ÉTUDES DE CAS
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Le système de déchargement de Big Bags retient de la poussière toxique dans les usines de fluoration
SYDNEY, AUSTRALIE — Depuis de nombreuses années, diverses autorités australiennes installent peu à peu des installations de fluoration de l'eau dans un effort général de promotion de la santé dentaire. Au cours des dernières années, cependant, le rythme de la fluoration s'est accéléré puisque divers États ont mis en place des programmes de fluoration, soutenus par des subventions au niveau des administrations des États. Le Queensland, par exemple, a décrété en 2006 que 90 % des habitants du Queensland auraient accès à de l'eau fluorée d'ici 2012.ProMinent Fluid Controls Pty Ltd. a fourni plus de 60 systèmes de fluoration au cours des 25 dernières années. Bon nombre des premières installations étaient destinées à l'approvisionnement en eau en milieu rural dans des usines de traitement de l'eau relativement petites. Au départ, des sacs de 25 kg de poudre de silicofluorure de sodium (Na2SiF6) étaient versés manuellement dans une trémie; plus tard, les installations ont utilisé une machine de chargement sous-vide conçue par ProMinent. Un alimentateur de produits chimiques secs mesure le Na2SiF6 versé dans une cuve de mélange d'eau, où il est dissous avant d'être ajouté à l'alimentation en eau. (Les autres produits chimiques utilisés pour la fluoration sont la poudre de fluorure de sodium et l'acide silicofluorhydrique).
Contrôle des poussières toxiques
Plus récemment, cependant, l'entreprise a fourni de l'équipement pour des usines beaucoup plus grandes, dont cinq qui sont apparues dans le Queensland vers la fin de l'année 2008. . La taille des usines varie d’environ 125 millions de litres par jour à 750 millions de litres par jour et desservent plus de 50 % de la population du Queensland, qui compte environ 4,5 millions d’habitants, explique Neville McKee, directeur des ventes de ProMinent.
Pour des installations de cette taille, ProMinent a conçu un procédé entièrement automatisé dans lequel le Na2SiF6 est entièrement confiné dans un système de convoyage scellé depuis sa réception jusqu'à son introduction dans la cuve de mélange. L'étanchéité est importante pour le contrôle de la poussière, car les usines utilisent jusqu'à 875 kg/j de Na2SiF6, qui est toxique et soumis à un contrôle réglementaire strict. Les Big Bags de Na2SiF6 sont déchargés dans une trémie de transition ou de sol, à partir de laquelle un convoyeur à vis flexible transfère le matériau vers une trémie de stockage qui alimente la cuve de mélange.
La trémie de transition est petite, avec une capacité de 60 l seulement. À titre de comparaison, les trémies de stockage peuvent faire jusqu'à 8 750 l ou plus pour une usine de 750 millions de litres par jour, et sont conçues pour contenir jusqu'à sept jours d'approvisionnement en Na2SiF6.
Les principales pièces d'équipement sont la station de vidange de Big Bags, un système de rétention de la poussière, et le convoyeur à vis flexible, tous fournis par Flexicon. Des Big Bags de 1 000 kg sont placés sur le cadre de la station de vidange de Big Bags par un palan électrique et un chariot montés sur une poutre en I en porte-à-faux.
La poudre est déchargée du sac dans la trémie de transition par un tube télescopique TELE-TUBE™ à double paroi. Le tube est fixé à la manchette du sac par un collier de serrage breveté SPOUT-LOCK™ qui crée un joint étanche à la poussière, tandis que le fond du tube est raccordé à un collier dans le couvercle hermétique de la trémie.
Le collier de serrage, en position ouverte, est soulevé pneumatiquement jusqu'à la manchette de sac. La manchette est passée sur le rebord de la paroi intérieure du tube et le collier est fixé par-dessus. Alors, la pression pneumatique qui a permis de soulever le tube est arrêtée, ce qui fait que le tube télescopique exerce une pression vers le bas sur la manchette. La pression continue vers le bas exercée sur le sac maintient la manchette tendue et aide à maintenir un débit régulier en empêchant les excès de matériau dans la manchette de créer des renflements et des «zones mortes», ou de s'accumuler à l'intérieur et de restreindre le flux.
Le tube télescopique à double paroi est un élément clé de l'ensemble du système, dit McKee. Dans cette conception, les particules errantes sont aspirées dans le collecteur de poussière par un espace annulaire qui entoure le joint d'étanchéité du sac. «C'est la seule façon d'obtenir une protection supplémentaire contre les fuites de poussière», dit-il.
Le système de collecte de poussière BAG-VAC™ de Flexicon est activé avant de connecter le tube télescopique au sac. Le système, fixé au cadre de la station de vidange, transporte la poussière vers un réservoir d'eau grâce à une commande pneumatique. Une fois le collier de serrage fixé, le collecteur de poussière est éteint et le cordon de serrage de la manchette est défait, ce qui permet à la poudre de s'écouler dans la trémie de transition.
Le collecteur de poussière reste inactif tout au long du processus de déchargement. Cependant, l'air déplacé par le flux de matériau sort par le système de collecte de poussière. Un filtre empêche le Na2SiF6 d'être entraîné dans l'air sortant.
Arrêter le flux est un jeu d'enfant
Une caractéristique spéciale de la station de vidange est une vanne de réglage de débit pneumatique POWER-CINCHER™ qui peut fermer le sac à tout moment, de sorte qu'un sac partiellement vide peut rester en place jusqu'à ce que plus de matériau soit nécessaire. Ceci est important pour les usines de fluoration, qui utilisent environ 120 kg/j de Na2SiF6 pour 100 millions de litres. La vanne aide aussi à garder l'humidité hors du sac et peut isoler le sac en cas d'urgence.
Les activateur de sacs FLOW-FLEXER™ de Flexicon facilitent l'écoulement. Il s'agit de deux plaques à entraînement pneumatique qui soulèvent et abaissent les bords inférieur opposés du sac pour diriger le matériau vers la sortie. Au fur et à mesure que le sac se vide, la pression des plaques deviennent s'accentue, donnant au sac une forme de V et favorisant ainsi le déchargement complet. Une minuterie réglable contrôle la fréquence des coups.
Le système étanche à la poussière est connecté à un collecteur de poussière BAG-VAC qui enlève la poudre résiduelle et aplatit le sac vide avant de le fermer, évitant la poussière générée lorsque les sacs vides sont aplatis manuellement.
Comme mentionné précédemment, un convoyeur à vis flexible transporte le Na2SiF6 de la trémie de sol vers une trémie de stockage qui alimente la cuve de mélange. Le convoyeur est constitué d'une vis à spirale rotative en acier inoxydable, logée dans un tube polymère de 65 mm de diamètre. L'extrémité inférieure du tube d'environ 5 m de long traverse la paroi de la trémie de sol, près du fond, et l'extrémité supérieure évacue la poudre par une goulotte dans le haut de la trémie de stockage, à environ 4,5 m au-dessus du sol de l'usine.
Convoyeur auto-centré
Lorsque la vis tourne, elle se centre automatiquement à l'intérieur du tube, ce qui permet de dégager suffisamment d'espace entre la vis et la paroi du tube pour empêcher le broyage du produit. Un moteur électrique de 4,0 kW, situé au-dessus du point de déchargement, fait tourner la vis à un débit variable allant jusqu'à 6 000 kg/h. Le convoyeur à vis flexible est hermétique sur toute sa longueur afin d'éviter l'émission de particules de poussières en suspension.
Au fur et à mesure que le contenu du sac se vide dans la trémie de sol, le convoyeur est activé. Le transfert de la poudre dans la trémie de stockage se poursuit jusqu'à ce que la trémie de transition soit vide ou que le poids de la trémie de stockage atteigne un niveau élevé prédéfini, comme indiqué par pesons sous la trémie. Le système de commande signale au convoyeur de s'arrêter lorsque le niveau haut est atteint.
À partir de la trémie de stockage, un distributeur de produits chimiques secs mesure la quantité de poudre de fluorure versée dans une cuve de mélange par l'intermédiaire d'une unité hermétique qui empêche la poussière de s'échapper. Le débit de poudre versée automatiquement est proportionnel à l'entrée d'eau dans la cuve de sorte à donner une solution saturée de Na2SiF6 à 0,2 %. La cuve a un mélangeur à grande vitesse et un temps de rétention de 10 min.
Enfin, une quantité mesurée de solution est soigneusement versée dans l'eau courante par une pompe péristaltique (ou pompe de secours à cavité progressive). La dose unitaire varie de 0,6 mg/l à 1 mg/l, en fonction des exigences locales.
Dans de rares cas, une usine de traitement de l'eau peut avoir deux pipelines indépendants, chacun avec son propre système de dosage. Cette situation se produit, par exemple, lorsqu'une ville s'agrandit et a besoin d'une plus grande capacité de traitement.
Ces cas nécessitent des trémies de stockage et des systèmes de dosage séparés pour chaque pipeline, explique M. McKee. Cependant, une seule station de vidange de Big Bags et une trémie de transition peuvent alimenter deux trémies de stockage en incorporant deux convoyeurs à vis flexibles séparés dans la trémie de transition commune. L'alimentation de deux trémies de stockage est tout à fait dans les capacités du système. M. McKee souligne qu'un seul convoyeur livre des matériaux à un débit d'environ 11 000 lb/h (5 000 kg/h), alors que la capacité de stockage d'une grande trémie n'est que d'environ 8 750 kg.
Le système Flexicon est le seul que ProMinent utilise pour les usines de fluoration, dit M. McKee. «Nous avons toujours fait la promotion des stations de vidange de Big Bags Flexicon avec des tubes télescopiques à double paroi pour le fluorure, car nous avons constaté qu'il s'agissait de la meilleure solution disponible pour manipuler une poudre toxique avec un risque minimum d'émanation de poussière», dit-il. «Aujourd'hui, je pense qu'il serait inutile de tester une autre marque pour l'alimentation en eau, en effet nous recommandons Flexicon depuis que l'application a vu le jour pour des installations de fluorure en vrac plus grandes (il y a environ trois ans)».
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Deux convoyeurs à vis flexibles acheminent la poudre de fluorure provenant de la station de vidange de Big Bags vers deux trémies de stockage de sept jours à partir desquelles une quantité de poudre mesurée est versée dans deux cuves de mélange pour être versée dans l'alimentation en eau principale.
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La poudre reste enfermée à partir du moment où elle est reçue jusqu'à ce qu'elle entre dans la cuve de mélange. Le collecteur de poussière BAG-VAC™, situé à droite du cadre de déchargement, empêche la formation de poussière pendant le chargement et le retrait des sacs vides.
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Le tube télescopique TELE-TUBE™ à double paroi offre une protection supplémentaire contre les fuites de poussière pendant le transfert à partir du sac. Le tube est fixé à la manchette de sac par un collier de serrage SPOUT-LOCK™ qui crée une connexion étanche à la poussière.
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La poudre de fluorure s'écoule de la trémie de sortie double en passant par des connexions étanches vers les deux convoyeurs à vis flexibles qui la déplacent vers les deux trémies de stockage.
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