Facteurs essentiels pour la conception de systèmes de manutention de matériaux qui réduisent l’émission de poussières

Manutention des matériaux

Le contrôle de la poussière s’est imposé comme un enjeu de plus en plus important en termes de santé, de sécurité et d’environnement. Cet enjeu revêt une importance particulière dans les ports et les terminaux traitant des matériaux en vrac sec, du fait de leur proximité avec les plans d’eau et, bien souvent, les agglomérations urbaines.

Méthodes de contrôle actif de la poussière par opposition aux méthodes de gestion passive

Les méthodes de contrôle actif de la poussière sont employées pour supprimer ou capter la poussière fugitive générée par les processus de manutention et de transport des matériaux Ces méthodes utilisent des équipements tels que les pulvérisateurs anti-poussière, les systèmes de brumisation et de traitement chimique, les barrières anti-vent, les dépoussiéreurs à manches, les séparateurs cycloniques et les dépoussiéreurs par voie humide. Ces méthodes actives peuvent se révéler très efficaces pour réduire les émissions de poussière fugitive qui se sont déjà produites.

Cependant, il est possible de prévenir ou de réduire l’émission de poussière fugitive dès le départ en utilisant des méthodes efficaces de gestion passive de la poussière lors des phases initiales de conception des systèmes de manutention des matériaux en vrac. Cette approche peut diminuer le besoin d’adopter des stratégies de contrôle actif de la poussière dans les étapes suivantes.

Considérations préliminaires : Analyse des matériaux et méthodes de conception

La modélisation par la méthode des éléments discrets (DEM) est une méthode employée pour simuler le déplacement et les effets d’un grand nombre de petites particules solides, comme celles que l’on trouve dans les industries de manutention de matériaux en vrac. Ces particules peuvent être de diverses natures, allant du charbon et de la potasse aux roches ou aux fibres ligneuses. Il s’agit en somme de tout matériau solide constitué de particules.

La modélisation par mécanique des fluides numérique (CFD) fait appel à l’analyse numérique et aux structures de données pour solutionner les problèmes liés aux flux de fluides et d’air en simulant leur déplacement autour d’objets.

Il est possible de réduire les émissions de poussière dès les phases initiales de conception en procédant à une analyse approfondie des propriétés des matériaux et en employant des méthodes de conception telle que l’analyse de modèle DEM ou l’analyse de modèle CFD-DEM couplée pour réaliser des systèmes de transfert en douceur de matériaux en vrac sec. Cette approche de conception proactive diminue la nécessité de recourir à des méthodes coûteuses de contrôle actif de la poussière et permet d’obtenir un rendement plus élevé tout en réduisant la dégradation du produit, les besoins de nettoyage et les déchets.

Description : Les images ci-dessous illustrent la manière dont les simulations CFD-DEM couplées sont utilisées pour valider et optimiser la conception d’un système de transfert dans le but de réduire l’émission de poussière. L’image de gauche représente un système de transfert émettant de la poussière fugitive, qui a été modélisé pour confirmer la validité de la simulation. L’image de droite représente une reconfiguration du système de transfert, dont la conception a été optimisée afin de minimiser l’émission de poussière.

Les outils de conception actuels, alliés à l’expertise et à des méthodes de validation éprouvées, peuvent servir à concevoir des goulottes de convoyeur qui régulent la vitesse du matériau de façon à minimiser l’émission de poussière. Cette approche est optimalement réalisée en assurant un contact constant des matériaux pulvérulents avec trois côtés de la goulotte, tout en ajustant l’angle et la section transversale de cette dernière pour maintenir une aire de section constante du matériau.

Lors de la conception de nouveaux convoyeurs, il est essentiel d’optimiser les systèmes de transfert de matériaux dès les premières étapes du processus pour assurer une configuration optimale d’un convoyeur. En adoptant cette approche, on évite d’avoir à modifier la configuration du convoyeur lors des phases ultérieures, ce qui impliquerait des coûts supplémentaires et une perte de temps considérable.

Dans bon nombre de projets, les systèmes de transfert ne reçoivent pas l’attention requise durant la phase de conception. À long terme, cela peut s’avérer bien plus onéreux en raison des dépenses supplémentaires d’exploitation et d’entretien nécessaires pour traiter les émissions de poussière fugitive, la dégradation des produits, le nettoyage et les déchets résultant d’une conception inefficace De plus, les modifications de rattrapage seront relativement plus onéreuses en comparaison de ce qu’il en aurait coûté pour optimiser la conception dès le départ.

Description : Un système de transfert d’une hauteur relativement importante, conçu pour conserver le matériau en contact presque permanent avec trois côtés de la goulotte et dans une plage de vitesse restreinte.

Description : Un dispositif de transfert 1 vers 2 conçu pour guider le matériau vers le convoyeur récepteur en minimisant la décélération aux points d’impact, réduisant ainsi la dégradation du produit et l’émission de poussière.

Facteurs essentiels de la conception

Les facteurs essentiels de la conception à prendre en compte durant les étapes préliminaires de conception d’un système de manutention de matériaux en vrac secs sont les suivants :

Description : Un système de transfert de faible longueur spécialement conçu pour canaliser le matériau dans un flux resserré en contact permanent avec trois côtés de la goulotte, limitant ainsi l’émission de poussière.

Description : Un système de transfert intermédiaire existant, qui présentait des défauts dans la géométrie de décharge et du convoyeur récepteur, a été reconfiguré pour améliorer significativement ses performances.

L’intégration précoce de ces facteurs essentiels de conception dans le développement des systèmes de manutention de matériaux permet une optimisation du flux et une réduction de la poussière. Ce processus améliore la sécurité au travail, diminue les émissions et accroît le débit. Par ailleurs, en apportant des modifications correctives au système, on peut diminuer le recours à des méthodes de contrôle actif de la poussière, ce qui se traduit par des économies significatives.

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