Brevet FR2428808A1 — publié le 19800111

La présente invention se rapporte à une installation destinée au traitement de matières premières de cimenterie, notamment à la cuisson d'une matière granulaire ou pulvérulente, en particulier à la cuisson de matières brutes pour produire du clinker de ciment. On sait que dans les installations de cimenterie actuellement existantes, on réalise successivement dans un échangeur comprenant une batterie de cyclones superposés le séchage de la matiere crue, sa déshydroxylation, puis sa décarbonatation partielle, la matière étant ensuite complètement décarbonatée et transformée en clinker dans un four rotatif qui fait suite à l'échangeur. On sait également que l'utilisation d'un fuel à teneur en soufre supérieur à 1% dans un tel four provoque des collages importants dans la zone de jonction du four et de l'échangeur. Ces collages entraînent une réduction progressive de la section de passage des gaz-quittant le four, ce qui se traduit par une diminution importante du débit de l'installation. Divers moyens ont déjà été proposés pour lutter contre la formation de ces concrétions. Une premiere série de moyens consiste à diminuer la recirculation du soufre, soit en utilisant un fuel à basse teneur en soufre d'un coût élevé, soit en dérivant une fraction de gaz sortie four afin de diminuer la recirculation en éléments collants. Ce dernier moyen est mis en oeuvre au détriment de la consommation calorifique de l'unité de production. L'installation selon l'invention permet la mise en oeuvre d'un procéde de ce genre, assurant cependant par rapport aux procedes actuels, une plus grande souplesse d'utilisation et permettant en particulier l'utilisation d'un fuel à haute teneur en soufre. L'lnstallation selon l'invention, destinée au traitement de matières pre mières de cimenterie en particulier pour la cuisson de matière brute en vue de la production de clinker de ciment, comprend un four de clinkérisation, une pluralité de cyclones dans lesquels s'effectue un échange thermique entre la matière à traiter et un gaz chaud, et un refroidisseur de la matière cuite, installation dans laquelle lesdits cyclones sont groupés en deux tours distinctes formées chacune d'une série étagée de cyclones et respectivement traversées par un flux ascendant de gaz chauds provenant du four pour l'une des tours et provenant du refroidisseur pour l'autre tour, chaque tour étant également traversée par un courant descendant de matière à traiter, lesdits courants restant distincts l'un de l'autre au moins jusqu'à leur entrée dans le deuxième cyclone de chaque tour, compté à partir du bas de celle-ci, tandis que les cyclones des deux étages inférieurs de chaque tour sont agences pour que la matière sortant de ces cyclones soit distribuée selon trois trajets distincts assurant respectivement l'alimentation du four, l'injection de matière dans le carneau canalisant le flux de gaz chaud provenant de ce four, et l'injection de matière dans un précalcinateur disposé en aval du refroidisseur sur le flux de gaz chaud provenant de ce dernier. Une telle installation permet d'obtenir à l'entrée du four un taux de décarbonatation supérieur à 80%. Elle permet la mise en action de deux dispositifs de précalcination à la base de l'échangeur cyclones: - Un système de précalcination situé à la base de la tour alimentée en gaz par le four et comportant une installation de rideau farine permettant une trempe des gaz sortie four du type de celui décrit dans les deux demandes de brevets français Nos. 74-11 196 et 74-30 711 déposées par la Demanderesse sous le titre "Procédés de prétraitement de matiere crue dans une installation de cimenterie et dispositif pour sa mise en oeuvre". - Un système de précalcination situe à la base de la seconde tour et alimenté en gaz par le refroidisseur. L'installation selon l'invention permet en outre une mise en régime progressive par alimentation du four à partir d'une seule tour, et offre la possibilité de brûler des combustibles à faible pouvoir calorifique dans le precalcinateur situé à la base de la tour alimentée en gaz par le four, dans le carneau de ce dernier. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. Les Figures 1 à 3 illustrent schématiquement trois formes de réalisation de l'installation selon l'invention Dans la forme de réalisation représentée à la Figure 1, l'installation selon l'invention comprend deux tours A et B, formées chacune d'une série étagée de quatre cyclones, respectivement 1, 2, 3, 4 pour la tour A et 5, 6, 7, 8 pour la tour B, de haut en bas, ces tours A et B étant traversées chacune par un flux ascendant de gaz chauds provenant pour la tour A du carneau 10 d'un four rotatif 11 de clinkérisation, et pour la tour B, d'un refroidisseur (associé au four 11 et non représenté) à travers un précalcinateur 13. Chaque tour est également traversée par un courant descendant de matière à traiter, introduite en 15 par la tour A, et en 16 par la tour B, dans le cyclone superieur de chaque tour. Les courants de matiere, circulant à contre-courant des flux de gaz chaud, restent distincts jusqu'aux avant-derniers cyclones 3 et 4, la matière sortant du cyclone 3 de la tour du four étant dirigée en 18 vers la base du carneau 10, à proximité du joint amont du four rotatif, tandis que la matière sortant du cyclone 7 de la tour B du refroidisseur est dirigée en 20 vers le précalcinateur 13. La matiere provenant des deux cyclones inférieurs 4 et 8 assure en 22 l'alimentation du four 10. Chacune des tours A et B comporte à sa base une injection de combustible, en 26 par la tour A dans une zone située à proximité de l'alimentation 22 en solide du four 11 et au-dessus de cette entrée 22, en 28 pour la tour B, dans la chambre de combustion du précalcinateur 13. L'injection de matiere en 18 à la base du carneau du four rotatif assure la trempe des fumées sortant de ce four, avec une efficacité variable en fonction de la répartition du débit d'alimentation en 15 et 16 entre les sommets des deux tours. La matière est reprise par les fumées, traverse la zone d'injection 26 de combustible où peut se derouier la décarbonatation puis, cyclonée dans le cyclone 4, elle est dirigee vers le four rotatif. Quant à la matière provenant du cyclone 7 et dissipée vers le précalcinateur 13, elle y est décarbonatée avant d'être cyclonée dans le cyclone 8 et dirigée à son tour vers le four 11. La Figure 2 illustre schématiquement une variante de réalisation de l'installation précédente, comportant essentiellement les mêmes éléments repérés par les mêmes références. Le circuit des gaz est inchangé, seul le circuit matière dans les deux étages inférieurs des tours est modifie. a matière provenant des cyclones 3 et 7 est dirigee en 18 vers la base du carneau; elle est reprise par les fumées et traverse la zone 26 d'injection de combustible ou elle peut se décarbonater. Cyclonée ensuite dans le cyclone 4, elle est dirigée en 20 dans le précalcinateur ou elle acheve sa décarbonatation avant d'être dirigée vers le four après traversée du cyclone 8. Une autre variante de realisation est schématisée par la Figure 3; elle comporte encore les mêmes éléments et là aussi le circuit matière seul est modifié. La matière provenant des cyclones 3 et 7 est dirigee en 20 vers le pré- calcinateur 13 ou elle est partiellement décarbonatée avant d'être dirigee, à travers le cyclone 8, vers la base du carneau 10, en 18. Cette matière, partiellement décarbonatée, est reprise par les fumées et achève sa décarbonatation grâce à l'injection de combustible en 26. Cyclonée dans le cyclone 4, elle est dirigée en 22 vers le four rotatif 11. La trempe provoquee par la ratière provenant du cyclone 8 peut être modulee en faisant varier son taux de décarbonatation, c'est-à-dire en jouant sur la répartition du combustible injecté dans le four et en 26 et 28 dans le carneau de ce four et le précalcinateur. Dans chacune des installations décrites, le taux de décarbonatation de la matière à son entrée dans le four est variable, pouvant atteindre plus de 80% par action sur la répartition de combustible injecté et sur la répartition du débit d'alimentation en matière aux sommets des deux tours A et B. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitee aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Installation pour le traitement de matières premières de cimenterie, en particulier pour la cuisson de matière brute en vue de la production de clinker de ciment, comprenant un four de clinkérisation, une pluralité de cyclone dans lesquels s'effectue un échange thermique entre la matiere à traiter et un gaz chaud, et un refroidisseur de la matière cuite, installation dans laquelle lesdits cyclones sont groupés en deux tours distinctes formées chacune d'une série étagée de cyclones et respectivement traversées par un flux ascendant de gaz chauds provenant du four pour l'une des tours et provenant du refroidisseur pour l'autre tour, chaque tour étant également traversée par un courant descendant de matière à traiter, lesdits courants restant distincts l'un de l'autre au moins jusqu'à leur entrée dans le deuxième cyclone de chaque tour, compté à partir du bas de celles-ci, tandis aue les cyclones des deux étages inférieurs de chaque tour sont agencés pour que la matière sortant de ces cyclones soit distribuée selon trois trajets distincts assurant respectivement l'alimentation du four, l'injection de matière dans le carneau canalisant le flux de gaz chaud provenant de ce four, l'injection de matière dans un précalcinateur disposé en aval du refroidisseur sur le flux de gaz chaud provenant de ce dernier, deux injections de combustibles étant prévues, l'une dans le précalcinateur, l'autre dans le carneau du four à la base de la tour associée à ce four1 cette dernière injection de matière étant effectuée en amont de la zone d'injection de combustible. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'injection de matière a lieu à proximité de la zone d'injection de combustible. 3.- Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'injection de combustible se fait dans une zone située à proximité de l'arrivée de matière constituant l'alimentation du four et au-dessus de cette arrivée. 4.- Installation selon l'une auelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les sorties des derniers cyclones des deux tours sont réunies pour l'alimentation du four, tandis aue les sorties des avant-derniers cyclones de la tour du four et de la tour du refroidisseur assurent respectivement l'injection de matière dans le carneau du four et dans le précalcinateur. 5.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la sortie du dernier cyclone de la tour de refroidisseur assure l'alimentation du four, tandis que la sortie du dernier cyclone de la tour du four assure l'injection de matière dans le précalcinateur et les sorties des avant-derniers cyclones de chaque tour sont réunies pour assurer l'injection de matière dans le carneau du four. 6.- Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la sortie du dernier cyclone de la tour du four assure l'alimentation du four, tandis que le dernier cyclone de la tour de refroidisseur assure l'injection de matière dans le carneau du four, les sorties des avant-derniers cyclones des deux tours étant réunies pour l'injection de matière dans le précalcinateur.