Brevet FR2302494A1 — publié le 19760924

L'invention a pour objet un refroidisseur comportant au moins deux grilles superposées, la grille supérieure recevant la matière chaude provenant d'un four de cuisson tandis que la grille inférieure reçoit la matière tombant de la grille supérieure, et dans lequel l'air de refroidissement traverse successivement les lits de matière chaude supportés par les grilles inférieure et supérieure puis entre dans le four. Dans les installations connues, seule une partie de l'air réchauffé par passage à travers les lits de matière supportés par les grilles est envoyée dans le four, comme air secondaire, 11 autre partie étant envoyée à l'exhaure ce qui oblige à prévoir des dispositifs de dépoussiérage importants et coûteux et entraine des pertes thermiques élevées.Par exemple dans le cas du clinker les quantités d'air utilisées pour le refroidissement varient de 2,2 à 3,9 kg d'air par kg de clinker, suivant les températures finales du clinker, alors que dans les procédés de cuisson par voie sèche, et notamment avec préchauffeur, les besoins en air secondaire du four sont relativement faibles et de l'ordre de 1,1 kg par kg de clinker, de sorte que l'on récupère seulement 67 à 70 ,' de la chaleur du clinker et les pertes thermiques sont de l'ordre de 105 à 115kg calories par kg de clinker. Pour éviter l'installation de dispositifs de dépoussiérage coûteux, on a proposé de recycler la partie de l'air non utilisée dans le four après l'avoir refroidie dans un échangeur placé à l'extérieur du refroidisseur. On peut également diminuer la quantité d'air dé refroidissement utilisée et, par conséquent, les pertes thermiques en augmentant ltépaisseur des couches de matière sur les grilles, mais ceci conduit à une charge excessive des grilles et des ennuis .mécaniques peuvent en résulter. Le but de la présente invention est, d'une part, de supprimer le dépoussiérage en utilisant dans le refroidisseur le volume d'air strictement nécessaire aux besoins en air secondaire de l'installation de cuisson et, d'autre part, de réaliser une récupération maximale des calories du clinker. Le refroidisseur objet de l'invention est caractérisé en ce qu'un échangeur à échange indirect est placé entre les deux grilles de façon à être traversé par l'air réchauffé par son passage à travers le lit de matière supporté par la grille inférieure, un fluide réfrigérant circulant dans cet échangeur pour refroidir l'air avant son passage à travers la grille supérieure et le lit de matière qutelle supporte. Le fluide réfrigérant peut être un liquide ou un gaz et notamment de l'air. Dans le cas où on utilise de l'eau, ltéchan- geur peut & re constitué par une chaudière produisant de la va peuE utilisable pour fournir de l'énergie mécanique ou électrique. Pour améliorer les échanges thermiques sur la grille inférieure, on peut placer un concasseur entre les deux grilles. Lorsque le refroidisseur comporte plus de deux grilles superposées, on peut placer des échangeurs dans tous les espaces entre les grilles. La description qui suit se refère aux dessins l'accom- pagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, deux modes de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une coupe par un plan vertical d'un refroidisseur de clinker conforme à l'invention, et La figure 2 montre une variante de réalisation du refroi diseur. Le refroidisseur représenté sur la figure 1 est constitué par deux grilles oscillantes 14 et 15 superposées et placées à l'intérieur d'une chambre fermée 12 dans laquelle débouche le four rotatif 10. Ces grilles sont légèrement inclinées pour faciliter la progression du clinker. Un concasseur à cylindres 16 est placé à l'extrémité du refroidisseur opposée à celle attenante au four, entre les deux grilles Un sas 18 est prévu à l'autre extrémité du refroidisseur pour l'évacuation du clinker refroidi qui est évacué par un transporteur 21. Ltair de refroidissement est soufflé par des ventilateurs 22 sous la grille inférieure 15; des boites à vent 19 permettent de répartir cet air uniformément sur toute la surface de la grille. Un échangeur de chaleur 17 est placé à l'intérieur de la chambre 12, entre les deux grilles. Il s'étend sur toute la section libre de la chambre et comporte des canaux généralement verticaux qui font communiquer l'espace au-dessus de la grille 15 avec celui au-dessous de la grille 14. L'éctangeur 17 comporte des tubes balayés par l'air circulant dans ces canaux et raccordés à des collecteurs d'entrée et de sortie permettant d'y faire circuler un fluide réfrigérant. Les tuyauteries d'amenée et d'évacua tion du fluide réfrigérant n'ont pas été représentées sur les dessins. Le clinker sortant du four tombe sur la grille supérieure 14 et, grâce aux mouvements de la grille et à son inclinaison, est déplacé en une couche d'épaisseur sensiblement uniforme vers l'autre extrémité de la grille. Arrivé à cette extrémité, le clinker tombe dans le concasseur 16 où il est broyé. Du concasseur, le clinker broyé tombe sur la grille 15 et est déplacé sur celleci et finalement évacué à travers le sas 18. Pendant son séjour sur les grilles 14 et 15, le clinker est refroidi au moyen de l'air soufflé par les ventilateurs 22. L'air frais traverse d'abord la grille 15 et la couche de clinker qu'elle supporte, puis l'échangeur 17 où il se refroidit au contact des tubes où circule le fluide réfrigérant. il passe ensuite au travers de la grille 14 et de la couche quelle supporte puis pénètre dans le four 10 où il est utilisé comme air secondaire. Par rapport aux dispositions connues, et pour une même surface de grille, une telle disposition permet d'améliorer le rendement du refroidisseur d'environ 10 ,', soit un gain de l'ordre de 35kg calories par kg de clinker. Si on utilise un refroidisseur à trois grilles superposées avec deux échangeurs placés entre les grilles pour refroidir l'air après passage à travers les deux grilles inférieures, l'amélioration est de ladre de 15 % soit un gain d'environ 50kg calories par kg de clinker. Cette solution permet aussi de supprimer l'installation de dépoussiérage puisque l'air de refroidissement qui est mis en contact avec le clinker n'est pas rejeté à ltatmosphère. On peut tailleurs améliorer encore le rendement thermi quexde l'installation en récupérant les calories prélevées par le fluide réfrigérant sur l'air de refroidissement. On peut, en particulier, remplacer l'échangeur par une chaudière de récupération produisant de la vapeur qui peut être utilisée pour fornir de l'énergie mécanique ou électrique, le fluide réfrigérant étant chauffé par l'air de refroidissement et le rayonnement du clinker. il faut noter que la puissance des ventilateurs 22 n'est pas plus élevée que pour un refroidisseur classique de meme capacité, bien qu'ils débitent à une pression supérieure, car le débit d'air utilisé est nettement moins important. La figure 2 montre un refroidisseur réalisé conformément à l'invention et conçu pour fournir de l'air secondaire chaud non seulement au four de cuisson mais aussi à une chambre de combustion placée en amont du four. Dans cette réalisation, la grille supérieure 14' est en trois parties disposees en cascade et l'espace au-dessus de cette grille est divisé en trois compartiment correspondants aux rois parties de la grille Le compartiment 31 attenant au four communique avec celui-ci et le compartiment 33 situé à l'autre extrémité du refroidisseur est relié au compartiment 31 par un conduit 36. Le compartiment médian 32 est isolé des deux autres compartiments par des cloisons 34 et est relié par un conduit 38 à une chambre de combustion non représentée et placée à l'extrémité amont du four 10' avec lequel elle est en communication. L'air prélevé dans le compartiment 32 pourrait aussi être utilisé pour chauffer une chaudière de récupération. L'étancheité entre les différents compartiments est assurée par les talus de clinker s'appuyant sur les cloisons. En réglant les vitesses des différentes parties de la grille 14' et, par conséquent, les épaisseurs des couches de clinker qu'elles supportent, on répartit ltair entre le four et la chambre de combustion dans la proportion voulue. La construction et le fonctionnement de ce refroidisseur sont, par ailleurs, identiques à ceux de l'appareil de la figure 1. L'invention est notamment applicable au refroidissement du clinker de ciment. REVENDICATIONS 1. Refroidisseur placé à la sortie d'un four de cuisson de minéraux comportant deux grilles superposées placées dans une chambre fermée, la grille inférieure recevant la matière provenant de la grille supérieure, et dans lequel de l'air de refroidissement traverse d'abord le lit de matière chaude supporté par la grille inférieure puis celui supporté par la grille supérieure, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de chaleur à échange indirect placé dans la dite chambre entre les deux grilles de façon à être traversé par l'air circulant de la grille inférieure vers la grille supérieure, et un fluide réfrigérant circule dans cet échangeur pour refroidir l'air avant son passage à travers la grille supérieure. 2. Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qué l'échangeur est constitué par une chaudière de récupération, le fluide réfrigérant étant de l'eau qui est vaporisée au moyen des calories provenant de l'air de refroidissement et du rayonnement du clinker. 3. Refroidisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un concasseur placé entre les deux grilles, sur le trajet de la matière tombant de la grille supérieure. 4. Refroidisseur selon la revendication 1,2 ou 3 caractérisé en ce que la grille supérieure est en plusieurs parties commandées individuellement et l'espace au-dessus de cette grille est divisé en plusieurs compartiments, chaque compartiment correspondant à une partie de la grille et étant isolé des compartiments voisins par des cloisons trasversales, certains seulement de ces compartiments communiquant avec le four. 5. Refroidisseur selon la revenication 4, caractérisé en ce qu'au moins un des compartiments qui ne communique pas avec le four alimente en air secondaire une chambre de combustion placée à l'entrée du four. 6. Refroidisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins un des compartiments qui ne communique pas avec le four alimente une chaudière de récupération. 7. Refroidisseur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plus de deux grilles superposées et des échangeurs de chaleur sont placés dans tous les espaces entre les grilles.