Brevet FR2284576A1 — publié le 19760409

La présente invention vise un procéde de traitement de matière première de cimenterie dans une installation de cimenterie du genre comprenant une batterie de cyclones superposés dans lesquels circulent à contre-courant,de haut en bas,les solides et, de bas en haut, les gaz provenant d'un four, généralement rotatif, assurant la clinkérisation. L'invention vise également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce pro céde. On sait que dans les installations de cimenterie actuellement existantes, en réalise successivement dans un échangeur comportant une batterie de cyclones, le sechage de la matière crue, sa deshydroxylation puis sa décarbonatation partielle, la matière étant ensuite coiplètement décarbonatée et transformee en clinker dans un four rotatif qui fait suite i cet échangeur. On sait également que l'utilisation d'un fuel teneur en soufre supe- rieure à 1% dans un tel four provoque des collages importants dans la zone de jonction du four rotatif avec ltechangeur. Ces collages entraient une réduction progressive de la section de passage des gaz quittant le four, ce qui se traduit par une diminution importante du débit de l'installation. On peut expliquer la formation de ces collages, ou concrétions, de la tanière suivante: Le cru et le combustible apportent tous deux du soufre en quantité va- riable, ce soufre ayant la propriété d'être volatil aux températures atteintes par la matière pendant sa cuisson. Les vapeurs qui sont entraînées par le jeu du contre-courant se refroidissent avec les gaz et a partir d'une certaine température se condensent. Cette température de condensation est atteinte dans la partie amont du four. En raison de la faible température des fumées sortant du four, la condensation s'effectue sur toute surface disponible, c'est-à-dire essentiellement sur les poussières contenues dans les gaz, ces poussières constituant ainsi des germes de condensation. Par leur géométrie et leur conception même, les installations piègent les poussières issues du four et enrichies par condensation en éléments volatils. Il y a ainsi formation, pour les éléments volatils, par le jeu de ces trois phénomènes de volatilisation, de contre-courant et de piégeage, d'un cycle de circulation analogue à celui de la charge circulante dans les broyeurs. C'est la recirculation. Les poussières chargées en éléments volatils, en cours de condensation, contiennent de ce fait, dans un certain domaine de température, une quantité plus ou moins importante de phase liquide, selon les concentrations. Lorsque les gaz qui véhiculent ces poussières rencontrent un obstacle fixe, il peut y avoir adhérence des poussieres sur cet obstacle si qualité et auantité de liquide se trouvent dans des limites favorables. Au contact de la paroi, il y a refroidissement des poussières ayant ainsi adhéré et solidification. Le processus qui se poursuit au cours du temps donne naissance aux dépôts appelés concrétions. Divers moyens ent déjà été proposés pour lutter contre la formation des concrétions. Une première série de moyens consiste a diminuer la recirculation du soufre, soit en diminuant les apports de soufre par utilisation de fuel BTS (basse teneur en soufre) ou TESTS (très basse teneur en soufre) d'un cout très élevé, soit en diminuant le piégeage dans l'installation par- dérivation d'une fraction des gaz i la sortie du four (by pass). Cette dernière solution est également onéreuse en raison de la perte intervenant dans la consommation calorifique. Des moyens manuels peuvent être aussi utilisés pour détruire les concrétions au fur et à mesure de leur formation, soit par injection d'air comprimé a haute pression, soit par ringardage. Ces moyens qui ne font que réduire les inconvénients lies à la formation des concrétions entraient une augmentation des coûts de production, L'invention vise à fournir un procédé de traitement de la matière premiere de cimenterie entrafnant la suppression des formations de concrétions dans la zone ou elles se forment habituellement, en amont du four rotatif. Le procédé selon l'invention pour le traitement de la matière première de cimenterie,comprenant chauffage, déshydroxylation et décarbonatation de cette matiere, les solides suivant un trajet descendant dans une batterie de cyclones superposés pour aboutir dans un four rotatif de clinkérisation, et rencontrant un courant ascendant de gaz provenant de ce four, ce procédé est caractérisé en ce qu'au moins une partie des solides provenant de l'avantdernier étage de l'échangeur (constitue par un ou plusieurs cyclones) est injectée dans le courant de gaz quittant le four dans une zone voisine de l'entrée des solides dans ledit four. Selon l'invention, on realise cette injection d'une partie des solides sous la forme d'un rideau de matière homogène dans la section amont du four rotatif. On effectue grâce à ce rideau de matière une trempe des gaz sortant du four, qui sont à 1O6O0C11OOeC, de manière à abaisser la température à l'amont du four en-dessous de la température critique (environ 8500C) à partir de laquelle il n'y a plus de formation de duits parce qu'absence de phase liquide. La matière assurant ce refroidissement est entraînée par le flux gazeux vers le dernier étage de l'échangeur, comte dans le procédé classique, et de li est injectée dans le four. Ce procédé dont la mise en oeuvre, comme on le verra ci-après, n'entratne que peu de modifications des installations existantes permet, entre autres avantages, l'utilisation de fuel a haute teneur en soufre ( 3X), sans formation de concrétions en amont du four, sans modification du debit de l'installation ou de la consommation calorifique et conduit a une amelioration sensible de la qualité du clinker. L'invention ressortira d'ailleurs mieux de la description suivante, donnee uniquement à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 illustre schématiquement une partie d'une installation de traitement de matière de cimenterie, équipée d'un dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 2 est une vue représentant une installation de traitement de même type mais non équipée du carneau oblique 110; les figures 3 et 4 représentent deux vues de face et de profil comportant un double échangeur, également équipe pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention; la figure 5 montre une installation analogue à celle de la figure 1 sur laquelle sont indiqués des emplacements de prise de températures; a titre de comparaison,les températures sont relevées pendant le fonctionnement de 1 'i ns- tallation selon les procédés classiques, sans application du procédé selon l'invention, et pendant le fonctionnement de l'installation avec application du procédé selon l'invention, respectivement. Dans la forme de réalisation dey rite et représentée figure 1, l'installation de traitement de matière de cimenterie comprend un four rotatif de clinkérisation 101, représente seulement en partie, a l'entrée 102 duquel est relié par un raccord de jonction 103 un conduit de fumée 104 aboutissant à la chambre du dernier cyclane (non figure) d'une batterie de cyclones juxtaposés dans laquelle la matière de cimenterie a traiter est séchée, déshydroxylée et au oins partiellement décarbonatée. Les solides de cette matière suivent dans cette batterie un trajet descendant, contre-courant des fumées et gaz chauds traversant les cyclones. Le conduit d'amenée des solides du dernier cyclone aboutit en 108 dans la chambre de jonction 103 a l'entrée du four 101. - De la base de l'avant-dernier cyclene 114 de la batterie part un ensemble de conduits répartiteurs 115 de la matière a traiter, aboutissant au carneau oblique 110 et au conduit de fumées 104. Cet ensemble 115 comprend un conduit principal 116 partant de la base du cyclone 114, qui se divise en deux branches 117 et 118, la premiere aboutissant directement au conduit de fumées 104, vers la partie superieure de celui-ci, l'autre 118 se divisant en deux branches 119 et 120 et aboutissant dans le carneau oblique 110. Deux clapets obturateurs réglables 124 et 125 sont disposés aux bifurcations des conduits 117-118 et 119120.Ils permettent de canaliser la matière traitée. Si ce clapet 124 obture complètement le conduit 118, toute la matiere solide provenant du cyclone 114 est directement injectée par le conduit 117 dans le conduit de fumées 104, à la manière habituelle dans les installations de ce genre. Si, par contre, le clapet 124 dégage au moins partiellement le conduit 118, une partie au moins des solides venant de l'avant-dernier cyclone 114 est répartie et injectée dans le carneau oblique 110 par le clapet réglable 125 et les conduits 119 et 120. Cette partie au moins des solides forme un rideau de matiere solide à l'entrée du four. Comme cela a déjà été indiqué, ce rideau est frappe par le courant de gaz chauds sortant du four, ce qui provoque le refroidissement rapide de ce courant en-dessous de la temperature critique (vers 8500C) à partir de laquelle il n'y a plus formation de dépôts.Le rideau de matière solide formé à l'entrée du four conduit à la realisation d'un véritableupoint froid'à l'entrée du four qui constitue une barriere à l'égard des phases volatiles formées dans le four. A la figure 2 est représentée une installation analogue à celle de la figure 1 à cette différence près qu'il n'y a pas le carneau oblique 110. Les conduits 119 et 120 (Détail A) aboutissent directement dans la chambre de jonction 103. Le fonctionnement est analogue à celui précédemment décrit. On notera l'analogie avec l'installation décrite dans la demande de brevet déposée par la demanderesse le 29 mars 1974 pour "Procédé de pre-traitement de matière crue dans une installation de cimenterie, et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé", sous le numéro 74 11 196. Là aussi on crée, à l'entrée du four rotatif, un "point froid", mais cette fois par injection et combustion au-dessus de l'entrée du four, dans la chambre de jonction, d'un fuel à teneur élevée en soufre. Il résulte de cette combustion une reaction endothermique de decarbonatatioqRvec abaissement de la température des fumées sortant du four, ce qui a les mêmes conséquences favorables que dans le procédé selon la presente invention. La figure 3 illustre une autre forme de réalisation d'une installation de traitement équipée pour la mise en oeuvre du procedé selon l'invention, compor - roN wn Q. 4s ds dP o o o n H H o o ur n g: m o N A ~ n X cs O O O n C) I CD OD I jri PII-i ri de n avant mise en place du aprs mise en place du riB o dis m -rlIll four (tonnes/jour) 1300 1300 Consotnrttation calorifique (KCal/kg de clinker) 820 820 g du combustible Fuel BTS (0,7% soufre) Fuel norinal . soufre m o clinker 0,48% 1% k 70 rW m Q,+ o u) ç 4 dS dP on dC rl 0 0 I Crf o o oe c-r ri o on I (0C) 1000-1050 830 O m o L O O CO O UB)a VO ulo m U n " on ri ri R te on D H H20) 30-40 15-25 4J "o 3 X b. o Xr 0N U U O U n n D \ a a a u H &commat; &commat; &commat; Q 09 &commat; B 4J H $ H 4 :1 Q V Q W1 5s S E e * o : O X Q, R O O U g Q. w B n g E O a 4 0 z g Q 4 O mo; Ruoure n U z ux S5TRsFaDwIeD . tant une double batterie d'échangeurs à cyclones. On a utilisé là aussi, les mêmes références que précédemment pour désigner des organes analogues. Cependant, l'injection directe des solides dans la chambre de jonction 103 se fait par deux ensembles de conduits 119-120 et 119a-120a de maniere à former un rideau de matière aussi homogène que possible a l'entrée du four 101 (ou à la sortie de ce four dans le sens des gaz). La matière de ce rideau est reprise par le courant gazeux issu du four et la température de mélange fluo-solide forme alors reste inférieure à 850 C dès le passage travers le rideau. Dans une installation fonctionnant selon le procédé classique, la température est de 1000 à 10500C dans la même zone. Dans cette installation, une marche avec peu de concrétions ne pouvait être obtenue qu'avec un fuel à faible teneur en soufre (0,7%), tandis que le procédé selon l'invention permet l'utilisation de fuel normal n02, sans formation de concrétions. Le tableau page Spermet la comparaison des fonctionnements d'une installation équipée ou non selon l'invention. Les emplacements A, B, C, D de prise de températures mentionnés dans ce tableau sont indiqués sur la figure 5. Bien entendu, la présente invention n'est pas limite aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'inventien. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour le traitement de la matière première de cimenterie coi.- prenant séchage, déshydroxylation et décarbonatation de cette matière, les solides suivant un trajet descendant dans une batterie de cyclones superposés pour aboutir dans un four rotatif de clinkérisation, et rencontrant un courant ascendant de gaz provenant de ce four, procédé caractérisé en ce que la totalité ou une partie des solides provenant de l'avant-dernier etage de l'échangeur est injectée dans le courant de gaz quittant le four dans une zone voisine de l'entrée des solides dans ledit four. 2.- Procedé selon la revendication 1, caractérise en ce que cette injection des solides est effectuée sous forme d'un rideau de matière homogène dans la section amont du four rotatif. 3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce dispositif faisant partie d'une installation comprenant au moins une batterie de cyclones dont le dernier débouche à l'entrée d'un four rotatif de clinkérisation par des conduits latéraux ou axiaux, à la jonction de ce dernier avec un conduit de fumées aboutissant au dernier étage, caractérisé en ce qu'il comprend un répartiteur partant de la sortie de l'avantdernier etage et se divisant en deux branches reliees l'une directement au conduit des fumées, l'autre se partageant en une ou plusieurs branches et reliées dans une zone voisine de l'entrée du four, des clapets obturateurs réglables étant disposés aux bifurcations de ces branches.