Brevet FR2359800A1 — publié le 19780224

La présente invention concerne un procédé de précalcina- tion de matières pulvérulentes, plus particulièrement destiné au traitement des matières brutes pour la fabrication du ciment par voie sèche, avant passage des matières dans le four rotatif de cuisson. Dans les méthodes conventionnelles de fabrication du ciment, on utilise différents types de préchauffeurs, avec ou sans foyer auxiliaire, pour le préchauffage ou la précal- cination de la matière crues Le préchauffeur à foyer auxiliaire conçu pour la pré calcination est généralement alimenté en air chaud de combustion å partir du refroidisseur de clinker. On sait que le rendement calorifique peut titre augmenté en récupérant l'air d'ex- haure du refroidisseur et que la stabilité de marche du préchauf- feur avec foyer auxiliaire augmente en méme temps que la température de l'air de combustion.Toutefois, l'air dleXhaure du refroidisseur ne peut pas titre utilisé efficacement dans tous les cas, du fait que la gaine de liaison entre refroidisseur et foyer auxiliaire est pratiquement aussi longue que le four, et que cette disposition est inévitablement liée à la conception mtme du four0 En outre, l'effet d'abrasion des fines particules de clinker en suspension dans l'air de refroidissement exige des précau tions particulières et rend aléatoire l'installation d'un ventila tueur. Il est donc nécessaire de créer une perte de charge artificielle à la sortie du four, au moyen d'un retrécissement, pour aspirer l'air jusqu'au foyer, disposition qui a l'inconvénient gaz menter l'énergie électrique nécessaire pour le tirage. L'air d'exhaure du refroidisseur peut être efficacement utilisé pour le séchage des matières brutes si la conception de la cimenterie s'y prête, mais l'air du refroidisseur ne peut pas alors titre utilisé pour le foyer auxiliaire. Il y a en outre des cas où l'air du refroidisseur n1 est pas capté, et on ne peut pas utiliser l'air chaud ni pour le four de cuisson ni pour le foyer auiliaire du préchauffeur. Le gaz de sortie du préchauffeur d'une cimenterie est généralement à une température d'environ 3500 O, ce qui est dA au fait que la chaleur sensible disponible dans le gaz entrant dans le pré chauffeur est très supérieure à ce qui est nécessaire pour amener les matières brutes à la température de précalcination. L'augmen- tation de la température de préchauffage ne conduit pas à une dimi nution de la température des gaz de sortie du préchauffeur jusqu'à la température d'entrée des matières, sauf si l'on réduit le débit des gaz de combustion. La présente invention a pour principal objet un procédé et un dispositif de récupération de chaleur à haut rendement pour la précalcination de matières pulvérulentes à partir d'un préchauffeur à plusieurs étages de cyclones et avec foyer auxiliaire. selon l'invention on amène une partie des gaz de sortie dtun cyclone chaud, à une tempe rature inférieure à la température de précalcination, dans un échangeur pour réchauffer l'air de combustion du foyer auxiliaire, les gaz refroidis après passage dans l'échangeur étant mélangés aux gaz de sortie d'un cyclone froid. L'invention sera mieux comprise par la description donnée en se référant à la figure unique annexée, qui représente schématiquement ut préchauffeur de cimenterie avec foyer auxiliaire. Les matières brutes amenées par le conduit 1 dans la gaine 2 sont mises en suspension dans le courant de gaz chaud et sont ainsi réchauffées avant d'atteindre le cyclone 3. Sur la figure, les flèches en traits pleins indiquent la circulation des gaz tandis que les flèches en traits interrompus concernent la circulation des matières brutes. Les matières brutes recueillies dans le cyclone 3 tombent dans la gaine 4 et sont à nouveau préchauffées Jusqu'à ce qu'elles atteignent le cyclone 5 dans le courant ascendant de gaz chauds. On retrouve de mbme les phases de réchauffage et de séparation dans la gaine 6, le cyclone 7, la gaine 8, et le cyclone 9, jusqu'à ce que les matières soient introduites dans le four il par la conduite 10. D'autre part, les gaz sortant du four Il passent successivement dans les gaines 8, 6 et 4 et dans les cyclones 9, 7, 5 et 3, pour être ensuite aspirés par le ventilateur 13 à travers la gaine de sortie 12. Les matières brutes sont amenées du cyclone 7 vers le foyer auxiliaire 14 et dans la gaine 8 au moyen d'un distributeur 17 et des goulottes 15 et 16. On peut envoyer la totalité des matières brutes vers la gaine 8 par la goulotte 16 si le foyer auxiliaire 14 n'est pas utilisé, ou encore envoyer toutes les matières vers le foyer 14 par la goulotte 15 si le foyer doit titre utilisé à sa capacité maximum Les gaz de combustion et les matières brutes sortant du foyer auxiliaire 14 sont envoyés dans la gaine 8 par le conduit 18, et se mélangent avec les gaz en provenance du four.Le débit de ma tires à envoyer vers le foyer 14 dépend du modèle et du type du four. L'invention proprement dite consiste dans le fait qu'à la partie inférieure de la gaine de sortie 4 du cyclone 7 on prélève une partie des gaz par le conduit 19-pour l'envoyer vers un échangeur 20 destiné à récupérer l'excès de chaleur sensible des gaz chauds. Ltdchangeur 20 reçoit par ailleurs, à contre-courant des gaz chauds, de l'air sous pression envoyé par le ventilateur 23 l'air ainsi préchauffé est envoyé par la conduite 24 versle foyer auxiliaire. Dans les cas où l'on ne peut pas capter l'air de sortie du refroidisseur, on peut aussi envoyer l'air préchauffé, par la conduite 27, vers la zone de combustion du four.Les gaz sortent de l'échangeur 20 par la conduite 21 qui est reliée à la gaine 12 par l'intermédiaire du distributeur 22 ; les gaz sont alors mélangés avec les gaz sortant du cyclone 3. la perte de charge à travers les conduits 19, l'échangeur 20 et la conduite 21 est faible vis-à-vis du circuit parallèle à travers les gaines 4 et 2 et les cyclones 5 et 3. Il en résulte que le débit à travers l'échangeur 20 peut être facilement réglé en Jouant sur le distributeur 22, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser de ventilateur ; on peut d*nilreurs noter que le distributeur 22 peut entre estrtmement simple car il est utilisé sur des gaz à basse température. On notera aussi l'intérêt du fait que le ventilateur 23 n'est pas onéreux car il ne souffle que de l'air propre et à temp4- rature ambiante ; on peut donc facilement le faire souffler à la pression demandée par le type de foyer auxiliaire. Ceci ne serait pas possible si l'on devait utiliser l'air du refroidisseur qui contient des poussières très abrasives. Si l'on voulait utiliser pour le foyer auxiliaire 14 les gaz en provenance du refroidisseur par la conduite 25 indiquée en traits interrompus, et sans utiliser un ventilateur, il faudrait prévoir un étranglement 2-6 au pied de la gaine 8 car la perte de charge dans le four 11 n'est pas assez élevée pour produire une dépression suffisante et il faudrait demander au ventilateur 13 de produire une dépression supérieure à la perte de charge dans l'étranglement 26. On voit que dans la disposition obJet de la présente invention il n'est pas nécessaire de demander ce supplément d'action au ventilateur 13. On sait enfin que lorsque l'on veut augmenter la production en adJoignant un foyer auxiliaire à un préchauffeur existant, la perte de charge dans le préchauffeur augmente car la quantité de gaz croit en proportion de l'augmentation de la production. La présente invention permet de réduire cette augmentation de perte de charge, car le débit gazeux dans les cyclones 5 et 3 peut être maintenu constant, même après l'installation d'un nouveau foyer auxiliaire . La description peut être complétée par les données num4- riques suivantes s taux d'extraction : 21 % Volume d'air de préchauffage : 0,3 Nm5/kg de clinker Température des gaz : 7400C à 11 entrée de l'échangeur 20 38000 à la sortie de l'échangeur 20 30900 à la sortie du cyclone 3 32500 à L'entrée du ventilateur 13 Température de l'air préchauffé: OOC à l'entrée de l'échan geur 20 4000C à la sortie Chaleur récupérée par l'air : : y,2 Ecal/kg de clinker Bien entendu, l'invention n'est pas strictement limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple, mais elle couvre également les réalisations qui n'en diffèreraient que par des détails, par des variantes de réalisation ou par l'utilisation de moyens équivalents. C'est ainsi que l'on pourrait éga- lement prélever les gaz chauds pour l'échangeur à la sortie du cyclone 5 plutôt qu'à la sortie du cyclone 7 comme décrit précédemment. De même l'invention, qui a été décrite à propos de la précalcination de matières brutes destinées à la fabrication du ciment, s'applique également au traitement de matières pulvérulentes ou granuleuses analogues et par exemple du gypse. REVENDIOAXIONS 1.- Procédé de précalcination de matières pulvérulentes avant cuisson, dans un préchauffeur à plusieurs étages de cyclones et avec foyer auxiliaire, caractérisé par le fait qu'on amène une partie des gaz de sortie d'un cyclone chaud, à une température inférieure à la température de précalcination, dans un échangeur pour réchauffer l'air de combustion du foyer auxiliaire, les gaz refroidis après passage dans 1' ésngeur étant mélangés aux gaz de sortie d'un cyclone froid. 2.- Installation de précalcination de matières pulvérulentes avant passage dans un four de cuisson, comportant plusieurs étages de cyclones et un foyer auxiliaire, pour la mise en oeuvre du procédé selon revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte un échangeur raccordé d'une part entre la sortie d'un cyclone chaud à température inférieure à la température de pr6cal- cination et la sortie d'un cyclone froid, et d'autre part entre une arrivée d'air et une conduite pouvant alimenter soit le foyer auxiliaire soit le four de cuisson.