Estimation des débits de gaz dans les fours de durcissement de boulettes d'oxyde de fer

En 1995, la Compagnie minière Québec Cartier a mis de l'avant un projet de recherche sur la modélisation de l'écoulement des gaz pour ses fours de frittage à l'usine de bouletage de Port-Cartier. Cette démarche s'inscrivait dans un large processus de collaboration avec l'Université Laval et le Consortium de Recherche Minérale (COREM). L'usine de bouletage possède deux fours de frittage d'une capacité moyenne de 600 tonnes/heure pour chacun des fours. Les fours de frittage sont des systèmes complexes d'échange de chaleur qui fonctionnent à contre-courant (le débit de boulettes versus les débits de gaz). Pour rencontrer les spécifications reliées aux propriétés mécaniques des boulettes, le processus de fabrication requiert des mesures et un contrôle des systèmes très précis. L'information fournie par plus de 70 capteurs (pression, température, puissance, vitesse, hauteur de lit, position de volet....) est utilisée pour manipuler une vitesse de grille, cinq ventilateurs et neuf zones de brûleurs. Malheureusement, les variables qui influencent fortement les mécanismes de frittage, c'est-à-dire les débits de gaz dans les différentes zones du four ainsi que la masse de boulettes qui circulent ne sont pas mesurées. Une méthode est donc proposée pour une estimation en ligne de ces variables. La méthode est basée sur un arrangement de 65 équations reliant pressions, températures et débits de gaz dans les conduites, les ventilateurs, les sections du lit et les fuites (Gosselin, 1998). Pour des raisons de simplification de cet article, seul un sous-système du four sera présenté. Les techniques de réconciliation des données reliées à la conservation de la matière et de l'énergie montrent que la mesure en ligne du débit de boulettes mène à l'estimation des débits de gaz et apporte des avantages intéressants pour le contrôle des variables stratégiques des fours.