Brevet FR2424496A1 — publié le 19791123

Par suite du renforcement des lois visant à protéger l'environnement contre les émissions polluantes, des mesures prises dans les cimenteries pour récupérer la chaleur perdue exigent de plus en plus d'investissements croûteux pour réaliser des installations de dépoussiérage, ce qui a entraîné des développements techniques spécifiques. Ainsi, les grands fours rotatifs économisant la chaleur ont été surtout équipés pendant ces dernières années de refroidisseurs satellites, car ces derniers, contrairement aux refroidisseurs à grille qui sont plus favorables du point de vue thermique n'utilisent comme quantités d'air de refroidissement que celles qui sont nécessaires pour constituer l'air secondaire (SL) pour la combustion.Outre une mauvaise récupération de chaleur, il a été alors tenu compte du fait que le clinker quitte le refroidisseur à une température sensiblement plus élevée, ctest-à-dire entre 150 et 3000C, ce qui entraîne des difficultés au cours du traitement ultérieur de ce clinker, notamment lors du broyage du ciment. De tels fours rotatifs économisant la chaleur et comportant un préchauffeur des gaz sont souvent équipés, à la sortie des gaz, de refroidisseurs dits par évaporation qui abaissent la température des gaz d'échappement de l'échan- geur de chaleur d'environ 3200C à environ 12O0C et les enrichissent en vapeur d'eau, ce qui améliore les conditions de séparation en réduisant la quantité de gaz réelle et en diminuant la résistance de la poussière. De tels refroidisseurs par évaporation sont assez onéreux car, par suite des longues périodes de séjour des grands volumes qu'ils contiennent, ils doivent permettre l'évaporation de toute l'eau pulvérisée sans qu'elle ne se condense sur les parois et ne ruisselle vers le bas en formant une boue avec la poussière. Bien qu'il soit aisément concevable d'éliminer par évaporation de l'eau la faible chaleur résiduelle du clinker au-dessous d'environ 400au, cette chaleur n'étant transmise à de grandes quantités d'air et entraînée par ces dernières qu'après de longues périodes de séjour, et causant là encore des difficultés de dépoussiérage, ce procédé n'est appliqué qu'exceptionnellement dans les cimenteries et notamment selon deux variantes. Selon la première, la sortie des grands refroidisseurs satellites est refroidie occasionnellement par aspersion ou injection d'eau (voir ZKG, 1 (78, page 45), lorsque la température de sortie du clinker est trop élevée. Cette variante présente cependant l'inconvénient que la vapeur d'eau fait décroître la température secondaire, que cette vapeur nécessite une chaleur supplémentaire de réchauffement dans la région de la flamme du four rotatif, refroidissant ainsi la région ou se trouve la matière frittée, et que ladite vapeur d'eau quitte le circuit à la température des gaz d'échappement, provoquant ainsi d'importantes pertes de chaleur. Selon la seconde variante, le clinker est refroidi par aspersion ou injection d'eau sur les convoyeurs après qu'il a quitté le refroidisseur. La vapeur chaude qui se dégage alors se condense le plus souvent à proximité du clinker et elle se mêle à la poussière de clinker qu'elle a entraînée pour former des agglutinations et des croûtes gênantes qui nuisent à la sécurité du fonctionnement.En outre, un procédé connu exposé dans le brevet DE-OS 2 412 695 qui consiste à injecter de l'eau sous pression dans la zone la plus chaude d'un refroidisseur de clinker afin de dissocier, si besoin est de désagréger les gros agglomérats de clinker. Cependant, l'effet de refroidissement obtenu dans ce cas est un effet secondaire involontaire négatif du point de vue thermique. La présente invention a donc pour objet d'éliminer la faible chaleur résiduelle du clinker par de la vapeur d'eau, en évitant les inconvénients décrits ci-dessus. Selon les caractéristiques de l'invention, la vapeur d'eau qui, lors du refroidissement du clinker, se dégage dans le compartiment de refroidissement complémentaire du refroidisseur, est absorbée par une quantité d'air véhicule plus chaud ou de gaz d'échappement suffisante pour refroidir le mélange de vapeur d'eau et d'air véhicule ou de vapeur d'eau et de gaz d'échappement du four rotatif sans qu'il ne se produise de condensation, et pour que ce mélange soit distribué à une installation de dépoussiérage, en particulier un dépoussiéreur électrostatique.Ainsi, l'eau évaporée pour refroidir la matière frittée dans le compartiment de refroidissement complémentaire du refroidisseur est distribuée au dépoussiéreur, d'une part sans aucun risque de condensation, d'autre part sans pertes de chaleur de traitement précieux, en contournant le four rota tif, ce qui améliore les conditions de dépoussiérage. Selon d'autres perfectionnements de l'invention, une partie des gaz d'échappement du four rotatif est utilisée pour le mélange alors que l'autre partie desdits gaz est introduite dans un refroidisseur, ledit mélange étant ajouté à cette autre partie en aval dudit refroidisseur.Par ailleurs, la totalité des gaz d'échappement du four rotatif est utilisée pour le mélan ge, la quantité d'eau à évaporer étant alors augmentée en conséquence, et ledit mélange est directement dirigé vers l1ins- tallation de dépoussiérage. Enfin, la matière frittée à re froidir est arrosée d'eau ou plongée dans- un bain d'eau où elle est entièrement refroidie, puis séchée dans un sécheur parcouru par les gaz d'échappement du four rotatif, de sorte que lesdits gaz sèchent le clinker, sont refroidis et sont enrichis en vapeur d'eau. I1 en résulte donc que seuls les gaz d'échappement du four rotatif sont utilisés partiellement ou en totalité pour la production du mélange de gaz et de vapeur d'eau et que la matière frittée est même refroidie par bain d'eau. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel : la figure 1 représente une installation fonction nant avec un gaz véhicule la figure 2 montre une installation fonctionnant avec une partie des gaz d'échappement du four rotatif la figure 3 représente une installation utilisant la totalité desdits gaz d'échappement du four ; et la figure 4 représente une installation de ce type équipée d'un bain de refroidissement par eau de la matière frittée. La figure 1 représente une installation comportant un four rotatif 1, à l'aval et à l'amont duquel se trouvent -respectivement un refroidisseur à grille 2 et un préchauffeur 3 de la poudre brute ou de cru. Les gaz d'échappement du four rotatif sont dirigés, à leur sortie du réchauffeur 3, vers un dépoussiéreur électrostatique 5 par un refroidisseur 4, avant d'être évacués à l'air libre. De l'air L, destiné au refroidissement du clinker tourbant du four rotatif 1 dans le refroidisseur à grille 2, est introduit dans ce dernier pour pénétrer ensuite à l'état préchauffé dans le four rotatif I et amorcer le processus de combustion avec la chaleur dégagée par un brûleur 6. Le refroidisseur à grille 2 comporte un compartiment Za de refroidissement complémentaire, dans lequel l'air L est également introduit comme véhicule gazeux. En outre, ce compartiment 2a est alimenté en eau W qui, avec l'air L, assure le refroidissement ultime du clinker. I1 se forme dans ce cas un mélange d'air L et de vapeur doleau WD qui s'élève et qu'une conduite 7 dirige, avec les qaz d'échappement AG du four rotatif, vers une conduite 8 reliant le refroidisseur 4 au dépoussiéreur électrostatique 5. Il en résulte par exemple les valeurs suivantes dans le compartiment 2a de refroidissement complémentaire, le clinker atteint une température de 900C, après être sorti du four rotatif 1 à une température d'environ 4000C. Le compartiment 2a est cloisonné de manière que la vapeur d'eau, qui se forme au-dessus de la grille par suite de la pulvérisation de l'eau W, puisse être évacuée avec un certain pourcentage d'air préchauffé L. 0,1 kg d'eau et 0,2 Nm3 d'air de refroidissement suffisent pour faire baisser la température de 1 kg de clinker K1 de 4000C à 900C, I'air d'évacuation présentant alors une température de 900C et un degré de saturation de 0,39 kg d'eau/kg d'air. Le point de rosée de cet air d'évacuation, de 750C est suffisamment bas pour éviter une condensation dans la conduite de transfert au dépou-ssiéreur électrostatique 5. L'avantage réside dans ce cas dans une diminution d'environ 1,2 à 1,4 Nm3/kg à 0,3 Nm3/kg d'air humide que renferme normalement la quantité d'air d'évacuation dans le refroidisseur 2, c'est-à-dire que des pertes supplémentaires en gaz d'échappement atteignant environ 50 J/kg d'air lorsque la vapeur d'eau traverse le four rotatif sont évitées. Dans la variante de la figure 2, suivant laquelle ce n est plus l'air L, mais une partie des gaz d'échappement du four rotatif qui, à sa sortie du préchauffeur 3, est introduite dans le compartiment 2a du refroidisseur 2, et notamment par une conduite 9, ce n'est donc plus l'air qui est utilisé comme véhicule gazeux, mais les gaz de sortie du four rotatif. Etant donné que ces gaz présentent en général une température sensiblement supérieure à celle de l'air, une évaporation supplémentaire de l'eau W est nécessaire pour refroidir le mélange à la température optimale de dépoussiérage. L'avantage de cette variante réside dans le fait que, non seulement aucun air supplémentaire de refroidissement du clinker n'accroît le volume des gaz d'échappement, mais que le volume des gaz d'échappement chauds est en outre réduit par refroidissement, le compartiment 2a remplissant une partie de la fonction du refroidisseur 4. Les températures pouvant être obtenues sont indiquées sur la figure 2. Comme l'illustre la figure 3, si l'on veut de cette manière abaisser par refroidissement la température de la totalité des gaz d'échappement AG du four rotatif, la quantité des gaz traversant le compartiment 2a augmentera alors son volume réel du double au triple. La quantité d'eau W à évaporer augmentera également. Dans ce cas, le refroidisseur des gaz d'échappement, désigné par la référence 4 dans la figure 1, peut être omis. Quelques températures pouvant être atteintes sont indiquées sur la figure 3. Une autre variante, illustrée sur la figure 4, tient compte de l'augmentation de la quantité d'eau ; dans ce cas, le clinker est très largement humidifié en 10, voire même plongé dans un bain d'eau. De là, le clinker humide est transporté par un convoyeur 13 vers un tambour de séchage 11 parcouru par les gaz d'échappement du four rotatif passant par une conduite 12. La présence d'un bain d'eau assure le refroidissement complet en particulier des gros agglomérats de clinker qui ne sont refroidis que superficiellement par la pulvérisation d'eau et qui, comme l'expérience l'a montré, sont la cause principale des dommages occasionnés aux bandes de caoutchouc utilisées pour le transport du clinker. En principe, l'avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que l'élimination de la faible chaleur résiduelle, aussi bien dans le clinker que dans les gaz d'échappement du four rotatif dans certains cas, est assurée par ltévaporation de l'eau, que la condensation de cette vapeur d'eau est évitée en utilisant l'air ou les gaz d'échappement du four rotatif comme véhicule gazeux, et surtout qu'il n'est pas nécessaire à cet effet d'introduire des quantités d'air supplémentaires dans le système (à l'exception de la quantité insignifiante ajoutée dans l'installation de la figure 1). Grâce à ce mode opératoire, le dépoussiérage a lieu sans difficultés et, de plus, le conditionnement des gaz d'échappement en vue du dépoussiérage électrostatique s'en trouve amélioré ou il est rendu moins onéreux par la suppression du refroidisseur par évaporation (refroidisseur des gaz d'échappement). I1 est donc possible d'améliorer sensiblement de tels systèmes à four rotatif du point de vue économique. I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de refroidissement de matière frittée à sa sortie d'un four rotatif, en particulier de clinker de ciment, dans un refroidisseur où la chaleur résiduelle de ladite matière est récupérée par évaporation d'eau, procédé caractérisé en ce que la vapeur d'eau qui, lors du refroidissement du clinker, se dégage dans un compartiment (2a) de refroidissement complémentaire du refroidisseur (2), est absorbée par une quantité d'air véhicule plus chaud ou de gaz d'échappement suffisante pour refroidir le mélange -de vapeur d'eau et d'air véhicule ou de vapeur d'eau et de gaz d'échappement sans qu'il ne se produise de condensation et pour que ce mélange soit distribué à une installation de dépoussiérage, en particulier un dépoussiéreur électrostatique (5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie des gaz d'échappement du four rotatif est utilisée pour le mélange, alors que l'autre partie est introduite dans un refroidisseur (4) des gaz d'échappement, ledit mélange étant ajouté à cette autre partie en aval du refroidisseur. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la totalité des gaz d'échappement du four rotatif est utilisée pour le mélange, la quantité d'eau à évaporer étant alors augmentée en conséquence et ledit mélange étant directement dirigé vers l'installation de dépoussiérage (5). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la matière frittée devant être refroidie est arrosée d'eau (en 10) ou bien plongée dans un bain d'eau où elle est entièrement refroidie, puis séchée dans un sécheur (11) parcouru par les gaz d'échappement du four rotatif, de sorte que lesdits gaz sèchent le clinker, sont refroidis et enrichis en vapeur d'eau.