Brevet FR2298780A1 — publié le 19760820

T-'invention concerne un procédé pour refroidir des matières granulées ou en morceaux, des klinkers de ciment par exemple, au moyen d'un agent gazeux, par échange de chaleur à contre-courant, et concerne aussi unie installation pour l'exécution de ce procédé. La plupart du temps, on utilise actuellement, pour refroidir des matières en grains, surtout des klinkers de cimenterie, des refroidisseurs à grille, des refroidisseurs en plans et des refroidisseurs à tambour. Le rendement thermique de ces appareils est toutefois relativement faible et, en particulier dans le cas d'unités de puissance élevée, ils sont très grands et exigent des investissements importants. Pour cette raisons on utilise actuellement de plus en plus des refroidisseurs à trémie avec échange de chaleur à contre-courant, dans lesquels la condition fondu mentale pour obtenir un rendement thermique élevé est que l'on doit envisager de devoir travailler sans utiliser les gaz qui s'échappent du refroidisseur.Toutefois, mêe dans ces réalisations connues de refroidisseur à trémie, en particulier dans les grandes unités on rencontre de grandes difficultés dues à l'irrégularité de la répartition des klinkers suivant la grosseur de grains sur la section de la trémie de refroidissement, et à l'irrégularité de leur deseente contre le courant d'air de refroidissement. I1 stensuit unewirrégularité dela répartition de l'air de refroidissement sur la section de la trémie de refroidissement, ce qui se traduit par une diminution du rendement thermique et par une élévation de la température de sortie des klinkers Les inconvénients que l'on vient de décrire sont essentiellement supprimés suivant l'invention du fait que la couche de matière refroidie est divisde au moins en trois colonnes verticales séparées, dans lesquelles la.matière se déplace par son propre poids vers le bas, dans la direction de la sortie, le milieu refroidissant se déplaçant dans chaque colonne séparément, indépendamment des autres colonnes, à contre-courant du courant de matière. Dans l'installation pour l'exécution du procédé, comportant une trémie de refroidissement de préférence en forme d'annean circulaire, on peut obtenir une nouvelle uniformisation de l'opération de refroidissement en alimentant la trémie en klinkers sur la circonférence, ce qui prévient le classement irrégulier de ces klinkers par fractions. On obtient, grAce à l'amélioration du rendement thermique, des économies importantes de fonctionnement et d'investissement par unité de produit. L'invention sera mieux comprise en regard d de la description ci-après et des dessins annesés, représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 représente un exemple de réalisation de l'installation destinée à l'exécution de l'invention, vue en élévation. - La figure 2, la même installation en coupe suivant AcA. - La.figure 3, la même installation en coupe suivant B-B. - La figure 4, une variante de l'installation. - La figure 5, un autre mode de réalisation de l'installation. - La figure 6, une coupe suivant C-C de l'installation de la figure 5. - La figure 7, une coupe suivant DLD de la figure 5. - La figure 8a est une coupe partielle détaillée suivant 3-E de la figure 7. - La figure 8b est une coupe partielle détaillée suivant G-G de la figure 7. Suivant la figure i, la trémie de refroidissement, verticale, dont la section est en-forme d'anneau circulaire, établie au moyen d'une enveloppe extérieure 1 et d'une enveloppe intérieure 2, renferme, a' sa partie inférieure, un collecteur de matière en forme d'anneau circulaire, formé par la paroi-guide extérieure 4, et par la paroi-guide intérieure 5, les parois-guides étant inclinées l'une vers l'autre, et se transformant, à leur partie inférieure, en une sortie étanche de matière dont la section forme un anneau circulaire. Dans la partie inférieure de la trémie, dans l'espace qui est au-dessus des parois-guides 4,5, sont disposés des corps distributeurs 3, concentriques, creux, ouverts vers le bas, en forme d'anneaux circulaires. Ges corps sont reliés dans le sens radial par des canaux de liaison 15, à la partie supérieure desquels se raccorde une cloison 7 de séparation, qui se raccorde ellemême, par ses surfaces frontales, sur l'enveloppe extérieure 1 et sur l'enveloppe intérieure 2 de la trémie de refroidissement. Les corps distributeurs 3 sont pourvus, sur les circonférences extérieures et intérieures de la trémie de refroidissement, de raccords 8 pour l'air de refroidissement. Le haut de la trémie de refroidissement est formé par un chapeau 12, monté rotatif sur des galets 14, et sur lequel est prévue une goulotte 11, fermée, raccordée obliquement b sa partie supérieure à 1e tête de chauffe 10 de l'installation de cuisson 9, de façon à pouvoir tourner. On prévoit ici, sur la paroi inférieure de la goulotte oblique 11, des corps racleurs 13, mobiles d'une façon réversible dans le sens radial. L'espace qui est formé, dans la partie supérieure de la trémie de refroidissement, par la partie supérieure de l'enveloppe extérieure 1 et celle de l'enveloppe intérieure 2, est relié à la chambre de la tête de chauffage 10, par le tuyau de raccordement 16, qui est pourvu d'un raccord 17 pour l'air secondaire chaud. Les klinkers chauds tombent, par la tête de chauffage 10 de l'installation de cuisson 9, dans la goulotte 11, sur la paroi inférieure de laquelle ils glissent dans la trémie de refroidissement. Quand le chapeau 12 se déplace sur les galets 14 en tournant sur- son axe qui coïncide avec l'axe du refroidisseur, la trémie est alimentée régulièrement en klinkers, sur toute sa circonférence. Le déplacement de ces klinkers sur la paroi inférieure de la goulotte oblique Il est facilité par les corps racleurs 13, qui exercent leurs mouvements par rapport à la trémie dans le sens radial. Dans la trémie, les klinkers se déplacent à l'inverse du courant d'air de refroidissement et passent devant les corps distributeurs 3, pour arriver dans le collecteur, formé par la paroi-guide extérieure 4 et par la paroi-guide intérieure 5 et, de là, ils sortent, par la sortie étanche 6 de la trémie pour subir d'autres opérations. ta ma.tière qui est dans la trémie est divisée en colonnes verticales séparées par les cloisons de séparation 7. L'air de refroidissement arrive, par les raccords 8 et les canaux de jonction 13, à la chambre qui se trouve sous les éléments distributeurs 3, creux, d'où il s'écoule à travers la couche de klinkers en cours de refroidissement en sens inverse à leur déplacement. L'air de refroidissement préchauffé est évacué par la goulotte 11, le tuyau de jonction 16 et éventuellement par les raccords 17 pour être utilisé plus loin. Suivant la figure 4, la trémie de refroidissement verticale, dont la section est en forme d'anneau circulaire, formée par l'enveloppe extérieure 1 et l'enveloppe intérieure 2,-est montée rotative sur des galets 14, et est raccordée à sa partie inférieure, de façon à pouvoir tourner, à un collecteur de la matière refroidie, formé par la paroi-guide extérieure 4 et par la paroi-guide intérieure 5. Ce collecteur se transforme ensuite, vers le bas, en une sortie étanche 6. Dans les parties inférieures de la trémie, sont à nouveau reliés par des canaux de jonction 15, des éléments distributeurs creux 3, en forme d'anneaux circulaires, disposés dans le sens radial. Des parois de refroidissement 19 parallèles, perforées en forme de cône sont disposées dans le prolongement d'une paroi latérale des éléments distributeurs 3. Des plaques d'arrêt de la matière 20, en forme d'anneaux circulaires, sont fixées aux parties inférieures de chacune des parois des corps distributeurs 18, qui pénètrent dans l'espace qui se trouve entre les arêtes inférieures des parois de refroidissement 19 et les plaques d'arrêt 20 sont -fixées à un collecteur de matière fixe, formé par la paroiguide extérieure. 4 et la paroi-guide extérieure 5, pourvu de raccords d'arrivée d'-air 8. A sa partie supérieure, la trémie de refroidissement est raccordée, rotative, à une pièce de transition 21, qui se raccorde elle-même à sa partie supérieure à.la tête de chauffe de l'installation de cuisson. Une partie de l'air de refroidissement échauffé peut être évacuée en dehors de l'installation de cuisson 9, par les raccords 17. La matière tombant de l'installation de cuisson 9 est répartie régulièrement, sur toute la section, du fait de la-rotation de la trémie sur son axe propre. Sous l'effet de son propre poids, elle passe dans la trémie vers le bas, puis devant les corps distributeurs 3, et ensuite sur les parois de refroidissement 19, pour arriver sur les plaques d'arrêt 20, d'où elle est chassée, par les corps racleurs 18, dans le collecteur de matière, formé par la paroi-guide extérieure 4 et par la paroi-guide intérieure 5, d'où elle est évacuée, par la sortie étanche 6 du refroidisseur, pour subir la suite des opérations. L'air de refroidissement qui arrive, sous la trémie, dans la chambre du collecteur par les raccords 8, passe à contre-courant à travers la couche de matière à refroidir, sur les parois de refroidissement obliques 19. L'air chaud sort de la trémie par la pièce de transition 21, pour arriver à la tête de chauffe 10 dans l'installation de cuisson 9, pour être à nouveau utilisé. La figure 5, la figure 6, la figure 7 et la figure 8 représentent schématiquement un autre mode d'exécution de l'installation selon l'invention, en coupe verticale. Selon les figures 5 à 8, la trémie de refroidissement verticale de section en forme d'anneau circulaire, formée par l'enveloppe extérieure 1 et ltenveloppeX intérieure 2, est raccordée à sa partie inférieure de la même façon que dans le mode de réalisation de la figure 1, au collecteur de matière qui se transforme vers le bas en une sortie étanche. Dans la partie inférieure de la trémie, sur les parois-guides 4, 5, sont disposés, dans le sens radial, des éléments concasseurs 26, creux, fixes, ouverts vers le bas, et des éléments concasseurs mobiles 27, de forme allongée, alternativement mobiles et fixes dans la direction de leur axe longitudinal, et fixés par leurs surfaces frontales sur l'enveloppe extérieure 1 et l'enveloppe intérieure 2. Au point de raccordement des surfaces frontales des éléments concasseurs 26, 27, ves raccords 8 pour l'air de refroidissement sont fixés. Des cloisons de séparation 7 sont fixées à la partie supérieure des éléments immobiles 26, ces cloisons étant fixées par leurs surfaces frontales aux enveloppes extérieure 1 et intérieure 2 de la trémie. Les éléments concasseurs 26, 27 sont pourvus de saillies 28 sur leurs surfaces supérieures. Le toit de la trémie est formé par le chapeau 12, monté rotatif sur des galets 14, et sur lequel est disposé un tambour 22 d'alimentation en matière, monté rotatif, sur des galets 23, sur son axe propre. A son extrémité de sortie, ce tambour d'alimentation est raccordé à une pièce de sortie 25, qui est fixée sur une partie de la circonférence du chapeau 12, tandis que sa partie qui sert à l'entrée se raccorde à la pièce d'entrée 24 montée sur la partie centrale de la trémies la pièce d'entrée 24 est ici raccordée,, rotative, par sa partie supérieure, à sa partie inférieure de la tête de chauffe 10 de l'installation de cuisson 9. Les klinkers chauds tombent de l'installation de cuisson 9 dans la pièce d'entrée 24, par la tête de chauffe 10,'d'où ils sont repris par le tambour d'alimentation 22, le traversent et tombent par la pièce de sortie 25 dans la trémie de refroidissement. Ils y descendent sous l'effet de leur-propre poids, contre secourant d'air de refroidissement, passent sur les éléments concasseurs 26, 27 et tombent par des colonnes qu'ils forment dans le collecteur formé par les parois-guides 4s 5, d'où ils sortent du refroidisseur par la sortie étanche 6, pour subir la suite des opérations. Les gros morceaux de klinkers sont brisés lors de leur passage entre les éléments concasseurs 26. L'air de refroidissement est fourni, par les raccords 8, dans les -chambres qui se trouvent sous les éléments concasseurs 26, d'où il passe dans la couche de matière qui doit être refroidie, la traverse dans la direction opposée à son déplacement, et's'échappe par la pièce de sortie 25, le tambour d'alimentation 22 et la pièce d'entrée 24, pour arriver, par la tête de chauffe 10, dans l'installation de cuisson 9 pour être utilisé différemment. L'installation pour l'exécution du procédé suivant l'invention permet d'obtenir une distribution régulière de la matière à refroidir et de l'air de refroidissement sur toute la section de la trémie de refroidissement, mdme dans des unités de grande capacité. Cette disposition permet un échange de chaleur à contre-courant intense, dans un espace relativement petit, ce qui a pour conséquence de permettre de donner au refroidisseur des dimensions plus faibles et aussi de diminuer les frais d'investissements. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits t représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 10) Procédé pour assurer 1'échange de chaleur à contre-courant entre une matière en grains et un agent gazeux, dans lequel la couche de matière se déplace vers le bas sous l'effet de son propre poids, procédé caractérisé en ce que l'on divise la couche de matière en au moins trois colonnes séparées dans lesquelles la matière se déplace vers le bas dans la direction de la sortie, l'agent refroidissant se déplaçant, à contre-courant du courant de matière, séparément dans chaque colonne, indépendamment des autres colonnes 20) Installation pour l'exécution du procédé suivant la revendication 1, formée d'une trémie verticale, de préférence en forme d'anneau circulaire, caractérisée en ce que la trémie de refroidissement verticale, formée d'une enveloppe extérieure (1) et d'une enveloppe extérieure (2), est pourvue, dans sa partie inférieure, d9élé- ments distributeurs concentriques, creux, ouverts vers le bas, de préférence annulaires, ces éléments distributeurs étant reliés ensemble par des canaux de jonction (vis), ouverts vers le bas, sur les parties supérieures desquels sont fixées des cloisons de séparation (7), qui se raccordent par leurs faces frontales à l'enveloppe extérieure (1) et à l'enveloppe intérieure (2) de la trémie, et caractérisée en outre en ce que la trémie se transforme, à sa partie inférieure, en un collecteur de matière formé par la paroi-guide extérieure (4) et par la paroi-guide intérieure (5), ces parois-guides étant inclinées l'une vers l'autre dans le sens du courant de matière, et se transformant en outre en au moins une sortie étanche (6)s de préférence annulaire, l'air de refroidissement étant introduit, dans l'espace qui est sous les corps distributeurs (3) et le canal de jonction (15), par des raccorda qui sont situés dans les parties supérieures du collecteur, formé par les parois guides extérieure (4) et intérieure (5) 30) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le toit de la trémie de refroidissement formée par l'enveloppe extérieure (1) et l'enveloppe intérieure (2) est constitué par un chapeau (12) tournant au moyen de galets. (14), sur son axe propre, une goulotte oblique (11), fermée à sa partie supérieure, étant montée en se raccordant de façon à pouvoir tourner à la partie inférieure de la tête de chauffe (10), l'installation de cuisson portant, disposé sur sa paroi inférieure, au moins un élément racleur (13), qui exécute un déplacement dans le sens radial du chapeau (12). 40) Installation suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la partie supérieure de la trémie formée par l'enveloppe extérieure (1) et l'enveloppe intérieure (2) est reliée par un canal (16), avec la chambre de la tête de chauffe (10), ce canal étant pourvu d'un raccord (17), destiné à évacuer de l'installation une partie de l'air préchauffé. 50) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la trémie verticale, de préférence en forme d'anneau circulaire, formée par les enveloppes extérieure (1) et intérieure (2), est montée rotative sur des galets (14), et se raccorde, en pouvant tourner, à sa partie inférieure, au collecteur de matière formé par les parois-guides extérieure (4) et intérieure (5), pendant que sur la partie inférieure de la trémie, sont montés concentriquement des corps distributeurs (3)s de préférence annulaires, ouverts vers le bas, et que l'on prévoit, dans le prolongement dlune paroi latérale, pour au moins deux corps distributeurs (3), des surfaces de refroidissement (19) parallèles, obliques, perforées, de préférence en forme de cône, sur les parties inférieures desquelles sont fixées des plaques d'arrêt (20) horizontales, de préférence annulaires, les éléments racleurs (18), fixés sur la partie inférieure immobile du refroidisseur et formes par les parois-guides extérieure (4) et intérieure (5) du collecteur, pénétrant dans l'espace qui se trouve entre le bord inférieur de chacune des surfaces de refroidissement (19) et la plaque d'arrêt (20). 60) Installation suivant la'revendication 5, caractérisée en ce que les raccords qui doivent fournir l'air de refroidissement débouchent sous les surfaces de refroidissement dans le collecteur de matière formé par les paroisguides extérieure (4) et intérieure (5). 70) Installation pour lfesécution du procédé suivant la revendication 19-caNr2ctérisée en ce que la trémie de refroidissement verticale dont la section est de préférence en forme d'anneau circulaire, et qui est formée par les enveloppes extérieure (1) et intérieure (2), est pourvue à sa partie inférieure d'éléments concasseurs (27), creux, ouverts vers le bas, alternativement immobiles et mobiles, effectuant un déplacement dans le sens de leur axe longitudinal, l'air de refroidissement étant introduit dans l'espace qui se trouve sous ces éléments concasseurs (26, 27), par leurs surfaces frontales, et par les raccords fixés sur les enveloppes extérieure (1) et intérieure (2). de la trémie. 80) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 7,caractérisée en ce que les cloisons de séparation (7) qui se raccordent par leurs surfaces frontales aux enveloppes extérieure (1) et intérieure (2) de la trémie sont fixées à la partie supérieure des éléments concasseurs immobiles (26). .9 ) Installation suivant l'une quelconque des revendications 1 et 7, caractérisée en ce que la surface des éléments concasseurs immobiles (26) et la surface des éléments concasseurs mobiles (27) sont pourvues de saillies (28). 100) Installation suivant l'une quelconque des revendications, 2 et 7, caractérisée en ce que le toit de la trémie de refroidissement formée par les enveloppes extérieure (l) et -intérieure (2) est constitué par un chapeau (12) qui peut tourner sur son axe propre au moyen de galets (14), un tambour d'alimentation (22) étant monté rotatif sur son axe propre sur le chapeau (12), au moyen de galets (23), ce tambour étant raccordé, rotatif, par son extrémité d'entrée, à une pièce d'entrée, qui est montée sur la partie centrale du chapeau (12), et qui se raccorde à sa partie supérieure à la partie inférieure de la tête de chauffe (10) de l'installation de cuisson (9), pendant qu'à son extrémité de sortie, ce tambour d'alimentation (22) se raccorde, de façon à pouvoir tourner, à la pièce de sortie (25), montée, rotative, sur une partie de la circonférence du chapeau (12).