Brevet FR2282094A1 — publié le 19760312

L'intention concerne un échangeur de chaleur en forme de cheminée destiné à pr8chauffer et à calciner des matières granulées et en morceaux, de pierre à chaux par exemple, et de matières premières pour le ciment, avant de procéder au reste du traitement thermique dans un ap- pareil de cuisson, un four rotatif par exemple. Dans les installations connues jusqu'ici, le gaz est envoyé dans la couche de matière à partir de la partie centrale de ltéchangeur grâce à l'insertion de passages annulaires. les gaz traversent cette couche obliquement vers le haut, de sorte que les couches circonférentielles de la matière sont moins préchatffées que les couches intérieures par où arrivent les gaz. De même l'extraction de la matière se fait d'un seul c6té et s'opère à l'endroit où est posée la pièce centrale, dans la direction de la circonférence de l'échangeur vers son centre Dans un autre type connu de réalisation de l'échangeur en forme de cheminée, le gaz est envoyé dans la couche de matière non seulement au centre, mais aussi sur la circonférence extérieure de la couche : la partie centrale de la construction est toutefois soumise à des températures élevées, et il n'est pas possible de contrôler ces dernières pendant le fonctionnement ni de nettoyer les orifices du gaz. l'extraction de la matière préchauffée se fait aussi d'un seul côté, et ainsi quand on demande que le déplacement de a matière soit régulier dans la partie active de l'opération de préchauffage, où les gaz transmettent la chaleur à la matière, il est nécessaire de choisir la partie où se fait l'extraction relativement haute. Les parties internes de la construction demandent des frais d'entretien importans et elles seront souvent la cause de perturbations du fonctionnement.En cas de colmatage des orifices d'entrée des gaz dans la partie centrale de l1échangeur, il est impossible de les nettoyer pendant le fonctionnement, et par suite ils affectent défavorablement le rendement thermique. Dans les deux cas de construction indiqués, on ne peut obtenir une puissance importante. L'invention a pour objet de supprimer les inconvénients décrits ci-dessus et elle propose à cet effet que la cheminée verticale de préchauffage et de calcination de l'échangeur est formée d'une enveloppe extérieure dont la section est de préférence annuaire à la partie inférieure de laquelle est raccordé un collecteur extérieur, incliné vers le centre de l'échangeur, et par une enveloppe intérieure dont la section est aussi de préférence annulaire, à la partie inférieure de laquelle est raccordé un collecteur intérieur, dont l'inclinaison part du centre de a 'échangeur, un distributeur de préférence annulaire, pOUUGl de raccords, creux, ouvert le bas, étant placé dans l'espace creux ainsi formé, pendant que l'on dispose, sous la partie inférieure de la cheminée de cal- cination, un corps d'arrêts de préférence annulaire, portant à sa partie supérieure un distributeur et qui pénètre, par sa partie supérieure qui se rétrécit, dans l'espace qui se trouve entre le collecteur extérieur et le collecteur intérieur et que ce corps d'arrêt est disposé dans une chambre doseuse formée entre l'enveloppe extérieure et l'enveloppe intérieure, pendant qu'à la partie inférieure de cette chambre doseuse soht raccordés des canaux de sortie et qu'à la partie supérieure de la cheminée verticale de la cheminée de préchauffage et de calcination sont raccordées des tubulures séparées d'alimentation en matières, ces tubulures s'abouchant à leur partie supérieure avec le raccord d'entrée des matières commun. Un modèle d'exécution de l'appareil suivant l'invention est illustré schématiquement en élévation et en coupe dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente une coupe ver ticale de l'appareil la figure 2 une coupe horizontale suivant la ligne A-A de la figure l. La cheminée verticale de préchauffage et de calcination de l'échangeur est formée d'une enveloppe extérieure 1 de préférence de section annulaire, à la partie inférieure de laquelle est raccordé un collecteur extérieur 2, incliné vers le centre de l'échangeur et en outre d'une enveloppe intérieure 3, dont la section est aussi de préférence annulaire, è l'extrémité inférieure de laquelle est raccordé un collecteur 4 dont l'inclinaison part du centre de l'échangeur. Dans l'espace ainsi formé, qui forme de préférence un anneau circulaire, est disposé un distributeur 5, de préférence annulaire, ouvert vers le bas, qui est pourvu, dans sa partie supérieure, de tubulures 15 et, dans sa partie inférieure, de tiroirs 20. Sous la partie inférieure de la cheminée de préchauffage et de calcination est disposé un corps d'arrêt 6, de préférence annulaire, surale partie supérieure duquel est placé un distributeur 7, qui pénètre, par sa partie supérieure qui se rétrécit, dans l'espace qui est entre les collecteurs extérieur et intérieur 4.Le corps d'arrêt 6, dont la largeur est plus grande que la plus petite largeur libre de la partie inférieure de la cheminée de préchauffage et de calcination, et est aussi plus grande que la largeur du distributeur 7, est placé dans la chambre doseuse que forment les enveloppes extérieure 8 et intérieure 9. A sa partie supérieure, cette chambre doseuse est raccordée à la cheminée de pré chauffage et de calcination, et se transforme à sa partie inférieure en canaux de sortie séparés 12 qui la relient à la chambre d'entrée 16. A leur partie supérieure, les canaux de sortie 12 se transforment en les canaux de jonction 10, formés par l'enveloppe extérieure 8 et le corps d'arrêt 6, et en les canaux 11, formés par l'envelotpe intérieure 9 et ce meme corps d'arrêt 6. A la partie supérieure de la cheminée de préchauffage et de calcination, sont raccordbesdes tubulures 13 d'alimentation en matière, qui s'abouchent, à leur partie supérieure, avec le raccord d'entrée 14 des matières, commun. Dans l'espace qui est entre le bord inférieur du collecteur extérieur 2 et la surface supérieure du corps d'art 6, sont disposés des organes d'extraction extérieurs 17 de la matière préchauffée et dans l'espace qui est entre le bord inférieur du collecteur intérieur 4 et la surface supérieure du corps d'arrêt 6 sont disposés desorganes d'extraction 18 intérieurs. Les organes d'extraction 17 et 18 sont reliés. au moyen de tirants 19. La matière pénètre dans l'échangeur de chaleur par le raccord d'entrée 14, d'où elle est répartie dans la partie supérieure de la cheminée de préchauffage et de cal cination par lès tubulures d'aiimentation 13. - De la partie su ériedre de cette cheminée, la matière passe sur la distributeur 5, qui la divise en m & e temps en un courant extérieur et un courant intérieur. Sous le distributeur 5, les deux courants de matière se réunissent, et le courant rassemblé passe alors vers le bas en traversant la cheminée de pré chauffage et de calcination. A sa sortie de cette cheminée, le courant de matière chaude se divise ensuite à nouveau au moyen du distributeur 7, en deux courants séparés, qui s'arrêtent sur la surface supérieure du corps d'arrêt 6. les organes d'extraction 17s 18 font sortir la matière chaude sur les bords extérieurs et intérieurs du corps d'arr8t 6, la matière descendant, par les canaux de jonction 10, 11 et les canaux desortie.12 qui s'y raccordent, dans la chambre d'entrée 16, d'où elle sera conduite dans l'appareil de cuisson, qui n'est pas représenté dans le dessin , pour 1' achèvement de l'opération de cuisson. Les gaz brulés, venant par exemple du four rotatif, s'écoulent par les canaux de sortie 12, en sens contraire du passage de la matière et continuent par les canaux de jonction 10 11 dans la partie supérieure de la chambre doseuse. De cette chambre, ils arrivent dans la matière qui se trouve sur les surfaces supérieures opposées du corps d'arrêt 6, et arrivent, en sens contraire à celui du déplacement de cette matière, dans la cheminée de préchauffage et de calcination. A leur sortie de la couche de matière, les gaz refroidis arrivent dans le distributeur 5 d'où ils sont-aspiréshors de l'échangeur par un raccord 15. L'installation suivant l'invention assure à la matière un échauffement régulier si l'on donne à la cheminée une section efficace importante, ce qui garantit un rendement important à l'ensemble du four. Blle permet aussi d'utiliser des gaz à haute température, ce qui permet d'augmenter le rendement thermique tout en maintenant petites les dimensions et le poids de l'installation. Pendant l'opération de cuisson, on peut contrôler le fonctionnement de l'échangeur, et en cas de besoin nettoyer la chambre de travail, ce qui améliore le coefficient 'utilisation du temps pour le four. Tous les avantages indiqués se traduisent alors par une diminution des frais d'investissement et de fonctionnement par unité produite. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICAEIONS 10) Dispositif pour préchauffer et calciner des matières granulées et en morceaux, dans lequel un échangeur de chaleur est formé d 'une cheminée verticale de pré chauffage et de calcination comportant des organes pour 1' arrivée et la sortie des matières et du gaz, dispositif caractérisé en ce que la cheminée verticale de préchauffage et de calcination de l'échangeur est formée d'une enveloppe extérieure (1) dont la section est de préférence annulaire, à la partie inférieure de laquelle est raccordé un collecteur extérieur (2), incliné vers le centre de l'échangeur, et par une enveloppe intérieure (3) dont la section est aussi de préférence annulaire, à la partie inférieure de laquelle est raccordé un collecteur intérieur (4), dont l'inclinaison part du centre de l'écnangeur, un distributeur(5) de préférence annulaire, pourvu de raccords 15, creux ouvert le bas, étant placé dans l'espace creux ainsi formé, pendant que l'on dispose, sous la partie inférieure de la cheminée de calcination, un corps d'arrêt (6), de préférence annulaire, portant à sa partie supérieure un distributeur (7) qui pénètre, par sa partie supérieure qui se rétrécit, dans l'espace qui se trouve entre le collecteur extérieur (2) et le collecteur intérieur (4) et ciue ce corps d'arrêt (6) est disposé dans une chambre doseuse formée entre l'enveloppe extérieure (8) et l'enveloppe intérieure (9) pendant qu'à la partie inférieure de cette chambre doseuse sont raccordés des canaux de sortie (12), et qu'à la partie supérieure de la cheminée verticale de la cheminée de pré chauffage et de calcination sont raccordées des tubulures séparées dtalimenta tion en matières (13), ces tubulures s'abouchant à leur partie supérieure avec le raccord d'entrée des matières (14) commun. 20) Dispositif suivant la revendication i, caractérisé en ce que la largeur du corps d'arrêt (6) est plus grande que la plus petite largeur libre de la partie inférieure de la cheminée de préchauffage et de calcination, et aussi plus grande nue la largeur du distributeur (7), pendant que l'on prévoit entre l'enveloppe extérieure (8) de la chambre doseuse et le corps d'arr8t (6) des canaux de jonction (10) et entre l'enveloppe intérieure (9) de la chambre doseuse et le corps d'arrêt (6), des canaux de jonction (11), qui sont reliés à leurs parties inférieures à des canaux de sortie (12). 30) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, entre le bord inférieur du collecteur extérieur (2) et la surface supérieure du corps d'arrêt (6) on place des organes extérieurs (17) pour l'extraction des matières préchauffées, et entre le bord inférieur du collecteur intérieur (4) et la surface supérieure du corps d'arrêt C5), des organes d'extraction (18) intérieurs, ces organes d'extraction (17), 18) étant reliés par des tirants (19). 40) Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le distributeur creux (5) peut être ajusté dans le sens vertical, et qu'il est pourvu, dans sa partie inférieure d'un tiroir réglab;ie(20).