Brevet FR2278643A1 — publié le 19760213

La présente invention concerne la fabrication du ciment par voie sèche dans des installations comportant un four rotatif, un préchauffeur où la matière finement divisée est mise en suspension dans les fumées du four et un refroidisseur de clinker, les calories nécessaires étant fournies, d'une part, par un brûleur placé à l'extrémité du four attenante au refroidisseur t, d'autre part, par un foyer ou chambre de combustion disposé en amont du four1 en considérant le sens de circulation de la matière. Dans les installations connues l'air secondaire fourni au brûleur et à la chambre de combustion provient du refroidisseur La chambre de combustion et le refroidisseur étant placé aux deux extrémités du four sont reliés par une conduite de grande longueur. Etant donné qu' il 'n' est pas possible, à cause de la température élevée de l'air sortant du refroidisseur, de placer un ventilateur sur cette conduite, la pression disponible pour amener cet air à la chambre de combustion est faible et le réglage du débit est difficile. De plus, les pertes thermiques subies par l'air entre refroidisseur et chambre de combustion ne sont pas négligeables. Par ailleurs, dans le cas où on se propose de récupérer le maximum de calories disponible8, il faut prévoir deux installations de récupération : l'une utilisant les fumées du four, l'autre l'air de refroidissement en excès. Cela conduit à des investissements importants et diminue l'intérêt d'une telle récupération. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en utilisant comme air secondaire dans la chambre de combustion de l'air frais préalablement réchauffé au moyen des fumées du four. On supprime ainsi la liaison entre le refroidisseur et la chambre de combustion et on a la possibilité de régler facilement le débit et la pression de l'air secondaire en plaçant un ventilateur en amont du réchauffeur d'air. De plus, on abaisse par ce moyen la température des fumées rejetées à l'atmosphère, ce qui permet une récupération maximale au moyen d'une seule installation chauffée par l'air de refroidissement en excès. L'installation objet de l'invention comporte un préchauffeur à plusieurs étages traversés en série par les fumées du four et est caractérisée par la présence de plusieurs réchauffeurs d'air à échange indirect placés en série sur le circuit des fumées du four et traversés successivement par l'air à réchauffer de façon à réaliser un échange à contre-courant entre l'air et les fumées. Les réchauffeurs d'air peuvent être traversés par le débit total des fumées du four ou par un courant dérivé du courant principal. Lorsque le préchauffeur est du type à cyclones, le ou les réchauffeurs disposés entre les cyclones sont situés en amont du point d'introduction de la matière dans la conduite reliant les cyclones. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'installation comporte un générateur de vapeur chauffé par l'air en excès sortant du refroidisseur. Le générateur de vapeur peut alimenter un groupe turbo-alternateur produisant de l'énergie électrique utilisable par exemple pour le broyage des matières premières, la ventilation, l'entraînement en rotation du four, etc.. La description qui suit se réfère au dessin l'accompagnant qui montre, à titre d'exemple non-limitatif, une installation réalisée conformément à l'invention. L'installation représentée schématiquement sur le dessin comporte un préchauffeur comprenant quatre cyclones 1 à 4, un four rotatif 12 et un refroidisseur 14. La matière première à traiter est introduite en A dans la conduite reliant les cyclones 1 et 2 où circule un courant de gaz qui l'entraîne dans le cyclone 1. Dans celui-ci, la matière est séparée du gaz pour être introduite dans la conduite reliant les cyclones 2 et 3 d'où elle est entrainée dans le cyclone 2. La matière passe ainsi successivement dans tous les cyclones avant d'être introduite dans le four, en rencontrant des gaz de plus en plus chauds. Le courant gazeux circulant dans les cyclones et dans les conduites qui les relient est constitué, en partie, par les fumées du four et, en partie, par des gaz produits par la combustion d'un combustible et d'air introduits dans la conduite 18 reliant le capot de fumées du four à l'entre du cyclone 4. Le combustible est injecté en 20 dans la conduite 18 au moyen d'une ou plusieurs cannes d'injection et l'air nécessaire à la combustion est amené par une conduite 22. Cet air est prélevé à l'atmosphère et réchauffé par les fumées du four dans des réchauffeurs à échange indirect 24, 26 et 28. Le réchauffeur 24 est placé à la sortie du cyclone 1, et les réchauffeurs 26 et 28 sont placés respectivement entre les cyclones 1 et 2 et 2 et 3.L'air frais passe d'abord dans le ré chauffeur 24 puis dans les réchauffeurs 26 et 28, de façon à réaliser un échange à contre-courant. Un ventilateur 30 placé en amont du réchauffeur 24 permet de régler le débit et la pression de l'air. Les réchauffeurs peuvent être constitués par une série de tubes dans lesquels circule l'un des gaz, tandis que autre sfé- coule autour des tubes, ou par un empilement de plaques délimitant une série de passages parallèles qui sont affectés pour moitié à la circulation des fumées et pour moitié à la circulation de l'air. Les réchauffeurs 26 et 28 sont placés en amont du point d'introduction de la matière dans la conduite reliant les cyclones 1 et 2 et 2 et 3, respectivement. Dans le four, la matière est chauffée par les gaz chauds produits par un brtleur 32. A sa sortie du four elle est refroidie dans le refroidisseur 14 au moyen d'air frais. Une partie de l'air chaud sortant du refroidisseur est utilisé comme air secondaire dans le four. L'autre partie est utilisée dans une chaudière de récupération 34 pour produire de la vapeur alimentant un groupe turbo-alternateur. On pourrait également prévoir un réchauffeur d'air entre les cyclones 3 et 4 et le préchauffeur pourrait comporter cinq cyclones au lieu de quatre. Les réchauffeurs d'air pourraient aussi être placés en parallèle sur un ou plusieurs cyclones et traversés par un courant de fumées dérivé du courant principal. Dans l'exemple décrit, la chambre de combustion qui fournit les calories nécessaires a la décarbonatation est constituée par la partie verticale de la conduite 18. Mais il est bien évident que l'invention est également applicable aux cas où cette chambre de combustion est conçue et disposée différemment et notamment lorsqu'elle n'est pas intégrée au préchauffeur et est reliée à czlui-ci par une ou plusieurs conduites. La matière à calciner peut être injectée directement dans la chambre de combustion ou en amont de celle-ci dans le courant d'air secondaire ou dans les fumées du four. L'invention est applicable à la fabrication du ciment -par voie sèche. 'R EV E N D T CA T I ON S 1. Installation pour la fabrication du ciment par voie sèche comportant un four de cuisson, une chambre de combustion placée en amnnt du four, en considérant le sens de déplacement de la matière, un préchauffeur à plusieurs étages où la matière finement divisée est mise en suspension dans les fumées du four et de la chambre de combustion, et un refroidisseur de clinker, caractérisée en ce quelle comporte au moins deux réchauffeurs d'air à échange indirect placés en série sur le trajet de l'air alimentant la chambre de combustion et chauffés par une fraction au moins des fumées du four et de la chambre de combustion pour réaliser un échange à contre-courant entre l'air et les fumées, l'un au moins de ces réchauffeurs étant placé a la sortie d'un étage intermédiaire du pré chauffeur 2.Installation selon la revendication l, caractérisée en ce que les réchauffeurs d'air sont placés entre les étages du préchauffeur, l'un d'eux étant éventuellement placé à la sortie du dernier étage, en considérant le sens de circulation des fumées, et sont traversés par le débit total des fumées. 3. Installation selon la revendication l ou 2, dans laquelle le préchauffeur est du type à cyclones, caractérisée en ce que les réchauffeurs d'air sont placés sur les condgites reliant les cyclones, en amont du point d'introduction de la matière dans ces conduites. 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un au moins des réchauffeurs d'air est placé en parallèle sur un ou plusieurs étages du préchauffeur et est traversé par une fraction seulement des fumées. 5. Installation selon la revendication 1,2,3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une chaudière de récupération chauffée par l'air sortant du refroidisseur de clinker.