Brevet FR2337321A1 — publié le 19770729

L'invention a pour objet des perfectionnements aux refrol- disseurs continus pour les matières solides divisées chaudes qui proviennent d'un four et elle concerne plus particulièrement un refroidisseur capable de refroidir le clinker de ciment chaud qui est produit de façon continue, par exemple par un four rotatif. Il est classique de refroidir des matières solides chaudes, telles que du clinker de ciment chaud, en les faisant passer d'un four, notamment d'un four rotatif, à l'entrée offerte aux matières solides par l'une des extrémités d'une enceinte de refroidissement allongée, en faisant avancer les matières à l'intérieur de l'en- ceinte sur un support perméable aux gaz, tout en établissant une circulation d'air forcée de refroidissement,de bas en haut, à travers le support et les matières portées par celui-ci, et en déchargeant les matières ainsi refroidies par l'intermédiaire d'une sortie offerte aux matières solides à l'autre extrémité de l'enceinte.Le support perméable aux gaz peut être une grilie mobile et il est généralement monté de façon à se déplacer selon une direction pratiquement horizontale ou selon une direction inclinée (vers le bas) d'un angle inférieur à l'angle de talus naturel des matières à refroidir. Le support divise normalement l'enceinte en deux chambres, savoir une chambre supérieure contenant les matières à refroidir qui sont portées par le support et une chambre inférieure d'insufflation qui reçoit l'air de refroidissement et qui peut être elle-même divisée en compartiments pour régler la distribution de l'air de refroidissement. L'enceinte est convenablement garnie de matériaux réfractaires pour pouvoir résister aux conditions internes qui y règnent. Des refroidisseurs de ce type général sont montrés par exemple dans les brevets britanniques 680.754, 728.418, 842.507 et 1.335.307. Dans les refroidisseurs du type général susindiqué, auquel se rapporte l'invention, une certaine proportion de l'air de refroidissement qui s'échauffe en refroidissant les matières chaudes est alors transmise au four, en tant qu'air de combustion, par l'intermédiaire de l'entrée offerte aux matières solides par ltenceinte du refroidisseur. En général, le débit total de l'air de refroidissement est supérieur au débit d'air exigé par le four; à l'aide d'un conduit d'échappement, le reste de l'air de refroidissement est donc soutiré dans la zone d'extrémité de l'enceinte du refroidisseur qui est située au-dessus de la sortie offerte aux matières solides. L'air ainsi soutiré peut être recyclé de diverses façons ou être lâché à l'atmosphère par l'intermédiaire d'un équipement accessoire tel qu'un appareil de dépoussiérage.La chaleur ainsi apportée à un tel équipement accessoire non seulement représente wte energie potentiellement gaspillée, mais est susceptible de créer des difficultés ou des conditions indésirables dans un tel équipement. On a déjà formulé diverses propositions pour récupérer l'énergie thermique qui se dissipe dans cet équipement accessoire, par exemple en intercalant un appareil échangeur de chaleur dans le conduit d'échappement du refroidisseur ou en aval du susdit équipement accessoire, avec ou sans recyclage de l'air d'échappement. Cependant, aucune de ces proportions ne s'est révélée totalement satisfaisante. Dans un refroidisseur du type défini ci-dessus, l'invention a notamment pour but de fournir des moyens, d'efficacité thermique améliorée, pour récupérer de l'énergie thermique sur l'air qui a été utilisé au refroidissement mais qui n'est pas nécessaire comme air de combustion pour le four, rotatif ou autre, auquel le refroidisseur est associé. L'invention est fondée sur la découverte inattendue que, bien qu'il n'y ait pas apparemment d'intérêt à extraire de la chaleur sur l'air qui traverse le refroidisseur à destination du four, la chaleur de convection peut néanmoins être avantageusement extraite de l'air contenu dans le refroidisseur, en un endroit situé entre l'entrée du refroidisseur réservée aux matières solides et le conduit d'échappement de l'air qui est placé au-dessus de la sortie réservée aux matières solides. En conséquence, l'invention a pour objet un refroidisseur continu pour les matières solides divisées chaudes qui proviennent d'un four, caractérisé en ce qu'il comprend : une enceinte allongée pour recevoir-un lit mobile desdites matières convenablement supporté; un support perméable aux gaz pour le lit mobile; une entrée pour matières solides, à l'une des extrémités de l'enceinte, qui permet à ces matières solides de parvenir du four au lit ; une sortie pour matières solides, à l'autre extrémité de l'enceinte, qui permet aux matières solides refroidies de quitter le lit; des moyens pour créer un courant d'air ascendant à travers le support et pour prélever au-dessus du support une certaine proportion de cet air et la faire passer de l'entrée pour matières solides au four; un conduit d'échappement, pour le reste de l'air, qui est situé au-dessus du support, à l'extrémité du refroidisseur qui comporte la sortie pour matières solides; et un échangeur de chaleur pour transmettre la chaleur de l'air contenu dans le refroidisseur à un fluide circulant au-delà du refroidisseur, cet échangeur de chaleur étant situé dans le refroidisseur au-dessus du support, entre l'entrée pour matières solides et le conduit d'échappement. L'invention a également pour objet un procédé pour mettre en oeuvre un refroidisseur continu pour les matières solides divisées chaudes qui proviennent d'un four, caractérisé en ce qu'une enceinte allongée reçoit un lit mobile desdites matières porté par un support perméable aux gaz; en ce que les matières solides pénètrent par une entrée pour matières solides à l'une des extrémités de l'enceinte pour parvenir au lit et quittent le refroidisseur par une sortie pour matières solides à l'autre extrémité du lit; en ce qu'un courant d'air de refroidissement traverse le lit de bas en haut et qu'une certaine proportion de cet air emprunte l'entrée pour matières solides afin d'être utilisée comme air de combustion dans le four tandis que le reste de cet air passe par conduit d'échappement situé au-dessus du lit, à l'autre extrémité de l'en- ceinte; et en ce que de la chaleur de convection est extraite de cet air au-dessus du lit et entre l'entrée pour matières solides et le conduit d'échappement, afin d'être utilisée en dehors du refroidisseur. Dans les modes de réalisation de l'invention, la chaleur de convection est extraite, par l'échangeur de chaleur en question, de l'air qui a rempli une fonction de refroidissement et qui est sur le point de quitter lerefroidisseur par le conduit d'échappement situé à l'extrémité opposée à celle de l'entrée pour matières solides. L'échangeur de chaleur acquiert aussi de la chaleur par rayonnement. De préférence, le refroidisseur comprend une enceinte allongée pratiquement horizontale,formée d'une chambre supérieure, qui communique avec l'entrée pour matières solides, avec le conduit -d'échappement ainsi qutavecta sortie pour matières solides, et d'une chambre inférieure d'insufflation qui est située sous un support mobile et perméable aux gaz, destiné aux matières solides, et à laquelle est fourni l'air de refroidissement. Des refroidisseurs de ce genre sont utilisés en particulier à la fabrication du ciment pour refroidir le clinker de ciment chaud qui provient d'un four à ciment rotatif. L'invention est donc particulièrement utile dans les cimenteries. Dans un tel refroidisseur, nous avons constaté que l'air de refroidissement, qui est destiné à quitter le refroidisseur par l'intsmédiaire de conduit d'échappement, traverse de bas en haut le support perméable aux gaz et s'élève vers le toit duoe- froidisseur, puis longe le toit (au contact et au voisinage de celui-ci) pour atteindre enfin le conduit d'échappement. Par conséquent et en raison des effets de rayonnement qui se produisent à l'intérieur du refroidisseur à partir des matières solides chaudes, le toit est exposé à une chaleur considérable dans cette région. En conséquence, le susdit échangeur de chaleur est de préférence monté le long et au voisinage de celle des parties du tit du refroidisseur qui est située entre l'entrée pour matières solides et le conduit d'échappement et s'étend par exemple du conduit d'échappement à la partie médi-ane du refroidisseur. L'échangeur de chaleur peut remplacer au moins une partie du garnissage réfractaire de toit et réduire par conséquent les frais de rénovation du garnissage. I1 peut adopter une forme classique telle que celle d'un banc de tubes refroidisseurs à circulation d'eau. La chaleur prélevée dans l'échangeur et emportée, par exemple par de l'eau ou de la vapeur, est disponible pour être utilisée dans l'installation voisine, par exemple afin de sécher la bouillie ou pâte à ciment, dans des installations y associées telles que des groupes générateurs d'électricité, à des applications extérieures telles que le chauffage urbain ou de toute autre façon utilitaire. La chaleur qui est apportée au four, à l'aide de l'air de refroidissement échauffé qui provient du refroidisseur, reste pratiquement sans changement. Les difficultés liées à lwé chauffement des collecteurs de poussière, tels que des précipitateurs électrostatiques, se trouvent réduites. A titre illustratif, l'invention va être ddcrite ci-après en référence au dessin annexé dont la figure unique représente schématiquement, en coupe longitudinale par un plan vertical, un refroidisseur de clinker de ciment qui est agencé conformément à l'invention. Comme le montre le dessin, le refroidisseur comporte une enceinte allongée 1 qui-comprend une chambre supérieure 2 pour le passage du clinker de ciment chaud à refroidir, cete chambre 2 communiquant avec une entrée 3 pour matières solides, avec un conduit d'échappement 4 et avec une sortie 5 pour matières solides. L'enceinte 1 comprend en outre une chambre inférieure d'insufflation divisée en compartiments 6 dont chacun est alimenté en air de refroidissement par une soufflante, de la manière indiquée par des flèches 7. Le débit et la distribution de l'air de refroidissement sont réglés de manière connue. Les chambres supérieure et inférieure de l'enceinte 1 sont séparées l'une de l'autre par un support mobile perméable aux gaz 8 qui se déplace dans le sens indiqué par une flèche 9, après être entré dans l'enceinte 1 en descendant à partir de la sortie d'un four à ciment, comme indiqué par une flèche 10. Après avoir été refroidies par l'air qui traverse le support 8 et le lit de matières solides porté par celui-ci, les matières solides sortent de l'enceinte 1 comme l'indique une flèche 11. Après avoir traversé les matières solides reposant sur le support 8, l'air de refroidissement emprunte plusieurs chemins. Le débit d'air nécessaire pour entretenir la combustion et accroître la chaleur dans le four à ciment placé en amont est dirigé vers ce four comme l'indique une flèche 12 tandis que l'air en excès quitte le refroidisseur par le conduit d'échappement 4, de la manière in diquée par une flèche 13, afin d'être soumis à des opérations de dépoussiérage, d'échange de chaleur ou autres, qui précèdent soit son abandon à l'atmosphère, soit son recyclage.Si on le désire, l'air fourni à l'étage précédent peut être pris comme air secondaire par l'intermédiaire de l'entrée 3 flèche 12) et séparément comme air primaire pour le four, par l'intermédiaire de lumières 14, 15 ménagées dans la paroi de l'enceinte 1, comme indiqué par des flèches 16,17. On constate qu'une quantité considérable de chaleur se développe au-dessous du toit 18 de l'enceinte 1, sous l'effet de l'air de refroidissement échauffé qui circule dans cette zone ainsi que du rayonnement provenant des matières solides lors de leur passage Un échangeur de chaleur, constitué de tubes 19, est monté au-dessous et le long de la partie du toit 18 qui est comprise entre l'entrée pour matières solides 3 et le conduit d'échappement 4. Cet échangeur possède une entrée 20 et une sortie 21, pour un fluIde caloporteur tel que de l'eau, qui peuvent être reliées à des canalisations destinées à faire agir en un autre endroit de l'installation la chaleur ainsi récupérée. REVENDICATIONS 1 - Refroidisseur continu pour les matières solides divisées chaudes qui proviennent d'un four, caractérisé en ce qu'il comprend : une enceinte allongée pour recevoir un lit mobile desdites matières convenablement supporté; un support perméable aux gaz pour le lit mobile; une entrée pour matières solides, à l'une des extrémités de l'enceinte, qui permet à ces matières solides de parvenir du four au lit; une sortie pour matières solides, à l'aute extrémité de l'enceinte,qui permet aux matières solides refroidies de quitter le lit; des moyens pour créer un courant d'air ascendant à travers le support et pour prélever au-dessus du support une certaine proportion de cet air et la faire passer de l'entrée pour matières solides au four; un conduit d'échappement, pour le reste de l'air, qui est situé au-dessus du support, àI'extrémité du refroidisseur qui comporte la sortie pour matières solides ; et un échangeur de-chaleur pour transmettre la chaleur de l'air contenu dans le refroidisseur à un fluide circulant au-delà du refroidisseur, cet échangeur de chaleur étant situé dans le refroidisseur au-dessus du support, entre l'entrée pour matières solides et le conduit d'échappement. 2 - Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé pour recevoir du clinker de ciment d'un four à ciment rotatif. 3 - Refroidisseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est situé à l'intérieur du refroidisseur, le long et au voisinage du toit de celui-ci, entre le conduit d'échappement et le milieu de la longueur de la partie du refroidisseur qui est comprise entre le conduit d'échappement et l'entrée pour matières solides. 4 - Refroidisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur est un échangeur à tubes d'eau. 5 - Procédé pour mettre en oeuvre un refroidisseur continu pour les matières solides divisées chaudes qui proviennent d'un four, caractérisé en ce qu'une enceinte allongée reçoit un lit mobile desdites matières porté par un support perméable aux gaz; en ce que les matières solides pénètrent par une entrée pour matières solides à l'une des extrémités de l'enceinte pour parvenir au lit et quittent le refroidisseur par une sortie pour matières solides à l'autre extrémité du lit; en ce qu'un courant d'air de refroidis sement traverse le lit de bas en haut et qu'une certaine proportion de cet air emprunte l'entrée pour matières solides afin d'être utilisée comme air de combustion dans le four tandis que le reste de cet air-passe par un conduit d'échappement situé au-d2ssus du lit, à l'autre extrémité de l'enceinte; et en ce que de la chaleur de convection est ex-traite de cet air au-dessus du lit et entre l'entrée pour matières solides et le conduit d'échappement, afin d'être utilisée en dehors du refroidisseur. 6- Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les matières solides divisées sont constituées par du clinker de ciment sortant d'un four rotatif.