Brevet FR2341113A1 — publié le 19770909

La présente invention concerne les installations de traitement thermique comprenant un four de calcination vertical qui comporte une partie cylindrique munie d'une entrée tangentielle pour l'admission des particules des matières à traiter mises en suspension dans un courant gazeux, une sortie commune pour les gaz et les matières d l'une de ses extrémités, et des moyens pour injecter un combustible. Dans les appareils connus, la partie cylindrique où entrent les matières constitue la partie supérieure du four, tandis que la sortie commune des gaz et des matières est située au bas du four, à l'extrémité d'une partie à section progressivement décroissante. Cette sortie est reliée à un séparateur, généralement un cyclone, où les particules sont sépares des gaz. Etant donné que les particules de matière se déplacent dans le four sous l'action combinée de la gravité et du courant gazeux, leur vitesse est relativement élevée et il est nécessaire de donner au four une hauteur importante pour obtenir un taux de calcination important. Cet inconvénient est encore aggravé par le fait que le cyclone associé au four est relié i celui-cl par une conduite de faible longueur, pour réduire les pertes de charge, et se trouve au-dessous du four.L'ensemble four-cyclone a donc une grande hauteur, ce qui peut être un inconvénient pour certaines utilisations, notamment lorsqu'il est associé à un préchauffeur placé au-dessus du four. Le but de la présente invention est de réduire la hauteur du four et de l'ensemble four-cyclone en plaçant la sortie des gaz et des matières solides à l'extrémité supérieure du four et en prévoyant une entrée auxiliaire d'air ou de gaz chauds à son extrémité inférieure. Grâce à cette disposition, les particules de matière descendent d'abord vers le bas du four, sous l'action de la gravité, puis sont reprises vers le haut par le courant de gaz ascendant de sorte que le tops de séjour dans le four est nettement plus grand et le taux de calcination plus élevé que dans un four i sortie inférieure, de me volume.De plus, le cyclone associez au four peut être situé à côté de celui-ci ou à un niveau supérieur, ce qui facilite l'incorporation de l'ensemble à une installation existante, entre un préchauffeur et un four rotatif, par exemple. L'installation objet de l'invention est caractérisée en ce que le four de calcination comporte une sortie commune pour les gaz et les matières à son extrémité supérieure et une entrée auxiliaire d'air ou de gaz chauds à son extrémité inférieure. La partie inférieure du four peut avoir la forme d'un tronc de cône ou d'un tronc de pyramide inversé. Des injecteurs de combustible sont prévus dans la partie supérieure et/ou dans la partie inférieure du four; on peut aussi en placer dans la conduite principale amenant au four les matières à calciner en suspension dans un courant gazeux. La vitesse des gaz admis dans le four, par son extrémité inférieure, est de l'ordre de 30 m/s. L'air nécessaire à la combustion peut être introduit dans le four par l'entrée auxiliaire prévue à son extrémité inférieure et/ou par l'en- trée principale avec les matières à calciner.Dans le cas où l'air n'est introduit que par l'une de ces entrées, des gaz chauds sont amenés à l'autre entrée. Lorsque le four de calcination est incorporé à une installation pour la fabrication du ciment par voie sèche, entre un four rotatif et un préchauffeur, l'air de combustion peut provenir du refroidisseur de clinker, une fraction comprise entre le quart et la moitié du débit d'air total étant introduite dans le four par l'entrée auxiliaire prévue à son extrémité in inférieure, le restant étant utilisé pour transporter pneumatiquement les matières sortant du préchauffeur et tant introduit tangentiellement, par l'entrée principale, dans la partie supérieure du four de calcination. Un brtleur peut être placé dans le conduit raccordé à ltextrémité inférieure du four de calcination pour augmenter la température de l'air amené par ce conduit. La description qui suit se réfère au dessin l'accompagnant qui montre, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. L'unique figure de ce dessin montre une partie d'une installation pour la fabrication du ciment par voie sèche coxpor- tant un four de calcination réalisé conformément à l'invention. Cette installation comporte, en outre, un préchauffeur k cyclones 10 dont un seul étage est représenté, un four tubulaire et rotatif 12 associé ventuellement b un second préchauffeur, non représenté, et un refroidisseur de clinker non représenté. Le four de calcination 14 est disposé verticalenent et comporte une partie supérieure cylindrique et une partie inférieure en forme d tronc de cône ou de tronc de pyramide inversé. Une conduite 16 raccordée tangentiellement à la partie supérieure du four relie ce dernier à une tuyauterie 18 provenant du refroidisseur de clinker. La matière à calciner provenant du préchauffeur 10, et éventuellement du préchauffeur associé au four rotatif 12, est introduite dans la conduite 16 et transportée dans le four 14 par l'air chaud en provenance du refroidisseur de clinker. Le four 14 comporte à son extrémité inférieure une entrée d'air qui est reliée par une tuyauterie 20 à la tuyauterie 18. Des cannes d'injection de combustible 22 sont placées dans la partie inférieure du four; des injecteurs de combustible 22' pourraient aussi être placés dans la partie su périeure du four et dans la conduite 16, immédiatement en amont du four. La sortie du four est située à son extrémité supérieure et reliée par une conduite 24 à l'entrée dtun cyclone 26 dont la sortie est reliée au dernier étage du préchauffeur 10. En fonctionnement, les matières chaudes sortant du préchauffeur 10 sont entrainées dans le four 14 par la fraction de l'air provenant du refroidisseur de clinker et amené par la conduite 16. Par suite de l'admission tangentielle de l'air, celui-ci et les particules qu'il transporte suivent un trajet en hélice et, les particules de matières sont maintenues par la force centrifuge près de la paroi du four. Le combustible injecté dans le four au moyen des cannes 22 est mélangé intimement aux particules de matières, de sorte que la chaleur dégagée par la combustion est immédiatement absorbée par les matières et il ne se produit en aucun point une élévation excessive de température pouvant entraîner un début de fusion des particules. Lorsque des particules de matières atteignent le bas du four, elles rencontrent le courant d'air ascendant introduit par l'extrémité inférieure du four et sont entraînées par celuici vers le haut. L'air introduit par la conduite 16, après avoir suivi un trajet en hélice le long de la paroi du four est dévié vers le haut et aspiré,avec l'air introduit au bas du four, par un ventilateur de tirage placé en tête du préchauffeur. En sortant du four 14, les gaz chargés des particules de matières calcinées, pénètrent dans le cyclone 26 où les particules sont séparées du courant gazeux pour être introduites dans le four rotatif 12; les gaz sortant du cyclone 26 sont uti lisés dans le préchauffeur 10 pour chauffer les matières avant leur entrée dans le four de calcination. La vitesse de l'air amené par la tuyauterie 20 est de l'ordre de 30 m/s à l'entrée du four; son débit est compris entre le quart et la moitié du débit d'air total venant du refroidisseur de clinker. Ces paramètres sont réglés en jouant sur les sections de la conduite 16 et de la tuyauterie 20. Un brûleur 28 peut être placé dans la tuyauterie 20 pour porter la température de l'air introduit au bas du four 14 à une valeur comprise entre 1000 C et 14000 C. L'air amené au four 14 par la conduite 16 ou la tuyauterie 2t pourrait être remplacé par des gaz chauds, par exemple par les fumées du four rotatif 12. L'invention est applicable à la calcination des matières minérales et notamment des matières premières pour la fabrication du ciment. REVENDICATIONS 1 - Installation de traitement thermique comprenant un four de calcination vertical qui comporte une partie supérieure, cylindrique, munie dtune entrée tangentielle pour l'admission des particules des matières à traiter mises en suspension dans un courant d'air ou de gaz, et des moyens pour injecter un combustible dans le four, caractérisée en ce que le four comporte une sortie commune pour les gaz et les matières à son extrémité supérieure et une entrée auxiliaire d'air ou de gaz chauds à son extrémité in inférieure 2 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie inférieure du four de calcination a la forme d'un tronc de cône ou d'un tronc de pyramide inversé. 3 - Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que des injecteurs de combustible sont prévus dans la partie supérieure et/ou dans la partie inférieure du four de calcination. 4 - Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'un injecteur de combustible est placé dans la conduite raccordée à entrée tangentielle du four de calcination. 5 - Installation selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce que la vitesse des gaz entrant dans le four de calcination par son extrémité inférieure est de l'ordre de 30 m/s. 6 - Installation pour la fabrication du ciment par voie sèche selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, comportant en outre au moins un préchauffeur, un four tubulaire rotatif et un refroidisseur de clinker, le four de calcination recevant l'air de combustion du refroidisseur de clinker et servant à calciner les matières sortant du ou des préchauffeurs, avant leur entrée dans le four rotatif, caractérisée en ce qu'une fraction comprise entre le quart et la moitié du débit d'air total provenant du refroidisseur de clinker est introduite dans le four de calcination par l'entrée auxiliaire prévue à son extrémité inférieure, l'autre fraction étant utilisée pour transporter pneumatiquement les matières sortant du préchauffeur dans la partie supérieure du four de calcination. 7 - Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un brûleur est placé dans le conduit d'amenée d'air raccordé à l'extrémité inférieure du four de calcination.