Brevet FR2763326A1 — publié le 19981120

L'invention concerne une installation de production de fibres de verre, notamment de fibres de verre d'isolation ou de renforcement comprenant un four de fusion de verre et une étuve de traitement thermique des fibres de verre. Le coût de l'énergie consommée par une telle installation est un facteur déterminant pour le coût de fabrication des fibres de verre. En général, la répartition de la consommation d'énergie d'une telle installation est la suivante : un tiers pour le four de fusion, un tiers pour l'étuve de traitement thermique et un tiers pour le reste de l'installation. On comprend donc que la réduction du coût de l'énergie consommée par le four de fusion et par l'étuve présente un intérêt économique important puisqu'elle se répercute directement et de façon considérable sur le coût de fabrication des fibres de verre. On connaît des installations de production de verre comprenant un four de fusion et équipées d'un groupe électrogène pour réduire le coût de l'énergie consommée par le four. Ce groupe électrogène comprend un générateur entraîné par un moteur thermique. L'électricité délivrée par le générateur est utilisée pour alimenter une unité de production d'oxygène sur site. L'oxygène produit alimente ensuite des brûleurs oxy-gaz du four de fusion. Les gaz d'échappement du moteur thermique dont la température se situe entre 300 et 350"C, sont conduits vers un dispositif de préchauffage du matériau à faire fondre. La récupération des gaz d'échappement du moteur thermique et l'utilisation de l'électricité produite par le générateur pour la production d'oxygène sur site en vue de i'alimentation en oxygène des brûleurs du four permet de réduire un peu le coût de la consommation énergétique du four de fusion. La présente invention a pour but une installation de production de fibres de verre qui permette de réduire de façon plus conséquente le coût de sa consommation d'énergie. A cet effet, I'invention a pour objet une installation de production de fibres de verre, notamment de fibres de verre d'isolation, comprenant un four de fusion de verre, une étuve de traitement thermique de fibres de verre, disposée en aval du four, et un groupe éléctrogène, caractérisée en ce que le groupe électrogène comprend une turbine à gaz produisant à sa sortie des gaz chauds à une température supérieure à 400 C, et en ce que cette sortie de la turbine est reliée à ladite étuve de traitement thermique pour chauffer celle-ci par lesdits gaz chauds. L'installation selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes - elle comporte, pour ladite étuve, des moyens de régulation de la température régnant dans ladite étuve de traitement thermique, - les moyens de régulation comprennent des moyens d'admission d'un gaz frais, notamment de l'air à température ambiante, et une chambre de mélange du gaz frais avec les gaz chauds en provenance du groupe électrogène,et la chambre de mélange est en communication avec une chambre de traitement thermique des fibres de verre de ladite étuve, - les moyens d'admission d'un gaz frais comprennent au moins une ouverture d'admission d'air frais ménagée dans une paroi de ladite chambre de mélange et un clapet associé pour réguler le flux d'air admis par ladite ouverture, - les moyens de régulation de température comprennent, pour ladite étuve, un échangeur de chaleur entre les gaz chauds produits par la turbine et les gaz circulant dans ladite étuve pour éviter un contact direct des fibres de verre à traiter avec les gaz chauds en sortie de la turbine, - I'électricité produite par le groupe électrogène est utilisée pour la fusion du verre dans le four, - elle comprend une unité de production d'oxygène alimentée en électricité par le groupe électrogène, et le four de fusion est un four alimenté en oxygène par ladite unité de production d'oxygène, - le four de fusion est un four électrique alimenté en électricité par le groupe électrogène, - ladite étuve est reliée à une sortie de gaz chauds du four de fusion pour chauffer ladite étuve. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple sans caractère limitatif en regard des dessins annexés, sur lesquels La figure 1 est un schéma synoptique d'une installation de fabrication de fibres de verre selon l'invention, La figure 2 est un schéma synoptique d'une variante de l'installation de la figure 1, et La figure 3 est une vue schématique en coupe d'une étuve de traitement thermique de fibres de verre des figures 1 et 2. Sur la figure 1 est représenté un premier mode de réalisation d'une installation 1 de fabrication de fibres de verre selon l'invention. Cette installation 1 comprend, disposés en série, un four 3 de fusion de verre chargé en un matériau à faire fondre depuis un module non représenté de chargement du four, une unité 5 de fibrage du verre en fusion en sortie du four 3, et une étuve 7 de traitement thermique des fibres de verre en sortie de l'unité 5. Le four 3 est chauffé par des brûleurs oxy-gaz 9, c'est-àdire des brûleurs destinés à être alimentés en oxygène et en un gaz combustible, qui sont installés dans le four 3 et représentés schématiquement. L'utilisation de tels brûleurs dans le cadre de la fusion de verre est avantageuse car les flammes pouvant être obtenues avec ces brûleurs présentent une température beaucoup plus élévée que celles obtenues avec des brûleurs air-gaz classiques. Un tel four équipé par des brûleurs oxy-gaz est aussi désigné par "four tout oxygène". Cependant, en variante, il peut s'agir d'un four "mixte" dont le comburant est constitué pour partie d'air et pour partie d'oxygène. L'unité 5 de fibrage est connue en soi et ne sera pas décrite ci-après. Lors du fibrage dans l'unité 5, on pulvérise un liant organique sur les fibres. Ce liant organique nécessite un traitement thermique de séchage et de polymérisation à une température comprise entre 100"C et 250"C qui est effectué dans l'étuve 7. Un exemple de réalisation d'une telle étuve 7, sera décrit plus loin. L'installation 1 comprend en outre un groupe électrogène 13 qui comporte une turbine à gaz 15 et un générateur 16 entraîné par la turbine 15. L'utilisation d'une turbine à gaz 15 en tant qu'unité d'entraînement du générateur 16 présente l'avantage que le rendement d'une telle turbine est nettement supérieur à celui d'un moteur thermique classique et que les gaz chauds en sortie de la turbine 15 présentent une température supérieure à 400'C, et notamment une température comprise entre 500 C et 550'C. Ces gaz chauds sont amenés via un conduit 17 dans l'étuve 7. La température élevée des gaz chauds permet, lors de leur récupération, d'obtenir une plage plus étendue de températures de traitement et facilite notamment la régulation de ces dernières. Par ailleurs, l'installation 1 comprend en outre une unité 18 de production d'oxygène alimentée en électricité E par le groupe 13. Cette unité 18 est par exemple une unité de production d'oxygène par voie cryogénique ou par adsorption sur zéolite. L'unité 18 est reliée par un conduit 19 aux brûleurs 9 du four 3 tout oxygène pour alimenter ceux-ci en oxygène, 02. Par conséquent, L'énergie qui est produite à un coût faible par le groupe électrogène 13, est non seulement utilisée pour la fusion du verre dans le four 3 mais aussi pour le chauffage de l'étuve 7, ce qui permet de réduire efficacement le coût de l'énergie consommée des deux principaux consommateurs d'énergie de l'installation 1, c'est-à-dire le four 3 et l'étuve 7. La figure 2 montre une variante de l'installation 1 de la figure 1. Les éléments correspondant à ceux de la figure 1 portent les mêmes numéros de référence. Cette variante se distingue de l'installation 1 montrée sur la figure 1 par le fait que le four de fusion 3 est un four électrique directement alimenté par le groupe électrogène 13 en électricité E. La figure 3 représente de façon schématique une étuve 7 de séchage ou de polymérisation du liant organique pulvérisé sur la fibre de verre lors du fibrage. Cette étuve 7 comprend une chambre 21 de traitement dans laquelle des fibres de verre 23 disposés sur un tapis 24 de transport se déplacent dans une direction perpendiculaire au plan de coupe de la figure 3, et une chambre de mélange 25 en communication avec la chambre de traitement 21 par deux canalisations 26 et 27. Dans une 26 des canalisations est disposé un ventilateur 28 destiné à faire circuler en boucle l'atmosphère entre la chambre 21 de traitement et la chambre de mélange 25. Le sens de circulation des gaz est indiqué par les flèches 28A et 28B. La chambre 25 est reliée au conduit 17 d'acheminement des gaz chauds produits par la turbine 15. De plus, la chambre 25 comporte des moyens 29 de régulation de la température de traitement de l'étuve 7. Ces moyens 29 comprennent une ouverture 30 d'admission d'air à température ambiante qui est ménagée dans une paroi 31 de la chambre 25, et un clapet 32 de fermeture de l'ouverture 30 pour réguler la quantité d'air admise dans la chambre 25 en vue de la régulation de température par mélange des gaz chauds en sortie de la tubine avec l'air à température ambiante. Lors du fonctionnement de l'installation, les gaz chauds produits par la turbine 15 sont amenés par le conduit 17 dans la chambre 25 de l'étuve 7. Ces gaz chauds se dirigent notamment, sous l'action du ventilateur 28, vers la chambre 21 de traitement via la canalisation 27. La position du clapet 32 est fixée à une position permettant d'obtenir un mélange des gaz chauds et de l'air frais qui présente la température requise qui se situe aux alentours de 100 à 250"C pour le traitement thermique des fibres de verre 23. Par ce mécanisme de régulation, la température régnant dans l'étuve 7 peut être réglée avec une précision d'environ 10 C à régime constant de fonctionnement de la tubrine 15. Dans une variante non représentée de l'invention, on prévoit d'installer dans la chambre 25 un échangeur de chaleur entre les gaz chauds produits par la turbine et l'atmosphère circulant dans l'étuve, pour éviter un contact direct entre les gaz chauds en sortie de la turbine et les fibres de verre à traiter. Un tel échangeur est connu en soi et ne sera pas décrit en détail par la suite. Par ailleurs, on prévoit de relier l'étuve 7 de traitement thermique à une sortie du four 3 pour récupérer en plus les gaz chauds afin que ceux-ci contribuent au chauffage de cette étuve 7. Grâce à l'invention, le coût de l'énergie consommée par l'installation 1 peut être substantiellement réduit. REVENDICATIONS 1. Installation (1) de production de fibres de verre, notamment de fibres de verre d'isolation, comprenant un four (3) de fusion de verre, une étuve (7) de traitement thermique de fibres de verre, disposée en aval du four (3), et un groupe éléctrogène (13), caractérisée en ce que le groupe électrogène (13) comprend une turbine à gaz (15) produisant à sa sortie des gaz chauds à une température supérieure à 400 'C, et en ce que cette sortie de la turbine (15) est reliée à ladite étuve (7) de traitement thermique pour chauffer celle-ci par lesdits gaz chauds. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte, pour ladite étuve (7), des moyens (29) de régulation de la température régnant dans ladite étuve (7) de traitement thermique. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens (29) de régulation comprennent des moyens (30, 32) d'admission d'un gaz frais, notamment de l'air à température ambiante, et une chambre de mélange (25) du gaz frais avec les gaz chauds en provenance du groupe électrogène (13), et en ce que la chambre de mélange (25) est en communication avec une chambre (21) de traitement thermique des fibres de verre de ladite étuve (7). 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens (30, 32) d'admission d'un gaz frais comprennent au moins une ouverture (30) d'admission d'air frais ménagée dans une paroi (31) de ladite chambre de mélange (25) et un clapet (32) associé pour réguler le flux d'air admis par ladite ouverture (30). 5. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens (29) de régulation de température comprennent, pour ladite étuve (9), un échangeur de chaleur entre les gaz chauds produits par la turbine (15) et les gaz circulant dans ladite étuve (7) pour éviter un contact direct des fibres de verre à traiter avec les gaz chauds en sortie de la turbine (15). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'électricité produite par le groupe électrogène (13) est utilisée pour la fusion du verre dans le four (3). 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend une unité (18) de production d'oxygène alimentée en électricité par le groupe électrogène, et en ce que le four (3) de fusion est un four alimenté en oxygène par ladite unité (18) de production d'oxygène. 8. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le four (3) de fusion est un four électrique alimenté en électricité par le groupe électrogène. 9. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ladite étuve (7) est reliée à une sortie de gaz chauds du four (3) de fusion pour chauffer ladite étuve (7).