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Auteur(s)
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Isidore JACUBOWIEZ : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Ingénieur Conseil en énergie et environnement au groupe Elf Aquitaine et à l’Association Technique Énergie Environnement (ATEE)
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Lire l’articleINTRODUCTION
Un four est un outil utilisé pour élever la température d’un produit. Il peut être soit :
-
un équipement destiné uniquement au chauffage (exemple : réchauffage de l’acier avant déformation plastique, réchauffage de pétrole brut avant distillation) ;
-
un véritable réacteur dans lequel on élabore les produits (exemple : four de fusion de verre, four de vapocraquage de la pétrochimie).
Il s’intègre généralement dans une ligne de production complexe dont il est un des éléments.
On trouve des fours dans un très grand nombre d’activités industrielles, ce qui rend une approche globale assez délicate.
Le présent article traite les fours dans leurs généralités, on s’efforce d’y dégager des caractéristiques communes à l’ensemble des fours. Il introduit une série d’articles portant chacun sur les fours spécifiques à une industrie notamment :
-
les fours de l’industrie sidérurgique ;
-
les fours de traitement thermique des métaux ;
-
les fours de raffinage et de l’industrie chimique ;
-
les fours de cimenterie ;
-
les fours de l’industrie verrière ;
-
les fours des industries céramiques et des produits réfractaires.
Dans ces textes, les aspects spécifiques à chaque type de fours seront abordés.
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Transfert de chaleur dans les fours
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1. Classification
Toute classification est arbitraire, elle est toutefois utile dans la mesure où elle permet de retrouver des caractéristiques communes à des équipements, à première vue, très différents.
Nous proposons ici quatre classifications, en fonction :
-
de la manutention du produit : fours continus ou discontinus ;
-
du procédé de chauffage : direct ou indirect ;
-
du niveau de température ;
-
du combustible.
1.1 Fours continus et fours discontinus
C’est la manutention et la circulation du produit qui est ici le critère.
Dans un four continu, le produit à chauffer entre à une des extrémités et en ressort à l’autre. C’est le cas :
-
des fours de réchauffage de semi-produits (fours à longerons et fours poussants) de la sidérurgie ;
-
des fours de l’industrie chimique et du raffinage ;
-
des fours rotatifs de l’industrie cimentière.
Dans un four discontinu, le produit à chauffer est immobile dans le four ; il est chargé et déchargé (enfourné et défourné) au même endroit. C’est le cas :
-
des fours à sole mobile de forge ;
-
des fours à soles fixes de traitement thermique ;
-
des fours à cloches mobiles et élévateurs.
Cette 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 ; 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 (figure 1).
On notera que l’amélioration des performances des procédés continus et l’augmentation des capacités de production des installations ont peu à peu repoussé le domaine d’utilisation des fours discontinus que l’on trouve surtout pour :
-
les produits demandant un temps de séjour en four très long ;
-
les produits nécessitant des cycles de chauffage et ou de refroidissement très précis.
C’est ainsi que les fours pits ont quasiment disparus des procédés sidérurgiques et que les fours à...
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