Brevet FR2380998A1 — publié le 19780915

La-présente invention a pour objet une installation pour la fabrication du ciment par voie sèche comprenant un four tubulaire rotatif, un préchauffeur qui est chauffé par les fumées du four, un autre préchauffeur qui est chauffé par les fumées dune chambre de combustion placée en amont du four, en considérant le sens de circulation des matières et un refroidisseur de clinker, les matières premières étant chauffées en partie dans un préchauffeur et en partie dans l'autre avant dlêtre introduites dans la chambre de combustion puis dans le four. Dans le but de diminuer les pertes thermiques d'une telle installation, on a proposé d'utiliser une partie des calories des fumées sortant de l'un des préchauffeurs pour produire de lléner- gie mécanique ou électrique au moyen d'une chaudière chauffée par ces'fumées, les calories nécessaires pour préchauffer les matières premières avant leur entrée dans la chambre de combustion étant fournies en majeure partie dans l'autre préchauffeur de façon à ce que la température des fumées utilisées, dans la chaudière, soit suffisamment élevée pour que celle-ci ait un rendement convenable. Le but de la présente invention est d'apporteur des améliorations à une installation de ce type, en vue de réduire encore les pertes thermiques, en récupérant des calories du clinker pour les transformer en énergie mécanique ou électrique. On sait, en effet, que dans ces installations, le clinker est refroidi par de l'air frais qui est ensuite utilise comme air secondaire dans le four et dans la chambre de combustion. Le débit dtair nécessaire à la combustion étant habituellement insuffisant pour assurer le refroidissement du clinker, on est conduit à utiliser de flair en excès que l'on rejette à ltatmosphère ou que lgon recycle après l'avoir refroidi par échange thermique indirect. Mais jusqu'ici, on ne stest pas préoccupé de récupérer les calories de l'air en excès ou l'on ne les utilise que pour sécher les matières premières. Conformément à la présente invention, une partie des calories du clinker est utilisée pour réchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière. Cette solution a, de plus, l'avantage d'éviter la corrosion des faisceaux économiseurs de ladite chaudière. Lorsque l'installation comporte un refroidisseur à grille divisé en au moins une section froide et une section chaude qui sont traversées l'une après l'autre par l'air de refroidissement, on utilise pour le réchauffage de l'eau dtalimentation de la chaudière de l'air qui est prélevé dans la section froide1 au dessus de la grille puis, après passage dans le réchauffeur d'eau, renvoyé dans cette même section, ou dans une section voisine plus chaude, sous la grille. On peut utiliser plusieurs réchauffeurs placés en série sur le circuit de l'eau, les différents réchauffeurs étant chauffés par de l'air prélevé sur différentes sections du refroidisseur et recyclé.Dans ce cas, le dégazage de l'eau peut être fait entre deux réchauffeurs, De l'air chaud peut, d'autre part, éventuellement, être prélevé sur le refroidisseur, côté four, et utilisé comme fluide chauffant dans la chaudière, avec les fumées sortant de l'un des préchauffeurs. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant1 qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, deux modes de réalisation de ltinvention et sur lesquels La figure 1 est leschéma d'une installation conçue pour la mise en oeuvre de l'invention ; et Les figures 2, 3 et 4 sont des schémas analogues à celui de la figure i et illustrant des variantes. L'installation de la figure i comporte un four rotatif 10, une chambre de combustion 12, un premier préchauffeur formé de quatre cylones 1 à 4, un second préchauffeur comprenant un seul cyclone 14 et un refroidisseur de clinker 16. Le cyclone 4 est relié à la sortie de la chambre de combustion et les quatre cyclones sont reliés en série par des gaines 20, 22 et 24. La sortie du cyclone 1 est reliée à l'aspiration d'un ventilateur de tirage 26. La chambre de combustion est reliée au-refroidisseur de clinker par une conduite 28 et est équipée de cannes 30 pour l'injection d'un combustible. L'entrée du cyclone 14 est reliée par une gaine 32 au capot de fumées de four 10 ; sa sortie est reliée à I'entrée du circuit du fluide chauffant d'une chaudière 34. Les fumées du four sont as pirees à travers le cyclone 14 et la chaudière 34 par un ventilateur de tirage 36. Le refroidisseur 16 est du type à grille et est divisé en une section froide 38 et une section chaude 40. De l'air frais est souflé dans la section froide, sous la grille, par un ventilateur 42 puis, après avoir traversé la grille et la couche de clinker, est aspiré et renvoyé dans la section chaude par un ventilateur 44. Un ventilateur 46 fait circuler un courant dtair en circuit fermé à travers la section froide du refroidisseur et un échangeur de chaleur 48 qui sert à réchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière 34. Un brûleur 50 est placé à l'extrémité du four attenante au refroidisseur et une fraction de ltair chaud ayant servi au refroidissement du clinker est utilisée comme air secondaire dans le four. La matière première crue est introduite en A dans la gaine 20 et est entrainée, par les fumées qui y circulent, dans le cyclone 1 où elle est séparée du courant gazeux. Elle est ensuite introduite dans la gaine 22 et entraînée dans le cyclone 2. Elle passe ainsi successivement dans les cyclones 1, 2 et 3 puis dans le cyclone 14 avant d'être introduite dans la chambre de combustion 12. La matière est ensuite entrainée par les fumées de la chambre de combustion dans le cyclone 4 où elle est séparée du courant gazeux et finalement introduite dans le four 10. Le clinker produit dans le four est refroidi dans le refroidisseur 16. Les fumées sortant du cyclone 1 peuvent être utilisées pour réchauffer liteau d'alimentation de la chaudière ou pour sécher les matières premières. Les fumées sortant du cyelone 14 sont envoyées dans la chaudière 34 où l'on utilise leur chaleur sensible pour produire de la vapeur qui est de tendue dans une turbine 52 entraînant un générateur électrique 54. A sa sortie de la turbine la vapeur est condensée et liteau produite est ramenée à la chaudière en passant dans ltechangeur 48 ou elle est réchauffée par les calories cédées par le clinker au courant d'air établi par le ventilateur 46. L'air réchauffé dans le refroidisseur 16 est utilisé en partie dans le four 10 et en partie dans la chambre de combustion 12, comme air secondaire ; une fraction de cet air peut, éventuellement, autre mélangé aux fumées sortant du cyclone 14 et utilisé comme fluide chauffant dans la chaudière 34. Une partie de cet air peut aussi être rejetée à l'atmosphère, après depoussiérage, lorsque les conditions de marche ltexigent. Le prechauffeur, chauffé par les fumées du four, peut comporter plus dtun cyclone, mais la temperature des fumees sortant de ce préchauffeur doit être suffisamment élevée pour que la chaudière ait un rendement convenable. Les rôles des deux préchauffeurs pourraient être inversés, les cyclones 1, 2, 3 et 4 étant traversés par les fumées du four tandis que le cyclone 14 et la chaudière 34 seraient chauffés par les fumées de la chambre de calcination. A la place des préchauffeurs à cyclones, on pourrait, évidemment, utiliser des préchauffeurs d'un type différent, par exemple à contre-courant, habituellement utilisés en cimenterie voie sèche. La figure 2 illustre une variante de mise en oeuvre de l'invention dans le cas d'une installation comportant un préchauffeur à grille 16 divisé en trois sections 56, 58 et 60. L'air frais soufflé sur la grille, dans la section froide 56, passe successivement dans les trois sections et est ensuite réparti entre le four 10 et la chambre de combustion, non représentée. Un ventilateur 46t fait circuler un premier courant drair, en circuit fermé, à travers un échangeur 48' et la section 56 du refroidisseur. Un second ventilateur 46" fait circuler un second courant dwair, en circuit fermé, à travers un second échangeur 48tut et la section 58 du refroidisseur. Les échangeurs 48t et 48 t sont placés en série sur le circuit doleau de la chaudière 34. Un dégazer 62 placé entre les deux réchauffeurs 481 et 48" assure le dégazage de lleau d'alimentation, la vapeur nécessaire étant prélevée d'une manière connue à la chaudière ou à la turbine par la tuyauterie 63. Dans l'installation de la figure 3, le refroidisseur 16 comporte aussi trois sections. De l'air frais est soufflé dans la section froide 56, sous la grille, par un ventilateur 64 puis, après avoir traversé la grille et la couche de clinker, est renvoyé dans la section intermédiaire 58 par un ventilateur 66. Après avoir traversé la grille et la couche de clinker, l'air passe dans un échangeur de chaleur 48 qui sert à réchauffer lleau d'alimentation de la chaudière 34. L'air est alors repris par un ventilateur 68 et soufflé dans la section chaude 60. Dans l'installation de la figure 4-, l'air soufflé par le ventilateur 64 passe dans un échangeur 48' avant d'être envoyé dans la section intermédiaire 58 par le ventilateur 66 ; en sortant de cette section, l'air passe dans un second échangeur 48" puis est soufflé dans la section chaude 60 par le ventilateur 68. Les échangeurs 48' et 48" sont placés en série sur le circuit d'eau d'alimentation de la chaudière 34. D'autres modifications peuvent être apportées aux modes de réa- lisation décrits pour les adapter à différents types de préchauffeurs et de refroidisseurs et il est bien entendu que toutes les modifications faisant appel à des moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Installation pour la fabrication du ciment par voie sèche comme prenant un four tubulaire rotatif, un préchauffeur qui est chauffé par les fumées du four, un autre préchauffeur qui est chauffé par les fumées d'une chambre de combustion placée en amont du four, en considérant le sens de circulation des ma tières ; les matières premières étant chauffées en partie dans un préchauffeur et en partie dans l'autre avant d'être introduites dans la chambre de combustion puis dans le four, une chaudière qui est chauffée par les fumées sortant de llun des préchauffeurs et un refroidisseur de clinker, caractérise en ce quelle comporte, en outre, un échangeur thermique où l'eau d'alimentation de la chaudière est réchauffée par de l'air prélevé sur le refroidisseur de clinker. 2 - Installation selon la revendication 1, comportant un refroi disseur de clinker à grille comprenant une section froide et une section chaude traversées l'une après autre par ltair de refroidissement caractérisé en ce que l'air utilise, dans ledit échangeur pour réchauffer l'eau dtalientation de la chaudière, est prélevé dans la section froide du refroidissesr, au dessus de la grille, puis, après passage dans 1téchangeur, renvoyé dans cette même section, sous la grille. 3 - Installation selon la revendication 1, comportant un refroi disseur de clinker à grille qui comprend une section froide et une section chaude traversées l'une après l'autre par l1air de refroidissement caractérisé en ce que l'air utilisé dans ledit échangeur pour réchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière est prélevé dans la section froide du refroidisseur, au dessus de la grille puis, après passage dans 1téchangeurs renvoyé dans la section chaude du refroidisseur, sous la grille. 4 - Installation selon la revendication 2, caracterisée en ce qutelle comporte plusieurs échangeurs placés en série sur le circuit d'veau d'alimentation -de la chaudiere et chauffés par des courants d'air circulant en circuit fermé entre chaque échangeur et une section correspondante du refroidisseur, ces courants dXair ayant des températures différentes et traver sant des sections différentes du refroidieseurO 5 - Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs échangeurs placés en série sur le circuit d'veau d'alimentation de la chaudière et chauffés cha cun par un courant d'air prélevé au dessus de la grille et renvoyé au dessous de la grille, dans une section distincte de la section de prélèvement. 6 - Installation selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif de dégazage de l'eau d'alimen tation de la chaudière placé entre deux échangeurs. 7 - Installation selon une quelconque des revendications précé dentes, caractérisée en ce que de l'air prélevé sur le re froidisseur est mélangé aux fumées sortant de l'un des pré chauffeurs et ce mélange est utilisé comme fluide chauffant dans la chaudière.