Brevet FR2280604A1 — publié le 19760227

La présente invention a pour objet une installation pour le traitement thermique de matières pulvérulentes comportant un four de cuisson, un préchauffeur du type à cyclones où la matière première finement divisée est mise en suspension dans les fumées du four et des moyens pour injecter,dans la gaine reliant le four au premier étage du préchauffeur,un combustible et de l'air dont la combustion fournit à la matière mise en suspension dans les fumées une partie des calories nécessaires au traitement thermique, le reste étant fourni par le brûleur du four. Pour éviter la fusion des particules de matière qui les rendrait collantes et entraSnerait un encrassement rapide de la gaine et du préchauffeur, il faut que la combustion soit progressive et que la chaleur produite soit cédée progressivement à la matière. C'est ce but que l'invention se propose d'atteindre. L'installation objet de l'invention est caractérisée en ce qu'elle comporte dans la partie inférieure de la gaine, un dispositif d'injection d1air comprenant un distributeur entourant la gaine et un déflecteur placé à l'intérieur de la gaine et obligeant l'air à lécher la surface intérieure de la gaine sur toute sa périphérie, ce déflecteur comportant une ouverture centrale pour le passage des fumées, et des moyens pour introduire un combustible pulvérisé et la matière dans la gaine, en amont de l'entrée d'air, en considérant le sens de circulation des fumées. Le déflecteur peut être constitué, par exemple, par une tuyère convergente dont l'entre dirigée vers le bas est raccordée la la surface intérieure de la gaine, et l'air peut être amené par le distributeur dans l'espace annulaire formé entre la gaine et la tuyère, à travers dèi ouvertures prévues dans la paroi de la gaine. Entre les ouvertures, on prévoit des aubes, qui divisent l'espace entre le déflecteur et la gaine en une série de canaux et assurent une liaison mécanique entre les parties supérieure et inférieure de la gaine et le déflecteur. On peut utiliser l'effet Coanda pour maintenir le courant d'air contre la surface intérieure de la gaine. On peut également communiquer à 11 air un mouvement rotatif à son entrée dans la gaine de façon que la force centrifuge le maintienne le long de la paroi de la gaine. Pour cela, on donne à la gaine une section circulaire et au distributeur la forme d'une volute 'a section progressivement décroissante, et on oriente con venablement les aubes. Les tubes d'amenée de combustihle et de matière peuvent être noyés dans ltépaisseur des aubes et déboucher à l'intérieur du déflecteur, On peut prévoir plusieurs entrées de combustible et de matière régulièrement réparties à l'intérieur du déflecteur. Des injecteurs de combustible peuvent aussi autre prévus au-dessus du dispositif d'injection d'air, à un ou plusieurs niveaux. Dans sa partie supérieure, la gaine peut comporter un épanouissement assurant un brassage de la matière. La matière séparée dans le cyclone auquel la gaine est raccordée peut autre divisée en deux courants dont l'un est introduit dans le four tandis que l'autre est recyclé dans la gaine. Ceci permet d'augmenter le temps de séjour de la matière dans la zone de combustion. Pour atteindre le meme résultat, on peut aussi diviser l'extrômitô supérieure de la gaine en deux branches raccordées à deux cyclones dont la sortie matière débouche, respectivement, dans le four et dans la partie inférieure de la gaine. La description qui suit se rfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, plusieurs modes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure t est une vue partielle, en coupe, d'une installation pour la fabrication du ciment par voie sèche La figure 2 est une coupe transversale de la gaine et du dispositif d'injection d'air La figure 3 est une vue analogue à la figure 2 d'une variante ; et La figure 4 montre une autre forme de réalisation de 1 invention Sur la figure t, on voit une partie du four rotatif et du préchauffeur à cyclones d'une installation de fabrication du ciment par voie sèche, ainsi que la gaine tO reliant le capot de fumées du four 12 au dernier cyclone 14 du préchauffeur. Un dispositif d'injection d'air est prévu à la base de la gaine 90 qui a une section circulaire. Il comporte un distributeur annulaire i6 entourant la gaine et une série de canaux courbes 18 partant du distributeur et pénétrant à l'intérieur de la gaine pour se raccorder à sa surface intérieure. Les canaux sont délimités par un déflecteur de révolution 20, en forme de tuyère convergente, raccordé par sa base à la paroi de la gaine1 et par des aubes radiales 22 reliant le déflecteur à la paroi de la gaine. Le distributeur 16 est raccordé à une arrivée d'air chaud provenant du refroidisseur de clinker ou d'air réchauffé par les fumées du four ou par tout autre moyen approprie. La matière sortant de l'avant-dernier cyclone 24 du préchauffeur est introduite dans la gaine, sous le dispositif d'injection d'air, en un ou plusieurs points régulièrement répartis. Le ou les tubes d'amenée de matière 26 sont noyés dans ltépaisseur des aubes 22 pour ne pas obstruer les canaux 18. Des injecteurs de combustible 28 sont prévus à l'intérieur du déflecteur ; ils sont alimentés à partir d'un collecteur 30 par des tubes 32 qui sont également noyés dans certaines des aubes 22. Les canaux 18 sont convenablement profilés et les conditions d'écoulement de l'air sont telles que les filets d'air sortant des canaux lèchent la paroi et restent au contact de celle-ci, sur une certaine distance, par effet Coanda. Pour cette raison et grâce à la forme particulière du déflecteur 20, les fumées chargées des particules de matière et de combustible ne se mélangent pas à l'air à la sortie du déflecteur. La combustion et la décarbonatation de la matière ne se font initialement qu'à l'interface air-fumées et se poursuivent progressivement au fur et à mesure que les fumées et l'air se mélangent. On évite ainsi que les particules de matière soient portées à des températures élevées pouvant provoquer leur fusion. On peut également utiliser l'effet centrifuge pour maintenir les filets d'air le long de la paroi de la gaine. Pour cela, utilise le dispositif d'injection d'air représenté en coupe sur la figure 3. Dans ce cas, le distributeur 16' a la forme d'une volute dont la section décrott progressivement, et les aubes 22' sont inclinées par rapport auxplans radiaux de la gaine, de façon à communiquer un mouvement de rotation à l'air entrant dans la gaine. Les filets d'air suivent donc un trajet en hélice le long de la paroi et ne se mélangent que progressivement aux fumées du four. Pour réaliser une combustion progressive, on peut aussi injecter le combustible dans la gaine à plusieurs niveaux ; une partie du combustible est toujours injectée avec la matière à l'intérieur du déflecteur et l'autre partie est injectée au-dessus de l'entrée d'air en un ou plusieurs points, comme représenté en 28' sur la figure t. Pour prolonger le temps de séjour de la matière et assurer, si nécessaire, une décarbonatation plus complète, on peut recycler dans la gaine une fraction de la matière sortant du cyclone 14, comme représenté shématiquement en 40 sur la figure 1. Cette division du courant de matière pourra etre effectuée commodément en divisant en deux le courant de gaz au sommet de la gaine et en envoyant les deux courants résultants dans deux cyclones remplaçant le cyclone 14, la matière séparée dans l'un des cyclones étant envoyée dans le four, tandis que celle séparée dans l'autre cyclone sera renvoyée dans la gaine. La figure 4 illustre une variante dans laquelle la partie supérieure de la gaine comporte un épanouissement 42 formant chambre de turbulence. Dans cette chambre qui est située dans une région où la combustion est presque achevée et où l'on ne craint plus de surchauffes locales, il se produit des tourbillons brassant la matière et favorisant les échanges thermiques. L'invention est notamment applicable à la fabrication du ciment par voie sèche. REVENDICATIONS t. Installation pour le traitement thermique d'une matière pulvérulente comportant un four de cuisson, un préchauffeur où la matière finement divisée est mise en suspension dans les fumées du four et des moyens pour injecter dans la gaine reliant le four au préchauffeur un combustible et de l'air, caractérisée en ce quelle comporte dans la partie inférieure de la gaine un dispositif d'injection d'air comprenant un distributeur entourant la gaine et un déflecteur placé à l'intérieur de la gaine et obligeant l'air à lécher la surface intérieure de la gaine sur toute sa périphérie, ce déflecteur comportant une ouverture centrale pour le passage des fumées du four, et des moyens pour introduire un combustible pulvérisé et la matière préchauffée dans la gaine, au-dessous de l'entrée d'air. 2. Installation selon la revendication 1, caractériste en ce que le déflecteur est constitué par une tuyère convergente dont l'en- trée dirigée vers le bas est raccordée à la surface intérieure de la gaine, et l'air est amené par le distributeur dans l'espace annulaire entre la gaine et le déflecteur, à travers des ouvertures prévues dans la paroi de la gaine. 3. Installation selon la revendication 29 caractérisée en ce que le dispositif d'injection d'air comporte, entre les ouvertures, des aubes qui divisent l'espace entre le déflecteur et la gaine en une série de canaux et qui relient le déflecteur à la gaine. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les aubes sont situées dans des plans contenant l'axe de la gaine Net le distributeur a une section sensiblement constante sur toute la périphérie de la gaine. 5. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que la gaine a une section circulaire, les aubes sont inclinées par rapport aux plans radiaux de la gaine et le distributeur a la forme d'une volute à section progressivement décroissante. 6. Installation selon la revendication 3,4 ou 5, caractérisée en ce que les moyens d'injection de combustible et de matière comportent des tubes d'amenée noyés dans l'épaisseur des aubes et débouchant à l'intérieur du déflecteur 7. Installation selon la revendication t, caractérisée en ce qu'elle comporte des injecteurs de combustible supplémentaires placés dans la gaine, au-dessus du dispositif d'injection d'air, à un ou plusieurs niveaux. 8. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la gaine comporte dans sa partie supérieure un épanouissement formant une chambre de turbulence. 9. Installation selon la revendication t, caractérisée en ce que le sommet de la gaine est raccordé à un séparateur où la matière est séparée des gaz, et à sa sortie du séparateur la matière est divisée en deux courants dont l'un est introduit dans le four et l'autre dans la gaine. to. Installation selon la revendication l, caractérisée en ce que le sommet de la gaine est raccordé à deux séparateurs recevant chacun un courant de gaz chargé de matière, la matière sortant de l'un des séparateurs étant introduite dans le four tandis que la matière sortant de l'autre séparateur est renvoyée dans la gaine.