Brevet FR2028578A1 — publié le 19701009

i 2028578 L'invention concerne un procédé pour le traitement thermique de matières à grains fins, notamment de chaux, dolomite ou magnés lté, en suspension dans un courant de gaz chauds, dans une chambre de traitement avec séparation ultérieure de la matière 5 traitée dans un séparateur. Pour cette opération, la matière brute est généralement fragmentée avant le traitement. La matière â traiter obtenue est en grains fins et contient des particules de grosseur différente. Elle présente par conséquent ce qu'on désigne par "bande 10 granulométrique". Pour la fraction fine de cette bande granulomé-trique, il existe un risque de "surcuisson" au cours de l'oxydation de substances telles que de la chaux, de la dolomite ou de la magnesite par exemple. Aucune particule de calcaire ne doit être portée à une température supérieure à 1200°C environ, sous 15 peine d'une détérioration de la qualité de la chaux calcinée produite. En raison de la température de dissociation de l'anhydride carboniquei il est, d'autre part, nécessaire d'opérer la dissociation i une température supérieure à 800°C. Pour la cuisson pratique de calcaire à grains fins, 20 par exemple dans le dispositif pneumatique connu suivant le brevet allemand n° 961.607 avec mise en turbulence de la substance 1 grains fins dans un courant de gaz chauds à l'intérieur d'un récipient tubulaire en vue du séchage de la substance, il est par conséquent nécessaire de régler à 1000°C environ la température 25 maximum des gaz dans le tube de réaction, afin que la fraction fine de la substance traitée ne soit pas endommagée par surcuisson. L'écart par rapport à la température de dissociation de l'anhydride carbonique est donc relativement faible, dé sorte 30 que dans l'intervalle de température de 1000 à 800°C, il faut utiliser de gros volumes de gaz chauds pour porter en un laps de temps aussi court que possible la substance à grains fins de la température ambiante-à celle de la réaction. L'application a'û traitement thermique en suspension de chaux, dolomite ou 35 magnésite à grains fins de la technique indiquée dans le brevet allemand précité présente pour cette raison l'inconvénient de nécessiter pour le parcours d'oxydation une portion de tube relativement longue, qui doit être convenablement calorifugée pour ne pas accroître encore davantage la consommation de gaz chauds. 40 La capacité calorifique des gaz chauds au-dessous 70 01530 2 2028578 de 800°C ne peut pas être mise à profit pour la dissociation de l'anhydride carbonique. Du séparateur, qui est installé de manière connue à la suite du tube de réaction pour séparer le produit traité du courant gazeux, les gaz de traitement s'échappent, lors 5 de la cuisson de chaux, dolomite ou magnésite, à une, tenipératui^ qui n'est que légèrement inférieure à SOO°C, même si l'opération de cuisson est conduite dans des conditions optimales. Si ces quantités de chaleur perdues ne sont pas récupérées, on n'obtient qu'un très mauvais rendement de l'opération de traitement thermi-10 que. Partant de cet état de la technique, l'invention propose un procédé pour la cuisson en suspension d'une matière à grains fins, grâce auquel le rapport quantitatif entre le poids de substance fine et le volume de gaz chauds est amélioré, en parti-15 culier pour permettre la mise en oeuvre de tubes de réaction ou de chambres de traitement de plus faible longueur et qui permet en outre un moyen favorable adapté à chaque opération pour mettre à profit la quantité de ga2 chauds disponible. Le rendement thermique de l'ensemble de l'installation est de ce fait amélioré. 20 L'invention a pour objet un procédé pour le traite ment thermique de matières S. grains fins, notamment de chaux, dolomite ou magnésite, en suspension dans un courant de gaz chauds fournis par un générateur, dans une chambre de traitement avec séparation ultérieure du produit traité dans un séparateur. 25 Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que le gaz dè traitement s'échappant du séparateur est amené à un appareil pour le préchauffage de la matière devant être traitée, âe préférence à un système échangeur de chaleur comprenant un ou plusieurs étages de cyclones, et en ce que le gaz 30 de traitement de l'appareil de préchauffage est introduit en totalité ou en partie dans le générateur de gaz chauds pour la formation d'un circuit fermé de gaz entre le générateur de gaz chauds, la chambre de traitement et l'appareil de préchauffage. La matière traitée par le gaz et prélevée du 35 séparateur est avantageusement déversée dans un refroidisseur à air, par exemple un système échangeur de chaleur à un ou plusieurs étages de cyclones. L'air réchauffé dans le refroidisseur est amené comme air comburant au générateur, de gaz chauds. Suivant une autre forme de réalisation préférée 40 de l'invention, la matière devant être traitée est introduite dans 70 01530 3 2028578 une chambre de traitement subdivisée verticalement, de telle façon que la fraction granulométrique la plus grossière descend dans une partie de la chambre de traitement dans un courant ascendant du gaz de traitement à vitesse relativement faible, et est 5 amenée ensuite, dans l'autre partie de la chambre de traitement, avec une vitesse plus élevée du courant de gaz de traitement, vers le séparateur. Il s'est avéré judicieux en outre de prélever un volume partiel, réglable, du courant de gaz de traitement ayant 10 parcouru un étage intermédiaire de l'appareil de prëchauffage, par exemple un étage de 1'échangeur de chaleur S cyclones, et de l'introduire dans le circuit fermé de gaz. Il est possible également de prélever une fraction des gaz d'échappement de l'étage final de l'appareil de préchauffage et de l'épurer dans un dé-15 poussiëreur, -la poussière séparée étant amenée à l'appareil de préchauffage en même temps que la matière devant être traitée. L'air de refroidissement réchauffé sortant du refroidisseur est avantageusement mélangé en partie aux gaz de traitement s'échappant'de l'appareil de prëchauffage, avant que ces gaz n'entrent 20 dans un ventilateur d'aspiration des gaz d'échappement. Pour mettre en oeuvre le procédé sus-dêcrit, on utilise, de préférence, une installation qui comprend successivement, en direction die la circulation du gaz de traitement, un générateur de gaz chaud, une chambre pour le traitement de la 25 matière et un séparateur, installation dans laquelle il est prévu un appareil pour le prôchauffage de la matière S traiter, par exemple un échangeur de chaleur à un ou plusieurs étages de cyclones, ainsi qu'un refroidisseur pour la matière traitée faisant suite au séparateur. 30 Suivant une forme de réalisation préférée de l'invention, la chambre de traitement est subdivisée en deux gaines de réaction parallèles, parcourues par le gaz de traitement, l'une des gaines de réaction, qui est parcourue par les gaz à plus faible vitesse, étant munie d'une ouverture pour l'amenée de 35 la matière, tandis que l'autre gaine de réaction, parcourue par les gaz à plus grande vitesse, est nise en communication avec un séparateur après la réunion des deux gaines de réaction parallèles. fin aval de l'appareil de préchauffage, la conduite d'échappement du gaz de traitement est subdivisée, de préférence, 40 en deux branches, dont l'une est reliée à un dëpoussiëreur par 70 01530 2028578 l'intermédiaire d'une vanne de réglage et dont l'autre branche est raccordée au générateur de gaz chauds par l'intermédiaire d'une autre vanne de réglage. Après le refroidisseur, la conduite d'air de refroidissement réchauffé est avantageusement subdivisée 5 en deux branches, dont l'une rejoint la conduite des gaz d'échappement de l'appareil de préchauffage et l'autre est reliée au générateur de gaz chauds. La matière devant être traitée est portée par l'appareil de préchauffage, avant même la chambre de traitement, 10 à une température voisine de la température de réaction nécessaire. Pour calculer la longueur de la chambre de traitement constituée par un tube de réaction, il suffit alors de tenir compte, pour la cuisson de chaux, dolomite ou magnésite à grains fins, de la chaleur indispensable pour l'opération d'oxydation. 15 Le préchauffage de l'air comburant du générateur de gaz chauds par la matière traitée qui s'écoule, offre l'avantage de réduire encore plus la consommation de chaleur de l'installation. Le circuit fermé de gaz ent?s le générateur de gaz chauds et l'appareil de préchauffage permet, d'autre part, un 20 réglage favorable de la température que doivent posséder les gaz chauds à leur entrée dans "le tube de réaction par une addition des gaz recyclés de l'appareil de préchauffage. Le schéma de circulation selon le dessin illustre la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention, en référence 25 à la cuisson de chaux prise à titre d'exemple de réalisation. Une chambre de traitement constituée par une cuve verticale 1 semblable et subdivisée en deux gaines de réaction 3, H, est reliée par la conduite 5 à son extrémité inférieure à un générateur de gaz chauds 9. L'extrémité supérieure de la cuve 1 est 30 avantageusement raccordée, par la conduite d'échappement 6, à un séparateur, de préférence un séparateur à cyclone 10, pour séparer la matière traitée des gaz de traitement (gaz d'échappement) et l'amener à des étages de traitement supplémentaires, par exemple à un étage refroidisseur. Les gaz brûlés sortant du séparateur 10 35 sont introduits dans un appareil de préchauffage, constitué par un échangeur de chaleur à cyclones à plusieurs étages dans le présent exemple. Cet échangeur se compose de plusieurs cyclones 11, 12, 13 branchés en série suivant la direction de circulation" des gaz et à travers lesquels les gaz sont aspirés par un ventila-40 teur 14. Pour améliorer le rendement de séparation, le cyclone 13 70 01530 5 2028578 est double. Le tuyau d'évacuation de poussière du cyclone 13 débouche dans la conduite de gaz d'échappement entre les cyclones 11 et 12, le tuyau d'évacuation de poussière du cyclone 12 débou-5 che dans la conduite de gaz d'échappement entre les cyclones 11 et 10, cependant que le tuyau d'évacuation de poussière du cyclone 11 débouche dans la gaine de réaction 4 de la cuve l.La matière distribuée froide est introduite dans la conduite de gaz d'échappement entre les cyclones 12 et 13, de préférence en même temps 10 que la poussière recueillie dans l'appareil de dépoussiérage, par exemple 1'électrofiltre 15. Il est possible de cette manière d'amener la matière distribuée dans la cuve 1 à travers les cyclones 13, 12 et 11, en contact direct et graduel avec les gaz d'échappement chauds à contre-courant de ceux-ci, et de mettre 15 ainsi à profit la quantité notable de chaleur encore contenue dans les gaz s'échappant du cyclone 10 pour un préchauffage de la matière jusqu'au voisinage de la température de dissociation. L'échangeur de chaleur à cyclones sus-décrit peut être remplacé par un autre échangeur de chaleur quelconque, conve-20 nant au réchauffage d'une matière à grains fins, par exemple par un dispositif fonctionnant suivant le principe de fluidisa-tion ou dispositif analogue. On peut obtenir des conditions d'exploitation particulièrement favorables si l'on prélève du courant de gaz de 25 traitement ayant parcouru un étage intermédiaire de l'appareil de préchauffage 11, 12, 13, par exemple le cyclone échangeur de chaleur 12, un volume partiel réglable du gaz de traitement, qui est introduit à un emplacement approprié du circuit fermé de gaz, par exemple dans la conduite 5, de manière non représentée. 30 La matière séparée du courant de gaz de traitement par le cyclone 10 etobntla cuisson est achevée, est conduite dans un refroidisseur à air de préférence constitué pareillement par un échangeur de chaleur à cyclones multiples. Dans le présent exemple de réalisation, cet échangeur-refroidisseur se compose 35 de plusieurs cyclones 16, 17, 18, 19 branchés en série en direction de l'écoulement de l'air froid. Celui-ci est introduit par une conduite 20 dans le cyclone 16 et évacué par un ventilateur d'air froid 21 du cyclone 19, qui peut être un cyclone double de type connu pour améliorer le rendement de séparation. 40 La matière séparée du courant de gaz de traitement 70 01530 6 2028578 dans le cyclone 10 est d'abord introduite dans la conduite d'air froid 22 entre les cyclones 18 et 19, puis parvient graduellement, à contre-courant de l'air froid, dans le cyclone 16 d*où elle est extraite et évacuée. L'air de refroidissement réchauffé est aspiré 5 par le ventilateur 21 et amené par une conduite 23 dans le générateur de gaz chauds 9, auquel il sert d'air comburant. Dans une forme de réalisation avantageuse du procédé selon l'invention, l'air froid peut être introduit dans la conduite d'aspiration 25 du ventilateur de gaz d'échappement 14 par 10 la conduite 24 représentée en traits mixtes. Cette disposition est avantageuse notamment lorsque les gaz sortant de l'appareil de préchauffage sont à une température si élevée qu'elle risquerait d'endommager le ventilateur de gaz d'échappement. Par suite de l'addition de l'air de refroidissement réchauffé, dont la tempé-15 rature est sûrement inférieure à la température maximum acceptable pour le ventilateur de gaz d'échappement, il est possible d'abaisser suffisamment la température des gaz d'échappement pour exclure tout risque de détérioration du ventilateur. Pour réduire la consommation de chaleur, il est 20 avantageux de diriger dans le générateur de gaz chauds une partie des gaz d'échappement encore à haute température, ce qui permet d'économiser des quantités importantes de combustible pour le chauffage des gaz de traitement. Une autre fraction des gaz d'échappement parvient dans le dépoussiéreur 15, puis est évacuée 25 I l'atmosphère. 70 01530 7 2028578 REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement thermique de matières à grains fins, notamment de chaux, dolomite ou magnésite, en suspension dans un courant de gaz chauffé par un générateur de 5 gaz chaudsdans une chambre de traitement avec séparation ultérieure de la matière traitée dans un séparateur, procédé caractérisé en ce que le gaz de traitement s'échappant du séparateur est amené à un appareil pour le préchauffage de la matière devant être traitée, de préférence à un système échangeur de chaleur 10 comprenant un ou plusieurs étages de cyclones, et en ce que le gaz de traitement de l'appareil de préchauffage est introduit en totalité ou en partie dans le générateur de gaz chaudspour la formation d'un circuit fermé de gaz entre le générateur de gaz chauds, la chambre de traitement et l'appareil de préchauffage. 15 2. Procédé suivant la revendication 1, caractéri sé en ce que la matière traitée par le gaz et prélevée du séparateur est déversée dans un refroidisseur à air, par exemple un système échangeur de chaleur â un ou plusieurs étages de cyclones, et en ce que l'air réchauffé dans le refroidisseur est amené 20 comme air comburant au générateur de gaz chauds. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière devant être traitée est introduite dans une chambre de traitement subdivisée verticalement, de telle façon que la fraction granulométrique la plus grossière 25 descende dans une partie de la chambre de traitement dans un courant ascendant du gaz de traitement à vitesse relativement faible et soit amenée ensuite dans l'autre partie de la chambre de traitement avec une vitesse plus élevée du courant de gaz de traitement vers le séparateur. 30 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'un volume partiel réglable du courant de gaz de traitement ayant parcouru un étage intermédiaire de l'appareil de préchauffage, par exemple un étage de 1'échangeur de chaleur à cyclones, est introduit dans le circuit fermé 35 de gaz. 5. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une fraction des gaz d'échappement est prélevée de l'étage final de l'appareil de préchauffage et épurée dans un dépoussiéreur, et en ce que la poussière sépa-40 rée est amenée à l'appareil de préchauffage en même temps que la 70 01530 8 2028578 matière devant être traitée. 6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'air de refroidissement réchauffé sortant du refroidisseur est mélangé aux gaz de traite- 5 ment sortant de l'appareil de préchauffage avant d'entrer dans un ventilateur aspirant les gaz d'échappement. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle comprend successivement en direction de la circulait) tion du gaz de traitement, un générateur de gaz chaud s(9), une chambre (3, 4) pour le traitement de la matière et un séparateur (10) et en ce qu'il est prévu un appareil pour le préchauffage de la matière à traiter (11, 12, 13), par exemple un échangeur de chaleur à un ou plusieurs étages de cyclones d'où la matière est 15 amenée à la chambre de traitement (3, 4), ainsi qu'un refroidisseur (16, 17, 183 19) faisant suite au séparateur (10) pour la matière traitée. 8. Installation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que la chambre de traitement (3, 4) est subdivisée 20 en deux gaines de réaction parallèles parcourues par le gaz de traitement, l'une des gaines de réaction (4), qui est parcourue par les gaz à faible vitesse, étant munie d'une ouverture pour l'amenée de la matière, tandis que l'autre gaine de réaction (3), parcourue par les gaz à plus grande vitesse, est mise en communi-25 cation avec un séparateur (10) après la réunion des deux gaines de réaction parallèles. 9. Installation suivant la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce qu'en aval de l'appareil de préchauffage (11, 12,13) la conduite d'échappement du gaz de traitement est subdi- 30 visée en deux branches, dont l'une est reliée à un dépoussiéreur (15) par l'intermédiaire d'une vanne de réglage et dont l'autre branche est raccordée au générateur de gaz chauds(9) par l'intermédiaire d'une autre vanne de réglage. 10. Installation suivant l'une quelconque des 35 revendications 7 à 9, caractérisée en ce qu'après le refroidisseur (16,17,18,19) la conduite d'air de refroidissement réchauffé est subdivisée en deux branches, dont l'une (24) rejoint la conduite des gaz d'échappement (25) de l'appareil de préchauffage (11,12, 13) et l'autre (23) est reliée au générateur de gaz chauds(9).