu évolué ces trente dernières années. Mises à part quelques améliorations sur la combustion et le process, les possibilités d’évolution semblaient restreintes.

Le four SK : d’abord un système de transport de charge différent

L’originalité du concept réside dans le fait que la charge n’est plus embarquée sur des wagons, ni supportée et entraînée par des dispositifs traversant les parois.

Une solution qui présente de multiples avantages :

• Une étanchéité parfaite du tunnel de l’entrée à la sortie des produits.
• La possibilité de gérer des atmosphères particulières.
• Une isolation identique et efficace des quatre faces du tunnel : voûte, sole, parois latérales.
• Aucune masse parasite à réchauffer et à refroidir autre que les produits et leurs supports.
• Aucune partie mécanique à préserver de la température de cuisson.
• Aucune limite de largeur de tunnel.

Et des économies à différents niveaux pour les clients :

• Réduction de la consommation d’énergie.
• Flexibilité des cycles de cuisson : cadences, types de traitements thermiques.
• Gain en précision de cuisson.
• Amélioration de la qualité des produits finis, diminution du taux de rebut.
• Gain en productivité, rentabilité produit.
• Réduction des encours.
• Possibilité de cycles courts : l’équipement n’est plus limitant.
• Rentabilité accrue de l’outil de production.

Le four SK est une solution flexible destinée à l’usage des industriels : l’équipement de demain pour produire mieux, produire plus, consommer moins, polluer moins,… produire différemment pour préparer l’avenir.

Source L'Industrie Céramique et Verrière