WO2010072907A1 - Procede et systeme de controle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbones - Google Patents

Procede et systeme de controle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbones Download PDF

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WO2010072907A1
WO2010072907A1 PCT/FR2009/001394 FR2009001394W WO2010072907A1 WO 2010072907 A1 WO2010072907 A1 WO 2010072907A1 FR 2009001394 W FR2009001394 W FR 2009001394W WO 2010072907 A1 WO2010072907 A1 WO 2010072907A1
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WO
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ramp
factor
pressure
measured
reference value
Prior art date
Application number
PCT/FR2009/001394
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Yann El Ghaoui
Magali Gendre
François ORDRONNEAU
Jean-Paul Kreuwen
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Alcan International Limited
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge
    • F27B13/06—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of this type
    • F27B13/14—Arrangement of controlling, monitoring, alarm or like devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B13/00—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge
    • F27B13/02—Furnaces with both stationary charge and progression of heating, e.g. of ring type, of type in which segmental kiln moves over stationary charge of multiple-chamber type with permanent partitions; Combinations of furnaces
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    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
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    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
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    • F27D21/04—Arrangements of indicators or alarms
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    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D21/00—Arrangements of monitoring devices; Arrangements of safety devices
    • F27D2021/0057—Security or safety devices, e.g. for protection against heat, noise, pollution or too much duress; Ergonomic aspects

Definitions

  • the present invention relates to a method and a system for controlling the operation of a plant for firing carbonaceous blocks, in particular carbon anodes used for the production of aluminum by electrolysis.
  • the invention aims to detect a dysfunction related to a combustion problem, and particularly the combustion problems either for lack of oxidant, or lack of ignition temperature, or by too much fuel (compared to the oxidant ).
  • Aluminum metal is produced industrially by electrolysis according to the Hall-Héroult process.
  • tanks having at the bottom a cathode assembly and containing an electrolysis bath in which anodes made of carbon material are partially immersed.
  • the anodes are formed of molded carbon blocks that are fired in kilns.
  • these furnaces comprise an insulated outer enclosure, which may comprise transverse walls defining chambers.
  • the furnaces are provided with hollow heating partitions extending longitudinally, forming between them elongated cells intended to receive the carbon blocks for their cooking.
  • dust serves to protect the anodes during cooking, in particular the oxidation they could undergo due to the high cooking temperature (of the order of 1200 0 C).
  • the cooking is obtained by hot gases circulating inside the partitions. These gases comprise on the one hand air blown into the partitions by means of blowing legs and a primary fuel - liquid or gaseous - injected into the partitions, and on the other hand the gas produced by the firing of the anodes (hydrocarbons volatiles), which serves as a secondary fuel
  • the injection of the primary fuel can be done by heating ramps comprising one or more burners, or one or more injectors. In the latter case, the fuel burns in the oven because of the high temperature that prevails. Then the injected gases and / or products are sucked from the partitions by means of suction legs. During a cooking cycle, the heating ramps are progressively displaced relative to the oven, so that each anode charge, at a given location of the oven, is successively preheated, subjected to cooking and then cooled. This type of furnace is called “ring furnace"("ringfurnace” in English). Once the anodes have cooled, they are evacuated out of the cells.
  • the present invention aims to remedy the disadvantages mentioned above, by providing a method and a system for detecting a furnace malfunction related to a combustion problem that meets reliable safety standards, which makes it possible to detect very quickly a problem of localized scanning on a wall of the oven.
  • the invention relates to a method for controlling the operation of a carbonaceous block cooking installation, the installation comprising:
  • an oven which comprises longitudinal hollow partitions in which hot cooking gases can circulate and defining between them cells for receiving the carbonaceous blocks to be cooked
  • a heating system rotating relative to the furnace which comprises an upstream ramp of several air blowing legs in the different partitions, a downstream ramp of several gas suction legs from the different partitions and, between said ramps blowing and suction, at least one heating ramp provided with at least one burner or at least one fuel injector per partition; generally longitudinal gas flow lines being thus defined along the partitions between a blowing leg and a corresponding suction leg.
  • the method comprises: a) for each circulation line of gas, the continuous recording, in at least one given point of said gas flow line, of at least one parameter measured among the temperature, the pressure, the flow rate, the oxygen concentration and the concentration of carbon monoxide ; (b) continuous evaluation of at least one factor from the measured parameter (s); c) the continuous comparison of this factor with a corresponding reference value d) remission of a malfunction signal when the comparison between the factor and the corresponding reference value does not meet predefined security criteria.
  • the method therefore provides for continuously performing one or more measurements of physical parameters, and this for each of the rows of partitions, and not in a single global or localized way. Then, a relevant factor is evaluated. In some embodiments, this factor can be calculated and, in other embodiments, this factor can be directly the measured parameter, no calculation being necessary then. This factor can correspond to an index of operation of the oven.
  • This factor is then compared to a reference value.
  • This can be predetermined (for example depending on the operating conditions) or calculated (it can be in particular the average of the other identical factors on the other gas circulation lines). If the factor considered is not in the predetermined safety range (for example if it is below the low threshold value or above the corresponding high threshold value, or if it deviates too much of this reference value), then a malfunction signal is issued and, preferably, operations to secure the installation are implemented in response to this signal.
  • the invention provides the possibility of combining different factors and the associated reference values to increase the safety of the installation.
  • the different securities are independent of each other.
  • the invention makes it possible in particular to detect a scanning problem of a line of partitions, that is to say a problem of circulation of the gas in and through the hollow partitions.
  • upstream and downstream are defined with respect to the direction of fire, which is also the direction of movement of the gas flow.
  • the invention also relates to ovens having at least one transverse wall and those that do not.
  • PN natural preheating zone
  • HR heating zone
  • blowing zone located downstream of the heating ramp or ramps.
  • At least one parameter is measured in a natural preheating zone (PN) or a heating zone (HR), and at least one parameter is measured in a blowing zone (BL).
  • PN natural preheating zone
  • HR heating zone
  • BL blowing zone
  • the parameter measured in the blowing zone (BL) is the pressure at a zero point ramp which is arranged to regulate the pressure at the junction of the blowing zones (BL at atmospheric pressure substantially). ) and heating zones (HR).
  • At least one evaluated factor is directly a measured parameter, which makes it possible in particular to avoid any calculation.
  • at least one evaluated factor may be a function of at least two parameters, for example the product and / or the quotient of at least two parameters.
  • - T is the temperature at a point of a gas flow line
  • - P is the pressure at a point in a gas flow line
  • Q is the flow of gas at a point in a gas flow line
  • - PO is the pressure measured at a zero point ramp which is arranged to regulate substantially at atmospheric pressure the pressure at the junction of the blow zones (BL) and the heating zones (HR);
  • At least two distinct factors are evaluated, and each of these factors is compared to a distinct corresponding reference value.
  • particularly robust and simple to implement is measured and recorded only the temperature, preferably in each suction leg.
  • the postman The evaluated value and the reference value are then advantageously directly temperatures.
  • the reference value of a given factor can be an average (typically the algebraic average) or the median of the factors evaluated for all or part of the gas flow lines.
  • the calculation of the reference value it is possible, for the calculation of the reference value, to exclude at least one of: the monitored gas flow line; a gas circulation line located at one end of the ramps in the transverse direction; and the gas flow line for which the factor is farthest from the mean or the median.
  • control method may comprise, in response to the emission of the malfunction signal, the triggering of measures to secure the installation.
  • safety measures are triggered when the factor in a gas flow line considered deviates in a given direction from a reference value, typically when said factor is lower than said reference value.
  • safety measures are triggered when the relative difference between the factor in a considered gas flow line and the reference value is, in absolute value:
  • N is a real number between 2 and 3;
  • N 'times ⁇ (where ⁇ is the standard deviation and N' is a real number typically between 2 and 3) of the reference value.
  • the safety measures are triggered only when said relative deviation deviates in a given direction from the reference value, typically when said deviation is negative (that is to say typically when the factor in a line gas circulation considered is less than the reference value).
  • the pressure is measured at a zero point ramp located in the blowing zone (BL), said zero point ramp being arranged to regulate substantially at the atmospheric pressure the pressure at the junction of the blowing zones (BL) and the heating zones (HR), and safety measures are triggered when a time average of the differences between said measured pressure and a reference value (typically a set value) becomes, in absolute value, greater than a predetermined fixed threshold.
  • a reference value typically a set value
  • the safety measures are triggered only when said time average deviates in a given direction from the reference value, typically when it is negative, that is to say typically when the measured pressure is in average less than the reference value.
  • Said time average observed for each gas flow line may optionally be compared with the values observed for all or part of the other gas flow lines in order to trigger if necessary safety measures.
  • time average is a moving average over the previous m measures, where m is between 3 and 10.
  • the invention relates to a system for controlling the operation of a carbonaceous block cooking installation, the installation comprising: an oven which comprises longitudinal hollow partitions in which hot cooking gases can circulate and defining between them cells for receiving the carbonaceous blocks to be cooked,
  • a heating system rotating relative to the furnace which comprises an upstream ramp of several air blowing legs in the different partitions, a downstream ramp of several gas suction legs from the different partitions and, between said ramps blowing and suction, at least one heating ramp provided with at least one burner or at least one fuel injector per partition; generally longitudinal gas flow lines being thus defined along the partitions between a blowing leg and a corresponding suction leg.
  • the system comprises: means for continuously measuring and recording at least one parameter, at least one given point of each line of gas circulation, among: temperature, pressure, flow rate, oxygen concentration and carbon monoxide concentration;
  • - Analysis means able to continuously evaluate at least one factor from the measured parameter (s) and to continuously compare this factor with a corresponding reference value;
  • alert means able to emit a malfunction signal when the comparison made by the analysis means does not meet predefined security criteria.
  • the malfunction signal is typically an electrical or opto-electrical signal, which may possibly cause automated actions and / or generate a sound or light alert signal to cause manual or semi-automated actions.
  • Figure 1 is a partial view, in perspective, of a typical anode baking installation and more particularly the furnace of this installation;
  • Figure 2 is a top view of the oven, also showing a typical heating system
  • Figure 3 is a schematic side view of the partitions located at the level of the heating system of Figure 2;
  • FIGS 4, 5, 6, 8 and 10 show temperature values measured during testing. More specifically, these figures are graphs showing a change in the temperature of the gases measured at a temperature and pressure measurement ramp (TPR:
  • Temporal and Pressure Ramp in natural preheating zone (PN) as a function of time, when different partitions of the same gas circulation line are plugged (the order of the figures corresponds to the distance of the blocked partition by ratio to the suction ramp);
  • FIGS. 7, 9 and 11 are graphs showing an evolution of the temperature / pressure quotient at the TPR as a function of time, respectively corresponding to the situations of FIGS. 6, 8 and 10;
  • Figures 12 and 14 are graphs showing an evolution of the pressure measured at a zero point ramp as a function of time, when different partitions of the same gas circulation line are clogged;
  • FIGS. 13 and 15 are graphs showing the evolution of the cumulative time average of the deviations from the set point of the pressure measured at the level of the zero point ramp as a function of time, respectively corresponding to the situations of FIGS. 12 and 14.
  • An anode baking plant comprises a furnace 1 with a rotating fire.
  • the following detailed description relates to the application of the invention to installations comprising a chamber furnace, as illustrated in FIGS. 1 to 3.
  • the invention is however not limited to this type of furnace.
  • the invention is also applicable to installations comprising an oven without intermediate transverse walls between the end walls.
  • the furnace 1 comprises an insulated enclosure 2 of substantially parallelepiped shape, with respect to which one defines a longitudinal direction X and a transverse direction Y.
  • the chamber 2 In the chamber 2 are arranged transverse walls 3 defining successive chambers C in the direction X.
  • each chamber C are provided hollow partitions 4 arranged in the longitudinal direction, forming between them elongate cells 5.
  • Each chamber C thus comprises several partitions 4a to 4i, as illustrated in FIG.
  • the partitions 4 comprise thin lateral walls 6 generally separated by spacers 7 and baffles 8.
  • the ends of the hollow partitions comprise openings 10 and are embedded in notches 9 of the transverse walls 3. These notches 9 are themselves provided with openings 10 'located opposite the openings 10 of the partitions 4, to allow the passage of gas flowing in the partitions 4 from one chamber C to the next.
  • the partitions 4 further include orifices 11 which serve in particular to introduce heating means (such as injectors or fuel burners), or suction legs 12 of a suction ramp 13 connected to a main duct 14 along the furnace 1, or air blower legs, etc.
  • the chambers C form a long span 15 in the longitudinal direction, and the furnace 1 typically comprises two parallel spans, each having a length of the order of one hundred meters, delimited by a central wall 16.
  • the furnace 1 typically comprises two parallel spans, each having a length of the order of one hundred meters, delimited by a central wall 16.
  • the cells are stacked green carbon blocks 17, that is to say the anodes to be cooked, and the cell 5 is filled with a granular material or powder (typically coke), called "dust" 18, which surrounds these blocks 17 and protects them during their cooking.
  • a granular material or powder typically coke
  • the anode cooking installation also comprises a heating system, which typically comprises: an upstream blowing ramp 19 of several air blowing legs 20 in the various partitions 4 of a chamber C (through the orifices 11) , two or three heating ramps 21, 22, 23 each composed of one or two burners or fuel injectors per partition, and a downstream suction ramp 13 of several suction legs 12 of gas from the different partitions 4 d a chamber C (from the orifices 11).
  • a heating system typically comprises: an upstream blowing ramp 19 of several air blowing legs 20 in the various partitions 4 of a chamber C (through the orifices 11) , two or three heating ramps 21, 22, 23 each composed of one or two burners or fuel injectors per partition, and a downstream suction ramp 13 of several suction legs 12 of gas from the different partitions 4 d a chamber C (from the orifices 11).
  • the various components of the heating system are arranged at a distance from one another according to the following typical fixed configuration: the air blowing ramp 19 is located at the inlet of a given chamber C1 ; the first ramp 21 of burners / injectors is disposed above the fifth chamber C5 downstream of the air blowing ramp 19, the second ramp 22 of burners / injectors is disposed above the chamber C6 located immediately in downstream of the first ramp 21; the third ramp 23 of burners / injectors is disposed above the chamber C7 located immediately downstream of the second ramp 22; and the suction ramp 13 is located at the outlet of the third chamber C10 downstream of the third ramp 23.
  • the relative position of the various elements is always the same (ie, in the direction of fire, the blowing ramp 19, the burner / injector ramps 21, 22, 23 and the suction ramp 13).
  • the spacing (in number of chambers) between elements can vary from one oven to another.
  • the first ramp 21 of burners / injectors could be positioned above the chamber C4 or C3.
  • the suction ramp 13 could be located at the outlet of the second chamber downstream of the third ramp 23.
  • a blowing leg 20 and a corresponding suction leg 12 there is therefore a generally longitudinal gas flow line 24 along the successive partitions 4.
  • generally longitudinal is meant that the gas flows from a blowing leg to the corresponding suction leg, in the X direction globally, while performing locally vertical movements, typically in waves, as shown in FIG.
  • the gaseous flow consists of air, the gas resulting from the combustion of the injected liquid or gaseous fuel, and the volatile matter released by the carbonaceous blocks.
  • the heat produced by the combustion of the fuel heating (primary) and volatile matter (secondary fuel) released by the carbonaceous blocks is transmitted to the carbon blocks 17 contained in the cells 5, which leads to their cooking.
  • a firing cycle of carbon blocks, for a given chamber C typically comprises the loading of the cells 5 of this chamber C into green carbonaceous blocks 17, the heating of this chamber C to the firing temperature of the carbonaceous blocks 17 (typically from 1100 to 1200 ° C.), the cooling of the chamber C to a temperature which makes it possible to remove the burned carbonaceous blocks and the cooling of the chamber C to the ambient temperature.
  • the principle of the rotating light is to successively carry out the heating cycle on the furnace chambers by a displacement of the heating system.
  • a given chamber passes successively by periods of natural preheating (by the hot gases circulating in the partitions), forced heating (including forced preheating) and cooling.
  • the cooking zone is formed by all the chambers located between the blowing ramp and the suction ramp.
  • Figures 2 and 3 shows the direction of the fire F.
  • the first four chambers C1 to C4 according to the blowing ramp 19 are so-called blowing zones BL 1 respectively BL4, BL3, BL2 and BL1.
  • blowing zones BL 1 respectively BL4, BL3, BL2 and BL1.
  • the anodes placed there are already cooked, and undergo a cooling, which has the consequence of increasing the temperature of the blown air, which will be used for combustions.
  • the following six chambers C5 to C10, up to the suction ramp 13, are depressed areas.
  • Substantially at the junction between these two blocks of chambers is the "zero point" PO, that is to say a point where the pressure in the furnace 1 is substantially equal to the atmospheric pressure.
  • the zero point is located upstream of the first heating ramp to avoid the release of combustion products into the environment.
  • a pressure takeoff ramp - so-called zero point ramp (PZR) - is provided to regulate the pressure at the zero point.
  • This ramp 25 is fixedly positioned relative to the heating system, upstream of the first heating ramp 21, in the blowing zone BL.
  • the zero point ramp 25 is located at the openings 11 of the partition 4 located further downstream of the last chamber C4, BL1 located in the blowing zone.
  • this zero point ramp could be placed at another point in the blast zone BL.
  • the temperature of the preheated air in BL blow zones is sufficient to create ignition and fuel combustion; - a PN natural preheating zone at room level
  • the heating system also comprises a temperature measuring device, which typically comprises at least one pyrometer or a thermocouple 26 per heating ramp and per partition, each disposed immediately downstream of each heating ramp 21, 22, 23.
  • TPR pressure and / or temperature measuring ramp 27
  • This ramp is positioned at the same chamber C10 as the suction ramp 13, that is to say in the first natural preheating chamber PN1, for example in the opening 11 upstream of this chamber.
  • the pressure and the temperature can be measured at distinct locations in the natural preheating zone.
  • the measurement of the temperature is carried out in PN1, while the pressure measurement can be carried out at any point in the PN zone.
  • measuring ramp 27 or “TPR” will be used to refer to the measurement of temperature and pressure, possibly in separate locations, in the PN area.
  • the main objective of the method for detecting a malfunction of this installation is to quickly detect the blockage, even partial, of a partition, leading to a problem of scanning this partition, that is to say to a circulation of degraded or non-existent gas flow. Once such a problem is detected, it is a matter of triggering the appropriate actions for the security of the installation and its restart as quickly as possible, under the required security conditions.
  • the method comprises: - the continuous recording of one, or advantageously at least two, physical parameters related to the furnace and the circulating gases for each line of partitions (pressure, temperature, flow rate, oxygen concentration, carbon monoxide concentration);
  • the method preferably further comprises initiating a safety operation following the emission of a malfunction signal.
  • Said security operation may comprise at least one operation chosen from:
  • the suction flaps of the considered partition line up to their maximum as long as no impact on the other partition lines is detected (this impact being an opening reaction of the suction flaps other partition lines due to a loss of flow in these partition lines). If the suction flap of at least one of the other partition lines is already open to the maximum, the opening of the suction flap of the clogged partition line is preferably not modified to avoid the risk of reducing the sweeping of the line of partitions whose flap is open to the maximum.
  • the suction flap is a member present in each suction leg, acting as a valve, and to adjust the flow (or pressure) in these legs.
  • the primary fuel injection into the relevant partition line preferably resumes after the problem has been solved (uncoupling of the defective partition) and the installation is secured.
  • the safety criterion relates to the temperature of the gases measured in the natural preheating zone PN, for example in the suction legs 12 or at the measurement ramp 27 (TPR).
  • the temperature T is measured and recorded in each suction leg 12, that is to say independently for each line of longitudinal partitions.
  • the temperature in a given suction leg 12, for example for the partition 4c is compared in real time with an average (typically an algebraic average), or the median, of the temperatures of the other partitions by eliminating or not the partitions. 4a, 4i or the temperature furthest from this mean or median.
  • a malfunction signal is emitted. Concretely, according to different embodiments, this occurs if the relative difference between the temperature of the suction leg 12 considered and the average (or median) calculated temperatures in the other legs suction is, in absolute value :
  • a fixed threshold for example 50 0 C
  • N is a real number typically between 2 and 3
  • N 'times ⁇ (where ⁇ is the standard deviation and N' is a real number typically between 2 and 3) of the mean (or median) calculated.
  • Said relative deviation is typically negative in the case of a malfunction of combustion in a line of partitions.
  • This temperature measurement is carried out for each line of partitions, independently, so that a blockage of any one of the partitions can be detected quickly.
  • a special treatment of the external partitions 4a, 4i could be envisaged.
  • This embodiment is robust, very responsive and very simple. It allows to detect with significant sensitivity a partition clogged in the natural preheating zone (PN) without difficulty, and optionally without calculation if desired, even when the control system reacts. With this embodiment, it is also possible to detect a clogged partition in the zone of the heating ramps (HR) according to the importance of the clogging and the reaction of the control system.
  • Figures 8 and 10 respectively illustrate the case of the partition 4a plugged HR2 and the partition 4a plugged HR3. It can also be seen that the temperature of the partition concerned is lower than the others, with a smaller difference compared to the previous cases.
  • the safety criterion relates to the quotient T / P where T is the gas temperature measured in the PN zone, for example in the suction legs 12, and P the pressure also measured in the zone PN, for example at the ramp 27.
  • T is the gas temperature measured in the PN zone, for example in the suction legs 12, and P the pressure also measured in the zone PN, for example at the ramp 27.
  • P the pressure also measured in the zone PN, for example at the ramp 27.
  • This embodiment has the same advantages as those of the first embodiment.
  • the detection of a partition is improved plugged in the zone of the heating ramps 21, 22, 23 (HR1, HR2, HR3) when an automatic or manual action is performed to increase the suction of the line considered, as seen in FIGS. , 9 and 11.
  • the safety criterion relates to the pressure in the PN zone, and more specifically to the pressure or the pressure gradient at the micro-venturis present in the suction legs 12.
  • a pressure tap is made at the inlet of the venturi and a pressure tap is made in the neck of the venturi .
  • a first pressure switch is triggered if the vacuum at the inlet of the venturi is too low (this being the sign of a draw problem).
  • a second independent pressure switch is triggered if the pressure differential between the inlet and the neck of the venturi is too low (this being a sign of a low flow).
  • the main advantage of this embodiment is that it uses a mechanical trigger, and therefore there are no electrical transmissions or calculations to be done.
  • the safety criterion relates to the flow of gas in the PN zone, and in particular the suction leg 12 of each line of partitions, and more particularly to the detection of a low flow rate threshold.
  • the calculated flow may be standardized. Security is more efficient if the calculated flow is the actual flow. Similarly, security is more effective when the low flow threshold varies over time. Indeed, in normal operation, the flow is not constant but varies during a cooking cycle.
  • This embodiment is advantageous in that it is based on the flow rate, which is the most representative image of a scan (that is to say a fluid flow in the partitions).
  • the safety criterion relates both to the flow rate Q (for example calculated as indicated above for the fourth embodiment) and to the temperature T of the gases measured in the zone PN, for example in the suction legs 12. It is possible to have two independent security on these two parameters
  • This difference can be, for example, the standard deviation of the reference value (ie an average of the other partitions) or the average deviation from the average of the other partitions.
  • the safety criterion relates both to the flow rate Q (for example calculated as indicated above for the fourth embodiment) and to the quotient T / P where T is the measured gas temperature. in the PN zone, for example in the suction legs
  • Cp is the heat capacity of the gas, depending on the temperature.
  • T is the gas temperature measured in the PN zone, for example in the suction legs 12, and TO is a reference temperature. If the temperature drops due to clogging, Cp also drops, which reinforces the decrease in enthalpy. This gives a greater sensitivity.
  • An eighth embodiment based on the seventh, makes it possible to improve the sensitivity of the measurement by taking into account the pressure P measured at the level of the ramp 27.
  • the factor to be compared with a reference value is therefore H / P, where H is calculated as indicated above.
  • This eighth embodiment is advantageous in that it makes it possible to improve the detection of a partition clogged under the heating ramps (zones HR1, HR2, HR3).
  • the safety criterion relates to the pressure measured at the zero point ramp (PZR), that is to say at the "zero point pressure" PO.
  • the reference value to be considered is the average time of the deviations from the set pressure for the line considered. Indeed, in normal operation, this average is very similar from one partition line to another; it reaches a value close to 0 Pa early in the cooking cycle, then varies little during a cooking cycle.
  • the safety measures are triggered when the average time difference of the pressure P at the zero point of the partition considered is negative and less than a low threshold of negative difference (for example -10 Pa).
  • the time average can be an average of the measurements since the beginning of the cycle.
  • the time average is a moving average over a number of previous measurements, typically the last 5 measurements, to increase the reactivity of the detection.
  • the safety criterion is the value of the PO pressure at the zero point. This value makes it possible to detect a wall clogging problem or a problem of control of the air blowing by the blowing ramp 19 by defining a low threshold of the order of -10 Pa.
  • This embodiment is very simple, robust and responsive. It is particularly efficient and effective for detecting a clogged partition at the BL blowing zone because it adapts to all systems (zero point regulation or fixed blowing). This embodiment also makes it possible to detect a partition clogged under the heating ramps.
  • FIG. 12 which shows the pressure measured at the zero point on the various lines of partitions
  • the pressure difference at the setpoint is more important.
  • the detection can be further refined, since this average makes it possible to eliminate the variations in time of the deviations from the setpoint, so that the difference between the partition lines functioning normally and the line of partitions having the partition clogged becomes more linear and constant.
  • Figures 12 and 13 do not show the values concerning the partition 4h because, unlike the other partitions, this partition 4h was not, during the test, automatically regulated, and the values obtained do not are therefore not significant.
  • Figures 14 and 15 are the equivalents, respectively, of Figures 12 and 13, in the case where the clogged partition is the partition 4a of the chamber BL2.
  • a tenth embodiment provides for placing at least one analyzer 02 and / or CO by fire, each partition being connected to this analyzer.
  • This analyzer is generally placed in the PN zone, downstream of the heating ramps, typically at the PN1 or PN3 chambers or in the suction legs. For example, when a single analyzer is used, the analyzer scans each partition successively for 10 minutes, for example, to take the gas and perform an analysis, throughout the cooking cycle. If the O2 level becomes too low and / or the CO level is too high, the security is triggered.
  • This embodiment is effective for check that the fuel injected by the heating ramps 21, 22, 23 (in HR1, HR2, HR3) burns well.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention consists in combining a first safety criterion relating to the pressure P at the zero point PO and one or more other safety criteria. It can be any of the embodiments above. This makes it possible to simply detect a blockage at any point between the blowing ramp and the suction ramp, since the criterion PO is particularly effective for detecting a blockage in the blowing zone BL and the other criterion or criteria are particularly effective for detecting a blockage in the HR and PN zones.
  • the safety criterion relates to both the pressure P at the zero point PO and the temperature T of the gases measured in the PN zone, in particular in the suction legs 12.
  • This is an embodiment particularly simple and effective. Due to the monitoring of the temperature T, it is possible to detect a clogged partition in the natural preheating zone (PN) and in the zone of the heating ramps (HR); in addition, because of the monitoring of the pressure P at the zero point PO, it is possible to detect a partition clogged in the blowing zone (PN). Thus, all oven 1 is safe.
  • the pressure factors P can be combined at the zero point PO and the quotient T / P (see the second embodiment).
  • the invention provides a decisive improvement to the prior art, by providing a method for detecting a malfunction of an anode baking installation that allows the detection of a local plugging, that is to say clogging of a particular bulkhead, anywhere between the blower ramp and the suction manifold.
  • This result is achieved by measuring and monitoring, continuously, local parameters for each line of partitions.
  • a system for measuring a global parameter there is no compensation effect that would hide the existence of a problem.
  • the invention is not limited to the embodiments described above as examples but that it encompasses all the variants.

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Abstract

Le four de l'installation comprend des cloisons dans lesquelles circulent des gaz chauds de cuisson des blocs carbonés, et des rampes de chauffage (21, 22, 23) tournantes par rapport au four, pourvues de brûleurs ou d'injecteurs de combustible. Des lignes de circulation de gaz (24) sont définies le long des cloisons entre une jambe de soufflage (20) d'air et une jambe d'aspiration (12) de gaz correspondante. Pour détecter un blocage, même partiel d'une cloison, le procédé comprend, en continu : a) pour chaque ligne de circulation de gaz, l'enregistrement d'au moins un paramètre mesuré parmi la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et en monoxyde de carbone; b) l'évaluation d'au moins un facteur à partir des paramètres mesurés; c) la comparaison de ce facteur à une valeur de référence correspondante d) l'émission d'un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.

Description

Procédé et système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés
La présente invention concerne un procédé et un système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, tout particulièrement des anodes en carbone utilisées pour la production d'aluminium par électrolyse.
L'invention vise à détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion, et tout particulièrement les problèmes de combustion soit par manque de comburant, soit par manque de température d'ignition, soit par une trop grosse quantité de combustible (par rapport au comburant).
L'aluminium métal est produit industriellement par électrolyse selon le procédé de Hall-Héroult. A cet effet, on prévoit des cuves comportant au fond un ensemble cathodique et contenant un bain d'électrolyse dans lequel des anodes en matériau carbone sont partiellement immergées.
Les anodes sont formées de blocs carbonés moulés qui sont cuits dans des fours. De façon connue, ces fours comprennent une enceinte extérieure calorifugée, pouvant comporter des murs transversaux définissant des chambres. Les fours sont pourvus de cloisons chauffantes creuses s'étendant longitudinalement, formant entre elles des alvéoles allongées destinées à recevoir les blocs carbonés pour leur cuisson.
Une fois les blocs carbonés empilés dans les alvéoles, et avant la cuisson, on introduit dans ces alvéoles un matériau de remplissage granulaire ou pulvérulent appelé « poussier ». Le poussier sert à protéger les anodes lors de la cuisson, en particulier de l'oxydation qu'elles pourraient subir du fait de la température de cuisson élevée (de l'ordre de 12000C).
La cuisson est obtenue par des gaz chauds circulant à l'intérieur des cloisons. Ces gaz comprennent d'une part de l'air soufflé dans les cloisons au moyen de jambes de soufflage et un combustible primaire - liquide ou gazeux - injecté dans les cloisons, et d'autre part le gaz produit par la cuisson des anodes (hydrocarbures volatils), qui sert de combustible secondaire
(complémentaire). L'injection du combustible primaire peut se faire par des rampes de chauffage comportant un ou plusieurs brûleurs, ou un ou plusieurs injecteurs. Dans ce dernier cas, le combustible brûle dans le four du fait de la haute température qui y règne. Puis les gaz injectés et/ou produits sont aspirés depuis les cloisons au moyen de jambes d'aspiration. Au cours d'un cycle de cuisson, les rampes de chauffage sont progressivement déplacées par rapport au four, de sorte que chaque charge d'anode, en un emplacement donné du four, est successivement préchauffée, soumise à la cuisson, puis refroidie. Ce type de fours est appelé « four à feu tournant » (« ring furnace » en anglais). Une fois les anodes refroidies, elles sont évacuées hors des alvéoles.
Si une cloison de four se bouche en tout ou partie (par exemple du fait de l'infiltration de poussier) ou se déforme (du fait de la haute température régnant dans le four lors de la cuisson et des cycles successifs de chauffage et refroidissement), ou si la zone de cuisson est soumise à de fortes infiltrations ou exfiltrations d'air (infiltrations liées soit à un problème de mise en place des équipements, soit à l'état du four ou/et de ses équipements), le balayage de la ligne de cloisons correspondante diminue fortement voire devient inexistant. Le balayage est la circulation du gaz dans et par les cloisons creuses. Ce type de dysfonctionnement est appelé blocage de cloison. Or le combustible primaire continue d'être injecté et les matières volatiles continuent d'être produites par les blocs carbonés en cours de cuisson. Sans balayage, le combustible ou/et les matières volatiles s'accumulent dans les zones mortes. Un simple apport d'oxygène peut alors entraîner une explosion. Ce problème est d'autant plus important que la cadence de production des anodes dans les installations de cuisson est très importante, les fours et les divers appareils nécessaires à l'opération de cuisson des anodes fonctionnant en permanence.
Bien entendu, afin de garantir la sécurité des personnes et de l'installation, différents moyens de contrôle sont déjà mis en place. Toutefois, aucun moyen automatique fiable n'existe à ce jour pour détecter rapidement un problème de balayage des cloisons dans le but de provoquer une action de mise en sécurité. De plus, les systèmes de régulation globaux mis en place ne permettent généralement pas de détecter et de confirmer un problème de balayage survenant de façon locale dans une cloison. Ainsi, seule la surveillance ponctuelle des opérateurs sur le four peut permettre de détecter de façon fiable un problème de balayage des cloisons.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus, en fournissant un procédé et un système de détection d'un dysfonctionnement du four lié à un problème de combustion qui répond aux normes sévères de sécurité, qui est fiable, et qui permet de détecter très rapidement un problème de balayage localisé sur une cloison du four.
A cet effet, l'invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant :
- un four qui comporte des cloisons creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles de réception des blocs carbonés à cuire,
- et un système de chauffage tournant par rapport au four, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons et, entre lesdites rampes de soufflage et d'aspiration, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons entre une jambe de soufflage et une jambe d'aspiration correspondante.
Selon une définition générale de l'invention, dans le but de détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion et plus particulièrement de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le procédé comprend : a) pour chaque ligne de circulation de gaz, l'enregistrement en continu, en au moins un point donné de ladite ligne de circulation de gaz, d'au moins un paramètre mesuré parmi la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; b) l'évaluation en continu d'au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés ; c) la comparaison en continu de ce facteur à une valeur de référence correspondante d) rémission d'un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
En pratique, le procédé prévoit donc d'effectuer en continu une ou plusieurs mesures de paramètres physiques, et ceci pour chacune des lignes de cloisons, et non de façon unique globale ou localisée. Puis, un facteur pertinent est évalué. Dans certains modes de réalisation, ce facteur peut être calculé et, dans d'autres modes de réalisation, ce facteur peut être directement le paramètre mesuré, aucun calcul n'étant alors nécessaire. Ce facteur peut correspondre à un indice de fonctionnement du four.
Ce facteur est ensuite comparé à une valeur de référence. Celle-ci peut être prédéterminée (par exemple en fonction des conditions de fonctionnement) ou calculée (il peut notamment s'agir de la moyenne des autres facteurs identiques sur les autres lignes de circulation de gaz). Si le facteur considéré n'est pas dans la plage de sécurité prédéterminée (par exemple s'il est en-dessous de la valeur de seuil bas ou au-dessus de la valeur de seuil haut correspondante, ou s'il s'écarte trop de cette valeur de référence), alors un signal de dysfonctionnement est émis et, de préférence, des opérations visant à sécuriser l'installation sont mises en œuvre en réaction à ce signal.
L'invention prévoit la possibilité de combiner différents facteurs et les valeurs de référence associées pour augmenter la sécurité de l'installation. Dans ce cas, de préférence, les différentes sécurités (mesure, calcul, comparaison à une valeur de référence) sont indépendantes les unes des autres.
L'invention permet notamment de détecter un problème de balayage d'une ligne de cloisons, c'est-à-dire un problème de circulation du gaz dans et par les cloisons creuses.
Il est à noter que les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au sens du feu, qui est également le sens de déplacement du flux gazeux.
L'invention concerne aussi bien les fours comportant au moins un mur transversal que ceux qui n'en possèdent pas.
Avantageusement, on peut mesurer au moins deux paramètres, chacun dans une zone distincte du four parmi :
- une zone dite de préchauffage naturel (PN), située en amont de la ou des rampes de chauffage ; - une zone dite de chauffage (HR), située sous la ou les rampes de chauffage ;
- une zone dite de soufflage (BL) située en aval de la ou des rampes de chauffage.
Ceci permet d'améliorer la détection d'un dysfonctionnement, quel que soit la zone du four où il se produit. Par exemple, au moins un paramètre est mesuré dans une zone de préchauffage naturel (PN) ou une zone de chauffage (HR), et au moins un paramètre est mesuré dans une zone de soufflage (BL).
Selon une réalisation particulièrement avantageuse, le paramètre mesuré dans la zone de soufflage (BL) est la pression au niveau d'une rampe de point zéro qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR).
On peut prévoir qu'au moins un facteur évalué est directement un paramètre mesuré, ce qui permet notamment d'éviter tout calcul. En variante, ou en complément, au moins un facteur évalué peut être une fonction d'au moins deux paramètres, par exemple le produit et/ou le quotient d'au moins deux paramètres.
Il est possible de choisir au moins un facteur parmi : T, T/P, P, Q, QxT, QxT/P, H=Q.Cp.(T-T0), H/P, PO, [O2], [CO], où :
- T est la température en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- P est la pression en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- Q est le débit de gaz en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
- Cp est la capacité calorifique du gaz ;
- TO est une température de référence ;
- PO est la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR) ;
- [O2] est la concentration en oxygène ;
- [CO] est la concentration en monoxyde de carbone.
Selon une réalisation avantageuse, on évalue au moins deux facteurs distincts, et on compare chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante distincte. On a donc dans ce cas des critères de sécurité sur chacun de ces facteurs, donc au moins deux critères de sécurité, ce qui permet encore d'améliorer la détection d'un dysfonctionnement.
Selon un mode de réalisation préféré, particulièrement robuste et simple à mettre en œuvre on mesure et on enregistre uniquement la température, avantageusement dans chaque jambe d'aspiration. Le facteur évalué et la valeur de référence sont alors avantageusement directement des températures.
La valeur de référence d'un facteur donné peut être une moyenne (typiquement la moyenne algébrique) ou la médiane des facteurs évalués pour tout ou partie des lignes de circulation de gaz.
Afin d'augmenter la sensibilité de la détection, on peut prévoir, pour le calcul de la valeur de référence, d'exclure au moins l'une parmi : la ligne de circulation de gaz surveillée ; une ligne de circulation de gaz située à une extrémité des rampes selon la direction transversale ; et la ligne de circulation de gaz pour laquelle le facteur est le plus éloigné de la moyenne, respectivement de la médiane.
De plus, le procédé de contrôle peut comprendre, en réaction à l'émission du signal de dysfonctionnement, le déclenchement de mesures de mise en sécurité de l'installation. Selon une réalisation possible, des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée s'écarte dans un sens déterminé d'une valeur de référence, typiquement lorsque ledit facteur est inférieur à ladite valeur de référence.
Selon une autre réalisation possible, des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque l'écart relatif entre le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée et la valeur de référence est, en valeur absolue :
- supérieur à un seuil fixe prédéterminé ;
- ou supérieur à N fois une moyenne (typiquement une moyenne algébrique) des écarts à la moyenne des facteurs dans les autres lignes de circulation de gaz (où N est un nombre réel compris entre 2 et 3) ;
- ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la valeur de référence.
Avantageusement, les mesures de mise en sécurité ne sont déclenchées que lorsque ledit écart relatif s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence, typiquement lorsque ledit écart est négatif (c'est-à-dire typiquement lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée est inférieur à la valeur de référence).
Selon encore une autre réalisation possible, on mesure la pression au niveau d'une rampe de point zéro située dans la zone de soufflage (BL) ladite rampe de point zéro étant agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR), et des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsqu'une moyenne temporelle des écarts entre ladite pression mesurée et une valeur de référence (typiquement une valeur de consigne) devient, en valeur absolue, supérieure à un seuil fixe prédéterminé. Avantageusement, les mesures de mise en sécurité ne sont déclenchées que lorsque ladite moyenne temporelle s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence, typiquement lorsqu'elle est négative, c'est-à-dire typiquement lorsque la pression mesurée est en moyenne inférieure à la valeur de référence. Ladite moyenne temporelle observée pour chaque ligne de circulation de gaz peut éventuellement être comparée aux valeurs observées pour tout ou partie des autres lignes de circulation de gaz afin de déclencher si nécessaire des mesures de mise en sécurité.
On peut avantageusement prévoir que la moyenne temporelle soit une moyenne mobile sur les m mesures précédentes, où m est compris entre 3 et 10.
Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : - un four qui comporte des cloisons creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles de réception des blocs carbonés à cuire,
- et un système de chauffage tournant par rapport au four, qui comporte une rampe amont de plusieurs jambes de soufflage d'air dans les différentes cloisons, une rampe aval de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons et, entre lesdites rampes de soufflage et d'aspiration, au moins une rampe de chauffage pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons entre une jambe de soufflage et une jambe d'aspiration correspondante.
Dans le but de détecter un dysfonctionnement lié à un problème de combustion et plus particulièrement le blocage, même partiel, d'une cloison, le système comprend : - des moyens de mesure et d'enregistrement en continu d'au moins un paramètre, en au moins un point donné de chaque ligne de circulation de gaz, parmi : la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ;
- des moyens d'analyse aptes à évaluer en continu au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés et à comparer en continu ce facteur à une valeur de référence correspondante ;
- des moyens d'alerte aptes à émettre un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison effectuée par les moyens d'analyse ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
Le signal de dysfonctionnement est typiquement un signal électrique ou opto-électrique, qui peut éventuellement provoquer des actions automatisées et/ou générer un signal d'alerte sonore ou lumineux en vue de provoquer des actions manuelles ou semi-automatisées.
On décrit ci-dessous, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation possibles de l'invention, en référence aux figures annexées :
La figure 1 est une vue partielle, en perspective, d'une installation de cuisson d'anodes typique et plus particulièrement du four de cette installation ;
La figure 2 est une vue de dessus du four, montrant également un système de chauffage typique ;
La figure 3 est une représentation schématique en vue latérale des cloisons situées au niveau du système de chauffage de la figure 2 ;
Les figures 4, 5, 6, 8 et 10 montrent des valeurs de température mesurées aux cours d'essais. Plus précisément, ces figures sont des graphiques montrant une évolution de la température des gaz mesurée au niveau d'une rampe de mesure de température et de pression (TPR :
« Température and Pressure Ramp ») en zone de préchauffage naturel (PN) en fonction du temps, lorsque différentes cloisons d'une même ligne de circulation de gaz sont bouchées (l'ordre des figures correspond à l'éloignement de la cloison bouchée par rapport à la rampe d'aspiration) ;
Les figures 7, 9 et 11 sont des graphiques montrant une évolution du quotient température / pression au niveau de la TPR en fonction du temps, correspondant respectivement aux situations des figures 6, 8 et 10 ;
Les figures 12 et 14 sont des graphiques montrant une évolution de la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro en fonction du temps, lorsque différentes cloisons d'une même ligne de circulation de gaz sont bouchées ;
Les figures 13 et 15 sont des graphiques montrant l'évolution de la moyenne temporelle cumulée des écarts à la consigne de la pression mesurée au niveau de la rampe de point zéro en fonction du temps, correspondant respectivement aux situations des figures 12 et 14.
Une installation de cuisson d'anodes comprend un four 1 à feu tournant. La description détaillée qui suit porte sur l'application de l'invention aux installations comprenant un four à chambres, telles qu'illustrées aux figures 1 à 3. L'invention n'est toutefois pas limitée à ce type de fours. En particulier, l'invention est également applicable aux installations comportant un four sans murs transversaux intermédiaires entre les murs d'extrémité.
Le four 1 comprend une enceinte 2 calorifugée de forme sensiblement parallélépipédique, par rapport à laquelle on définit une direction longitudinale X et une direction transversale Y. Dans l'enceinte 2 sont disposés des murs transversaux 3 définissant des chambres C successives selon la direction X. Dans chaque chambre C sont prévues des cloisons 4 creuses disposées dans le sens longitudinal, formant entre elles des alvéoles 5 allongées. Chaque chambre C comporte ainsi plusieurs cloisons 4a à 4i, comme illustré sur la figure 2.
Les cloisons 4 comprennent des parois latérales 6 minces généralement séparées par des entretoises 7 et des chicanes 8. Les extrémités des cloisons creuses comportent des ouvertures 10 et sont encastrées dans des échancrures 9 des murs transversaux 3. Ces échancrures 9 sont elles-mêmes munies d'ouvertures 10' situées en regard des ouvertures 10 des cloisons 4, afin de permettre le passage des gaz circulant dans les cloisons 4 d'une chambre C à la suivante. Les cloisons 4 comprennent en outre des orifices 11 qui servent notamment à introduire des moyens de chauffage (tels que des injecteurs ou des brûleurs de combustible), ou des jambes d'aspiration 12 d'une rampe d'aspiration 13 raccordée à un conduit principal 14 longeant le four 1 , ou des jambes de soufflage d'air, etc.
Comme on le voit plus particulièrement sur la figure 2, les chambres C forment une longue travée 15 dans la direction longitudinale, et le four 1 comprend typiquement deux travées parallèles, chacune ayant une longueur de l'ordre d'une centaine de mètres, délimitées par un mur central 16. Dans chaque travée 15, on a donc des lignes longitudinales de cloisons 4. Dans les alvéoles 5 sont empilés des blocs carbonés 17 crus, c'est-à-dire les anodes à cuire, et l'alvéole 5 est remplie d'un matériau granulaire ou pulvérulent (typiquement à base de coke), appelé « poussier » 18, qui entoure ces blocs 17 et les protège pendant leur cuisson. L'installation de cuisson d'anodes comprend également un système de chauffage, qui comporte typiquement : une rampe de soufflage amont 19 de plusieurs jambes de soufflage 20 d'air dans les différentes cloisons 4 d'une chambre C (par les orifices 11 ), deux ou trois rampes de chauffage 21 , 22, 23 composée chacune d'un ou deux brûleurs ou injecteurs de combustible par cloison, et une rampe d'aspiration aval 13 de plusieurs jambes d'aspiration 12 de gaz depuis les différentes cloisons 4 d'une chambre C (depuis les orifices 11 ).
Comme on le voit sur la figure 3, les différents éléments constitutifs du système de chauffage sont disposés à distance les uns des autres selon la configuration fixe typique suivante : la rampe de soufflage d'air 19 est située en entrée d'une chambre C1 donnée ; la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la cinquième chambre C5 en aval de la rampe de soufflage d'air 19, la deuxième rampe 22 de brûleurs/injecteurs est disposée au-dessus de la chambre C6 située immédiatement en aval de la première rampe 21 ; la troisième rampe 23 de brûleurs/injecteurs est disposée au- dessus de la chambre C7 située immédiatement en aval de la deuxième rampe 22 ; et la rampe d'aspiration 13 est située en sortie de la troisième chambre C10 en aval de la troisième rampe 23.
Plus généralement, la position relative des différents éléments est toujours la même (à savoir, dans le sens du feu, la rampe de soufflage 19, les rampes de brûleurs/injecteurs 21 ,22, 23 et la rampe d'aspiration 13). Toutefois, l'espacement (en nombre de chambres) entre des éléments peut varier d'un four à l'autre. C'est ainsi que la première rampe 21 de brûleurs/injecteurs pourrait être positionnée au-dessus de la chambre C4 ou C3. Par ailleurs, la rampe d'aspiration 13 pourrait être située en sortie de la deuxième chambre en aval de la troisième rampe 23.
Lors des opérations de cuisson, de l'air est soufflé par les jambes de soufflage 20. Cet air, mélangé au combustible primaire injecté par les rampes de brûleurs/injecteurs 21 ,22, 23 et au combustible secondaire produit par la cuisson des anodes, circule dans les lignes longitudinales de cloisons 4, de chambre en chambre, en suivant le chemin formé par les chicanes 8 et en passant d'une cloison à une autre par les ouvertures 10, jusqu'à être aspiré par les jambes d'aspiration 12.
Entre une jambe de soufflage 20 et une jambe d'aspiration 12 correspondante, on a donc une ligne de circulation de gaz 24 globalement longitudinale le long des cloisons 4 successives. Par « globalement longitudinale », on entend que le gaz circule, depuis une jambe de soufflage vers la jambe d'aspiration correspondante, selon la direction X de façon globale, tout en effectuant localement des mouvements verticaux, typiquement en ondulations, comme illustré sur la figure 3. Comme indiqué ci-dessus, le flux gazeux est constitué d'air, du gaz issu de la combustion du combustible liquide ou gazeux injecté, et des matières volatiles dégagées par les blocs carbonés 17. La chaleur produite par la combustion du combustible de chauffage (primaire) et des matières volatiles (combustible secondaire) dégagées par les blocs carbonés est transmise aux blocs carbonés 17 contenus dans les alvéoles 5, ce qui entraîne leur cuisson.
Un cycle de cuisson de blocs carbonés, pour une chambre C donnée, comprend typiquement le chargement des alvéoles 5 de cette chambre C en blocs carbonés 17 crus, le chauffage de cette chambre C jusqu'à la température de cuisson des blocs carbonés 17 (typiquement de 1100 à 1200 0C), le refroidissement de la chambre C jusqu'à une température qui permette d'enlever les blocs carbonés cuits et le refroidissement de la chambre C jusqu'à la température ambiante.
Le principe du feu tournant consiste à effectuer successivement le cycle de chauffage sur les chambres du four par un déplacement du système de chauffage. Ainsi, une chambre donnée passe successivement par des périodes de préchauffage naturel (par les gaz chauds circulant dans les cloisons), de chauffage forcé (incluant un préchauffage forcé) et de refroidissement. La zone de cuisson est formée par l'ensemble des chambres situées entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration. Sur les figures 2 et 3 est représenté le sens du feu F.
On décrit à présent les conditions régnant dans les différentes chambres C du four 1 au niveau desquelles est placé le système de chauffage à un instant donné, en se reportant aux figures 2 et 3.
Les quatre premières chambres C1 à C4 suivant la rampe de soufflage 19 sont des zones dites de soufflage BL1 respectivement BL4, BL3, BL2 et BL1. Il y règne une surpression. Les anodes qui y sont placées sont déjà cuites, et subissent un refroidissement, ce qui a pour conséquence d'augmenter la température de l'air soufflé, qui servira aux combustions. Les six chambres suivantes C5 à C10, jusqu'à la rampe d'aspiration 13, sont des zones en dépression. Sensiblement à la jonction entre ces deux blocs de chambres se situe le « point zéro » PO, c'est-à-dire un point où la pression dans le four 1 est sensiblement égale à la pression atmosphérique. Le point zéro est situé en amont de la première rampe de chauffage afin d'éviter le rejet des produits de combustion dans le milieu ambiant.
Il est prévu une rampe de prise de pression - dite rampe de point zéro 25 (PZR) - afin de réguler la pression au point zéro. Cette rampe 25 est positionnée de façon fixe par rapport au système de chauffage, en amont de la première rampe de chauffage 21 , dans la zone de soufflage BL. Dans la réalisation représentée, la rampe de point zéro 25 est située au niveau des orifices 11 de la cloison 4 situés le plus en aval de la dernière chambre C4, BL1 située dans la zone de soufflage. Toutefois, cette rampe de point zéro 25 pourrait être placée en un autre point de la zone de soufflage BL.
Dans la zone en dépression, on trouve successivement, de l'amont vers l'aval :
- une zone de chauffage HR au niveau des chambres C5, C6 et C7 situées sous les trois rampes de chauffage 21 , 22, 23, comprenant dans les deux premières chambres C5, C6 une zone de chauffage forcé, respectivement HR3, HR2, puis dans la chambre suivante C7 une zone de préchauffage forcé HR1. La température de l'air préchauffé dans les zones de soufflage BL suffit à créer l'inflammation et la combustion du combustible ; - une zone de préchauffage naturel PN au niveau des chambres
C8, C9 et C10, respectivement PN3, PN2 et PN1. Les gaz chauds issus de la zone de chauffage permettent l'inflammation des matières volatiles combustibles libérées par les blocs carbonés lors de leur préchauffage dans la zone de préchauffage. La chambre C située juste après la rampe d'aspiration 13
(complètement à droite sur la figure 3), nommée chambre morte, est une chambre prête à recevoir des blocs carbonés crus 17, qui subira donc successivement, lorsque le système de chauffage sera déplacé dans le sens F : un préchauffage naturel (PN1 , PN2 puis PN3), un préchauffage forcé (HR1 ), un chauffage forcé (HR2 puis HR3), puis un refroidissement (BL1 , BL2, BL3 puis BL4), avant le déchargement des anodes cuites et refroidies. Le système de chauffage comprend également un dispositif de mesure de la température, qui comporte typiquement au moins un pyromètre ou un thermocouple 26 par rampe de chauffage et par cloison, disposé chacun immédiatement en aval de chaque rampe de chauffage 21 , 22, 23. II est de plus prévu au moins une rampe de mesure 27 de pression et/ou de température (TPR), disposée entre la dernière rampe de chauffage 23 et la rampe d'aspiration 13, c'est-à-dire dans la zone PN. Dans la réalisation représentée sur les figures 2 et 3, on a une unique rampe TPR permettant de mesurer à la fois la température et la pression. Cette rampe est positionnée au niveau de la même chambre C10 que la rampe d'aspiration 13, c'est-à-dire dans la première chambre de préchauffage naturel PN1 , par exemple dans l'orifice 11 le plus en amont de cette chambre.
Selon une variante possible de l'invention, la pression et la température peuvent être mesurées en des endroits distincts dans la zone de préchauffage naturel. On a alors une rampe de mesure de la température et une rampe de mesure de la pression distinctes. De préférence, la mesure de la température est effectuée en PN1 , tandis que la mesure de pression peut être effectuée en tout point de la zone PN.
Dans toute la description, l'expression « rampe de mesure 27 » ou « TPR » sera employée pour désigner la mesure de la température et de la pression, éventuellement en des endroits distincts, dans la zone PN.
Le procédé de détection d'un dysfonctionnement de cette installation a pour objectif principal de détecter rapidement le blocage, même partiel, d'une cloison, conduisant à un problème de balayage de cette cloison, c'est-à-dire à une circulation du flux de gaz dégradée ou inexistante. Une fois un tel problème détecté, il s'agit de déclencher les actions appropriées pour la mise en sécurité de l'installation et son redémarrage le plus rapidement possible, dans les conditions de sécurité requises. A cet effet, le procédé comporte : - l'enregistrement continu d'un, ou avantageusement d'au moins deux, paramètres physiques liés au four et aux gaz circulant pour chaque ligne de cloisons (pression, température, débit, concentration en oxygène, concentration en monoxyde de carbone) ;
- l'évaluation en continu, éventuellement par calcul, d'un ou plusieurs facteurs à partir du ou des paramètres mesurés durant ledit enregistrement ; - la comparaison en continu de la valeur de ce ou ces facteurs avec une valeur de référence ;
- rémission d'un signal de dysfonctionnement par blocage si la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas au critère de sécurité (écart, passage au-dessous ou en-dessus de la valeur de seuil).
Le procédé comporte en outre, de préférence, le déclenchement d'une opération de mise en sécurité suite à l'émission d'un signal de dysfonctionnement. Ladite opération de mise en sécurité peut comporter au moins une opération choisie parmi :
- le déclenchement - commandé par l'émission du signal de dysfonctionnement - d'une alarme et/ou d'une coupure immédiate de l'injection de combustible primaire dans la ligne de cloison défectueuse ; - l'ouverture progressive des volets d'aspiration de la ligne de cloison considérée jusqu'à leur maximum tant qu'aucun impact sur les autres lignes de cloison n'est détecté (cet impact étant une réaction d'ouverture des volets d'aspiration des autres lignes de cloison due à une perte de débit dans ces lignes de cloisons). Si le volet d'aspiration d'au moins une des autres lignes de cloisons est déjà ouvert au maximum, l'ouverture du volet d'aspiration de la ligne de cloison bouchée n'est, de préférence, pas modifiée afin d'éviter le risque de diminuer le balayage de la ligne de cloisons dont le volet est ouvert au maximum. Le volet d'aspiration est un organe présent dans chaque jambe d'aspiration, agissant comme une vanne, et permettant de régler le débit (ou la pression) dans ces jambes.
L'injection de combustible primaire dans la ligne de cloison concernée reprend de préférence après que le problème a été résolu (débouchage de la cloison défectueuse) et l'installation mise en sécurité.
Plusieurs modes de réalisation de l'invention sont décrits ci- dessous.
Selon un premier mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la température des gaz mesurée dans la zone de préchauffage naturel PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12 ou au niveau de la rampe de mesure 27 (TPR). De façon concrète, et selon un exemple, on mesure et on enregistre la température T dans chaque jambe d'aspiration 12, c'est-à-dire de manière indépendante pour chaque ligne de cloisons longitudinale. La température dans une jambe d'aspiration 12 donnée, par exemple pour la cloison 4c, est comparée en temps réel à une moyenne (typiquement une moyenne algébrique), ou la médiane, des températures des autres cloisons en supprimant, ou non, les cloisons extérieures 4a, 4i ou la température la plus éloignée de cette moyenne ou médiane.
Si la température de la jambe d'aspiration 12 considérée est déterminée comme étant trop basse, alors un signal de dysfonctionnement est émis. De façon concrète, selon différentes variantes de réalisation, cela se produit si l'écart relatif entre la température de la jambe d'aspiration 12 considérée et la moyenne (ou la médiane) calculée des températures dans les autres jambes d'aspiration est, en valeur absolue :
- supérieur à un seuil fixe (par exemple 500C) ;
- ou supérieur à N fois une moyenne des écarts à la moyenne des températures dans les autres jambes (où N est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) ;
- ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la moyenne (ou médiane) calculée.
Ledit écart relatif est typiquement négatif dans le cas d'un dysfonctionnement de la combustion dans une ligne de cloisons.
Cette mesure de température est effectuée pour chaque ligne de cloisons, indépendamment, de façon qu'un blocage de l'une quelconque des cloisons puisse être détecté rapidement. De façon avantageuse, un traitement spécial des cloisons extérieures 4a, 4i pourrait être envisagé. Ce mode de réalisation est robuste, très réactif et très simple. Il permet de détecter avec une sensibilité importante une cloison bouchée dans la zone de préchauffage naturel (PN) sans difficulté, et optionnellement sans calcul si on le désire, et ce même lorsque le système de régulation réagit. Avec ce mode de réalisation, on peut également détecter une cloison bouchée dans la zone des rampes de chauffage (HR) selon l'importance du bouchage et la réaction du système de contrôle.
L'évolution de la température T des gaz en fonction du temps t, dans les différentes lignes de cloisons 4a à 4h d'un four qui, dans cet exemple, comporte huit cloisons 4, est représenté sur les figures 4, 5, 6, 8 et 10. Pour ces exemple, les températures ont été relevées au niveau de la rampe de mesure 27 et non directement en plaçant un thermocouple dans les jambes d'aspiration 12. Les résultats observés avec ces deux méthodes de mesure sont comparables mais une mesure directement dans la jambe d'aspiration est beaucoup plus sensible à un problème de balayage (en effet, un bouchage engendre le plus souvent une augmentation de l'aspiration, et donc de la dépression, ce qui a pour conséquence d'augmenter les infiltrations d'air froid provenant de la chambre morte qui sont directement aspirées par les jambes d'aspiration. La température mesurée dans la jambe chute donc d'autant plus en comparaison à la température à la TPR qui n'est que très peu affectée par le phénomène d'augmentation de la dépression). De plus, une mesure directement dans la jambe d'aspiration permet de détecter un bouchage dans la zone PN 1 ce qui n'est pas forcément le cas avec une mesure effectuée à la TPR.
Sur la figure 4 (cloison 4a bouchée en PN2), on voit très nettement que la courbe de température correspondant à cette ligne de cloisons est située très en-dessous des autres courbes de température. Malgré l'action d'un opérateur sur l'ouverture des volets au bout de 14h de cycle pour créer une aspiration maximale, la température de la cloison 4a est restée bien inférieure aux températures des autres cloisons. Si l'opérateur n'était pas intervenu, les écarts de température auraient été nettement supérieurs. Sur la figure 5 (cloison 4a bouchée en PN3), et malgré des volets ouverts manuellement au maximum pendant tout le cycle, la température de la cloison bouchée reste bien inférieure aux températures des autres cloisons.
Il en va de même pour le cas de la figure 6 (cloison 4a bouchée en HR1). Les figures 8 et 10 illustrent respectivement le cas de la cloison 4a bouchée en HR2 et de la cloison 4a bouchée en HR3. On voit également que la température de la cloison concernée est inférieure aux autres, avec un écart moindre par rapport aux cas précédents.
Selon un deuxième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur le quotient T / P où T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12, et P la pression mesurée également dans la zone PN, par exemple au niveau de la rampe 27. On retrouve globalement le premier mode de réalisation, à ceci près que l'on divise la température par la pression au niveau de la rampe 27. Ce mode de réalisation présente les mêmes avantages que ceux du premier mode de réalisation. De plus, on améliore la détection d'une cloison bouchée dans la zone des rampes de chauffage 21 , 22, 23 (HR1 , HR2, HR3) lorsqu'une action automatique ou manuelle est réalisée en vue d'augmenter l'aspiration de la ligne considérée, comme on le voit sur les figures 7, 9 et 11. En effet, ces figures illustrent l'évolution du rapport T / P en fonction du temps t, pour chacune des lignes de cloisons, dans les mêmes conditions que les figures 6, 8 et 10, respectivement. La comparaison de ces figures montre la plus grande sensibilité du deuxième mode de réalisation lorsque le bouchage intervient dans l'une des zones HR1 , HR2, HR3. Ainsi, la sécurité de l'installation peut être encore améliorée. Selon un troisième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la pression dans la zone PN, et plus spécifiquement sur la pression ou le gradient de pression au niveau des micro-venturis présents dans les jambes d'aspiration 12.
Pour chaque jambe d'aspiration 12, c'est-à-dire pour chaque ligne de cloisons, et de façon indépendante, une prise de pression est réalisée à l'entrée du venturi et une prise de pression est réalisée dans le col du venturi.
Un premier pressostat se déclenche si la dépression à l'entrée du venturi est trop faible (ceci étant le signe d'un problème de tirage). En outre, un deuxième pressostat indépendant se déclenche si le différentiel de pression entre l'entrée et le col du venturi est trop faible (ceci étant le signe d'un faible débit). On a donc un seuil bas de pression et un seuil bas de gradient de pression. Ceux-ci peuvent être fixes ou variables au cours du cycle de cuisson.
Le principal avantage de ce mode de réalisation est qu'il fait appel à un déclenchement mécanique, et qu'il n'y a donc pas de transmissions électriques ou de calculs à faire.
Selon un quatrième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur le débit de gaz dans la zone PN, et notamment la jambe d'aspiration 12 de chaque ligne de cloisons, et plus particulièrement sur la détection d'un seuil bas de débit. Le débit Q peut par exemple être calculé en mesurant d'une part la différence de pression ΔP entre l'entrée d'un venturi présent dans la jambe d'aspiration 12 et le col dudit venturi et d'autre part la température T des gaz mesurée dans la jambe d'aspiration 12, par la formule Q = K . /— , K étant un coefficient défini au préalable en fonction du dimensionnement du micro-venturi et de formules théoriques. Si le débit calculé est trop faible, la sécurité se déclenche. Le débit calculé peut-être normalisé. La sécurité est plus efficace si le débit calculé est le débit réel. De même, la sécurité est plus efficace lorsque le seuil bas de débit varie au cours du temps. En effet, en marche normale, le débit n'est pas constant mais varie au cours d'un cycle de cuisson.
Ce mode de réalisation est avantageux en ce qu'il est basé sur le débit, qui est l'image la plus représentative d'un balayage (c'est-à-dire d'une circulation de fluide dans les cloisons).
Selon un cinquième mode de réalisation, le critère de sécurité porte à la fois sur le débit Q (par exemple calculé comme indiqué ci-dessus pour le quatrième mode de réalisation) et sur la température T des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12. Il est possible d'avoir deux sécurités indépendantes sur ces deux paramètres
(détection de seuils bas), comme cela a été expliqué plus haut, ou, en variante, de considérer comme unique critère de sécurité le produit Q x T.
On peut prévoir le déclenchement de mesures de mise en sécurité lorsque le produit Q x T est inférieur à une valeur de référence ou lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée est inférieur à n fois un écart (n étant un réel, typiquement compris entre 2 et 3). Cet écart peut être par exemple l'écart type de la valeur de référence (à savoir une moyenne des autres cloisons) ou la moyenne des écarts à la moyenne des autres cloisons.
Ce cinquième mode de réalisation permet de cumuler les avantages des deux modes de réalisation portant respectivement sur le débit / sur la température, et de limiter / compenser les désavantages correspondants. Selon un sixième mode de réalisation, le critère de sécurité porte à la fois sur le débit Q (par exemple calculé comme indiqué ci-dessus pour le quatrième mode de réalisation) et sur le quotient T / P où T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration
12, et P la pression mesurée également dans la zone PN, par exemple au niveau de la rampe 27 (voir le deuxième mode de réalisation).
Il est possible d'avoir deux sécurités indépendantes sur ces deux paramètres (détection de seuils bas), comme cela a été expliqué plus haut, ou, en variante, de considérer comme unique critère de sécurité le produit Q x T / P. Ce sixième mode de réalisation permet de cumuler les avantages des deux modes de réalisation (sur le débit / sur le quotient T/P), et de limiter / compenser les désavantages correspondants.
Selon un septième mode de réalisation, il s'agit de détecter un seuil bas d'enthalpie H = Q . Cp . (T - TO). Cp est la capacité calorifique du gaz, dépendant de la température. T est la température des gaz mesurée dans la zone PN, par exemple dans les jambes d'aspiration 12, et TO est une température de référence. Si la température chute pour cause de bouchage, Cp chute également, ce qui renforce la diminution de l'enthalpie. On obtient ainsi une plus grande sensibilité.
Ce mode de réalisation est particulièrement performant et robuste. Un huitième mode de réalisation, basé sur le septième, permet d'améliorer la sensibilité de la mesure en prenant en compte la pression P mesurée au niveau de la rampe 27. Le facteur à comparer à une valeur de référence est donc H / P, où H est calculé comme indiqué ci-dessus. Ce huitième mode de réalisation est avantageux en ce qu'il permet d'améliorer la détection d'une cloison bouchée sous les rampes de chauffage (zones HR1 , HR2, HR3).
Selon un neuvième mode de réalisation, le critère de sécurité porte sur la pression mesurée au niveau de la rampe de point zéro 25 (PZR), c'est-à- dire sur la « pression au point zéro » PO.
Lorsque la valeur du point zéro est régulée de manière automatique pendant un cycle de cuisson en faisant varier le débit d'air soufflé par la rampe de soufflage 19, la valeur de référence à considérer est la moyenne temporelle des écarts à la pression consigne pour la ligne considérée. En effet, en marche normale, cette moyenne est très semblable d'une ligne de cloison à l'autre ; elle atteint une valeur proche de 0 Pa tôt dans le cycle de cuisson, puis varie peu au cours d'un cycle de cuisson. Les mesures de mise en sécurité sont déclenchées quand l'écart temporel moyen de la pression P au point zéro de la cloison considérée est négatif et inférieur à un seuil bas d'écart négatif (par exemple -10 Pa). La moyenne temporelle peut être une moyenne des mesures depuis le début du cycle. De préférence, la moyenne temporelle est une moyenne mobile sur un certain nombre de mesures précédentes, typiquement les 5 dernières mesures, afin d'augmenter la réactivité de la détection. Lorsque le point zéro n'est pas contrôlé, le critère de sécurité est la valeur de la pression PO au point zéro. Cette valeur permet de détecter un problème de bouchage de cloison ou un problème de contrôle du soufflage d'air par la rampe de soufflage 19 en définissant un seuil bas de l'ordre de -10 Pa.
Ce mode de réalisation est très simple, robuste et réactif. Il est particulièrement performant et efficace pour détecter une cloison bouchée au niveau de la zone de soufflage BL car il s'adapte à tous les systèmes (régulation du point zéro ou soufflage fixe). Ce mode de réalisation permet également de détecter une cloison bouchée sous les rampes de chauffage.
Sur la figure 12, qui montre la pression mesurée au point zéro sur les différentes lignes de cloisons, on constate que, pour la ligne de cloisons bouchée (ici la cloison 4a de la chambre BL1 est bouchée), l'écart de pression à la consigne est plus important. En considérant la moyenne temporelle des écarts à la consigne en fonction du temps (figure 13), on peut encore affiner la détection, car cette moyenne permet de supprimer les variations dans le temps des écarts à la consigne, si bien que l'écart entre les lignes de cloisons fonctionnant normalement et la ligne de cloisons comportant la cloison bouchée devient plus linéaire et constant.
Sur les figures 12 et 13 n'apparaissent pas les valeurs concernant la cloison 4h car, à la différence des autres cloisons, cette cloison 4h n'était pas, au cours de l'essai, régulée de façon automatique, et les valeurs obtenues ne sont donc pas significatives. Les figures 14 et 15 sont les équivalents, respectivement, des figures 12 et 13, dans le cas où la cloison bouchée est la cloison 4a de la chambre BL2.
Un dixième mode de réalisation prévoit de placer au moins un analyseur 02 et/ou CO par feu, chaque cloison étant connectée à cet analyseur. Cet analyseur est généralement placé dans la zone PN, en aval des rampes de chauffage, typiquement au niveau des chambres PN1 ou PN3 ou dans les jambes d'aspiration. Par exemple, lorsqu'un unique analyseur est utilisé, l'analyseur balaie chacune des cloisons successivement pendant 10 minutes, par exemple, pour prélever le gaz et faire une analyse, pendant tout le cycle de cuisson. Si le niveau d'O2 devient trop faible et/ou le niveau de CO trop élevé, la sécurité se déclenche. Ce mode de réalisation est efficace pour vérifier que le combustible injecté par les rampes de chauffage 21 , 22, 23 (en HR1. HR2, HR3) brûle bien.
Bien sûr on peut combiner le calcul de différents facteurs et la comparaison de chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante. De la sorte, on peut bénéficier des avantages de chaque mode de réalisation et limiter / compenser les possibles désavantages de ces modes de réalisation.
Ainsi, un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'invention consiste à combiner un premier critère de sécurité portant sur la pression P au point zéro PO et un ou plusieurs autres critères de sécurité. Il peut s'agir de l'un quelconque des modes de réalisation ci-dessus. Ceci permet de détecter simplement un blocage à tout endroit entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration, puisque le critère PO est particulièrement efficace pour détecter un blocage dans la zone de soufflage BL et le ou les autres critères sont particulièrement efficaces pour détecter un blocage dans les zones HR et PN.
Par exemple, le critère de sécurité porte à la fois sur la pression P au point zéro PO et la température T des gaz mesurée dans la zone PN, notamment dans les jambes d'aspiration 12. II s'agit d'un mode de réalisation particulièrement simple et efficace. Du fait du suivi de la température T, il est possible de détecter une cloison bouchée dans la zone de préchauffage naturel (PN) et dans la zone des rampes de chauffage (HR) ; en complément, du fait du suivi de la pression P au point zéro PO, il est possible de détecter une cloison bouchée dans la zone de soufflage (PN). Ainsi, tout le four 1 est en sécurité.
En variante, on peut combiner les facteurs pression P au point zéro PO et quotient T / P (voir le deuxième mode de réalisation).
Ainsi, l'invention apporte une amélioration déterminante à la technique antérieure, en fournissant un procédé de détection d'un dysfonctionnement d'une installation de cuisson d'anodes qui permette la détection d'un bouchage local, c'est-à-dire du bouchage d'une cloison particulière, n'importe où entre la rampe de soufflage et la rampe d'aspiration. Ce résultat est notamment obtenu par la mesure et le suivi, en continu, de paramètres locaux, et ce pour chaque ligne de cloisons. Contrairement à un système de mesure d'un paramètre global, il ne se produit pas d'effet de compensation qui masquerait l'existence d'un problème. II va de soi que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre d'exemples mais qu'elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : - un four (1 ) qui comporte des cloisons (4) creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles (5) de réception des blocs carbonés à cuire, et un système de chauffage tournant par rapport au four (1 ), qui comporte une rampe amont (19) de plusieurs jambes de soufflage (20) d'air dans les différentes cloisons (4), une rampe aval (13) de plusieurs jambes d'aspiration (12) de gaz depuis les différentes cloisons (4) et, entre lesdites rampes de soufflage (19) et d'aspiration (12), au moins une rampe de chauffage (21 , 22, 23) pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz (24) globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons (4) entre une jambe de soufflage (20) et une jambe d'aspiration (12) correspondante, caractérisé en ce que, dans le but de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le procédé comprend : a) pour chaque ligne de circulation de gaz, l'enregistrement en continu, en au moins un point donné de ladite ligne de circulation de gaz, d'au moins un paramètre mesuré parmi la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; b) l'évaluation en continu d'au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés ; c) la comparaison en continu de ce facteur à une valeur de référence correspondante ; et d) l'émission d'un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison entre le facteur et la valeur de référence correspondante ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on mesure au moins deux paramètres, chacun dans une zone distincte du four (1 ) parmi : une zone dite de préchauffage naturel (PN), située en amont de la ou des rampes de chauffage (21 , 22, 23) ; une zone dite de chauffage (HR), située sous la ou les rampes de chauffage (21 , 22, 23) ; - une zone dite de soufflage (BL) située en aval de la ou des rampes de chauffage (21 , 22, 23).
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au moins un paramètre est mesuré dans une zone de préchauffage naturel (PN) ou une zone de chauffage (HR), et en ce qu'au moins un paramètre est mesuré dans une zone de soufflage (BL).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le paramètre mesuré dans la zone de soufflage (BL) est la pression au niveau d'une rampe de point zéro (25) qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins un facteur évalué est directement un paramètre mesuré.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un facteur évalué est une fonction d'au moins deux paramètres, par exemple le produit et/ou le quotient d'au moins deux paramètres.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un facteur est choisi parmi : T, IIP, P, Q, QxT, QxT/P, H=Q.Cp.(T-T0), H/P, PO, [02], [CO], où :
T est la température en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
P est la pression en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
Q est le débit de gaz en un point d'une ligne de circulation de gaz ;
Cp est la capacité calorifique du gaz ; - TO est une température de référence ; PO est la pression mesurée au niveau d'une rampe de point zéro (25) qui est agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR) ; - [02] est la concentration en oxygène ;
[CO] est la concentration en monoxyde de carbone.
8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on évalue au moins deux facteurs distincts, et en ce qu'on compare chacun de ces facteurs à une valeur de référence correspondante distincte.
9. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel le au moins un paramètre mesuré est la température.
10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la température est mesurée dans la jambe d'aspiration.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, dans lequel le au moins un facteur évalué est directement la température.
12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que la valeur de référence d'un facteur donné est une moyenne ou la médiane des facteurs évalués pour tout ou partie des lignes de circulation de gaz.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que, pour le calcul de la valeur de référence, est exclue au moins l'une parmi : la ligne de circulation de gaz surveillée ; une ligne de circulation de gaz située à une extrémité des rampes selon la direction transversale ; et la ligne de circulation de gaz pour laquelle le facteur est le plus éloigné de la moyenne, respectivement de la médiane.
14. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en réaction à l'émission du signal de dysfonctionnement, le déclenchement de mesures de mise en sécurité de l'installation.
15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque l'écart relatif entre le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée et la valeur de référence est, en valeur absolue : supérieur à un seuil fixe prédéterminé ; ou supérieur à N fois une moyenne des écarts à la moyenne des facteurs dans les autres lignes de circulation de gaz (où N est un nombre réel compris entre 2 et 3) ; - ou supérieur à N' fois σ (où σ est l'écart type et N' est un nombre réel typiquement compris entre 2 et 3) de la valeur de référence.
16. Procédé selon l'une des revendications 14 ou 15, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque le facteur dans une ligne de circulation de gaz considérée s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence.
17. Procédé selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'on mesure la pression au niveau d'une rampe de point zéro (25) située dans la zone de soufflage (BL), ladite rampe de point zéro étant agencée pour réguler sensiblement à la pression atmosphérique la pression à la jonction des zones de soufflage (BL) et des zones de chauffage (HR), et en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsqu'une moyenne temporelle des écarts entre ladite pression mesurée et une valeur de référence devient, en valeur absolue, supérieure à un seuil fixe prédéterminé.
18. Procédé selon la revendication 17, caractérisé en ce que la moyenne temporelle est une moyenne mobile sur les m mesures précédentes, où m est compris entre 3 et 10.
19. Procédé selon l'une des revendications 17 ou 18, caractérisé en ce que des mesures de mise en sécurité sont déclenchées lorsque ladite moyenne temporelle s'écarte dans un sens déterminé de la valeur de référence.
20. Système de contrôle du fonctionnement d'une installation de cuisson de blocs carbonés, l'installation comprenant : un four (1 ) qui comporte des cloisons (4) creuses longitudinales dans lesquelles peuvent circuler des gaz chauds de cuisson et définissant entre elles des alvéoles (5) de réception des blocs carbonés à cuire, et un système de chauffage tournant par rapport au four (1 ), qui comporte une rampe amont (19) de plusieurs jambes de soufflage (20) d'air dans les différentes cloisons (4), une rampe aval (12) de plusieurs jambes d'aspiration de gaz depuis les différentes cloisons (4) et, entre lesdites rampes de soufflage (19) et d'aspiration (13), au moins une rampe de chauffage (21 , 22, 23) pourvue d'au moins un brûleur ou au moins un injecteur de combustible par cloison ; des lignes de circulation de gaz (24) globalement longitudinales étant ainsi définies le long des cloisons (4) entre une jambe de soufflage (19) et une jambe d'aspiration (20) correspondante, caractérisé en ce que, dans le but de détecter le blocage, même partiel, d'une cloison, le système comprend : des moyens de mesure et d'enregistrement en continu d'au moins un paramètre, en au moins un point donné de chaque ligne de circulation de gaz, parmi : la température, la pression, le débit, la concentration en oxygène et la concentration en monoxyde de carbone ; des moyens d'analyse aptes à évaluer en continu au moins un facteur à partir du ou des paramètres mesurés et à comparer en continu ce facteur à une valeur de référence correspondante ; des moyens d'alerte aptes à émettre un signal de dysfonctionnement lorsque la comparaison effectuée par les moyens d'analyse ne répond pas à des critères de sécurité prédéfinis.
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