Brevet FR2458774A1 — publié le 19810102

Le traitement thermique de minerais ou autres minéraux en suspension est une technique qui s'est largement développée depuis quelques années, en particulier en cimenterie ; dans ce cas, la chambre de combustion est située en tête d'un four classique, en général un four rotatif, une partie seulement de l'apport calorifique nécessaire étant fournie dans la chambre. Dans d'autres cas, tout l'apport calorifique est fait dans la chambre qui est directement suivie d'un refroidisseur. Dans ces réalisations la sortie de la chambre de combustion est reliée par une gaine à section non circulaire à I'entrée d'un cyclone où la matière traitée est séparée du courant gazeux. Elle est habituellement précédée d'un certain nombre d'étages de préchauffage de la matière qui peuvent avantageusement être réalisés sous forme d'échangeurs à suspension du type cyclone et où la matière est chauffée au moyen des fumées sortant de la chambre. L'invention concerne plus particulièrement les chambres verticales comportant une partie supérieure cylindrique munie d'une entrée tangentielle pour les particules de matière à traiter en suspension dans un courant gazeux et une sortie à leur extrémité inférieure, la section droite de la chambre décroissant depuis le bas de la partie cylindrique jusqu'à la sortie, et des injecteurs de combustible placés sur le plafond. Le problème essentiel dans la conception de ces chambres réside dans la nécessité d'éviter ou au-moins de réduire au minimum la surchauffe de la matière qui, de façon générale, a des effets nocifs soit sur la bonne marche de l'installation, soit sur la qualité du produit obtenu. En cimenterie, par exemple, la surchauffe du cru facilite la formation de silicates doubles ou triples de calcium dans la chambre de combustion avec formation de concrétions et risques de bouchages. Une solution à ce problème consiste à distribuer le combustible de façon aussi uniforme que possible sur la couche de matière qui se forme sur la paroi de la chambre sous l'action de la force centrifuge. Le but de la présente invention est d'apporter aux chambres de combustion du type décrit ci-dessus des perfectionnements permettant de réaliser plus facilement une répartition uniforme du combustible et son mélange intime avec la matière. La chambre de combustion objet de l'invention est caractérisée en ce que la profondeur de pénétration dans la chambre des injecteurs de combustible, leur distance à l'axe de la chambre et leur inclinaison par rapport à cet axe sont réglables en marche. Différents moyens peuvent être utilisés pour effectuer ces réglages. Suivant un mode de réalisation préféré, chaque injecteur est porté par un tampon fermant un orifice circulaire, excentré, percé dans le plafond de la chambre ; il est monté excentriquement sur le tampon par l'intermédiaire d'un support à rotule et peut coulisser sur ledit support. En faisant tourner le tampon dans l'orifice qu'il obture, on peut régler la distance de l'injecteur à l'axe de la chambre, le support à rotule permet de régler son inclinaison et le montage coulissant permet de régler la profondeur de pé nétration de l'injecteur dans la chambre. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure 1 est une représentation schématique d'une installation de traitement thermique à laquelle s'applique l'invention La figure 2 est une coupe verticale d'une chambre de combustion réalisée conformément à l'invention ; et La figure 3 est une vue de dessus de la chambre de la figure 2. L'installation représentée sur la figure 1 est constituée par une chambre de combustion 10 et un cyclone 12. Une gaine verticale 14 est raccordée tangentiellement à la partie supérieure de la chambre et une gaine coudée 16, à section non circulaire (par exemple carrée) relie la sortie de la chambre, située à son extrémité inférieure, à l'entrée du cyclone 12. Des injecteurs de combustible 18 sont disposés sur le plafond de la chambre. La matière à traiter est introduite dans la gaine 14 en A et est mise en suspension dans le courant d'air qui y circule dans lé sens de la flèche ; éventuellement, des fumées provenant d'un four de traitement ultérieur de la matière peuvent être mélangées à l'air. La matière traitée en suspension dans les gaz s'échappant de la chambre est amenée dans le cyclone 12 où elle est séparée du gaz et évacuée à la pointe du cyclone en B. Les gaz sortant du cyclone en C sont rejetés à l'atmosphère ou, de préférence, utilisés pour préchauffer la matière avant son entrée dans la chambre. La chambre représentée sur les figures 2 et 3 comprend une partie supérieure cylindrique 10 a, de hauteur relativement faible, une partie principale 10 b en forme de tronc de cône inversé et une partie inférieure 10 c assurant la transition entre la base circulaire de la partie 10 b et la gaine à section carrée 16. La partie supérieure a la forme d'une volute à laquelle se raccorde I'extrémité de la gaine 14 et qui assure l'admission tangentielle de l'air chargé des particules de matière dans la chambre. Les parois de la chambre sont en tôle et sont garnies intérieurement d'un revêtement en matière réfractaire. Des orifices circulaires 20, six dans l'exemple représenté, sont percés dans le plafond de la chambre et régulièrement disposés autour de l'axe 0-0 de la chambre. Ces orifices sont obturés par des tampons qui sont également garnis de réfractaire. Trois de ces tampons 22, disposés à 1200 portent les injecteurs de combustible 18 ; les trois autres tampons 24 sont munis de hublots permettant d'observer l'intérieur de la chambre. Le nombre d'orifices, leur disposition et le nombre d'injecteurs ne sont pas limitatifs et pourraient être différents. Les tampons 22 comportent des passages 26 pour les injecteurs 18 ; ces passages s'évasent de l'extérieur vers l'intérieur pour permettre de donner aux injecteurs différentes inclinaisons par rapport à l'axe de la chambre. Les injecteurs sont montés excentriquement sur les tampons de sorte qu'en faisant tourner ces derniers autour de leur axe, on peut ajuster la distance des injecteurs à l'axe de la chambre. De plus, les injecteurs sont montés coulissants sur des supports à rotule 28 de sorte qu'il est possible de les déplacer longitudinalement, pour régler leur profondeur de pénétration dans la chambre, et de les faire pivoter autour du centre de la rotule, pour régler leur inclinaison. Le montage des injecteurs permet de régler facilement leur position et leur orientation, de manière à optimiser la distribution de combustible dans la chambre suivant les conditions de marche. Dans son trajet entre injecteur et couche de matière, une fraction du combustible brûle au contact de l'air ; si les injecteurs sont convenablement disposés cette fraction est limitée et sert surtout à réchauffer la plus grande partie du combustible avant son mélange avec la matière. Le combustible mélangé à la matière brûle relativement lentement tant que la matière s'écoule en couche mince le long de la paroi de la chambre. A la sortie dela chambre la matière est remise en suspension dans la,gaine 16 et le combustible mis en suspension avec la matière brûle au contact de l'air porteur, mais le combustible et la matière étant intimement mélanges, cette combustion s'effectue de façon très homogène et les risques de surchauffe sont limités. La chambre 10 a donc essentiellement un rôle de préparation en assurant un mélange homogène entre matière et combustible, la combustion se produisant en majeure partie dans la gaine 16. Les écarts de température les plus importants se rencontrent dans la chambre 10, par suite de la combustion d'une partie du combustible dans l'air, mais la matière étant à cet endroit à un niveau d'enthalpie faible, une surchauffe locale des gaz, même relativement importante, ne risque pas de provoquer une surchauffe inacceptable de la matière. La partie 10 c de la chambre doit assurer une transition assez brutale entre la section circulaire de la partie 10 b et la section carrée de la gaine 16 pour provoquer la remise en suspension de la matière sortant de la chambre. Des modifications peuvent évidemment être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus par l'emploi de moyens techniques équivalents et il doit être entendu que toutes ces modifications entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Chambre de combustion pour le traitement thermique de matières finement divisées en suspension dans un gaz constituée par une enceinte à axe vertical comprenant une partie supérieure cylin drique munie d'une entrée tangentielle pour les gaz et les par ticules de matière à traiter mises en suspension dans le gaz et une partie dont la section décroît de haut en bas et munie d'une sortie à son extrémité inférieure et équipée d'injecteurs de combustible traversant le plafond de la chambre, caractérisée en ce que la profondeur de pénétration dans la chambre des in jecteurs de combustible, leur distance à l'axe de la chambre et leur inclinaison par rapport à cet axe sont réglables en marche. 2. Chambre de combustion selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque injecteur est porté par un tampon fermant un ori fice circulaire, excentré, percé dans le plafond de la chambre. 3. Chambre de calcination selon la revendication 1, caractérisée en ce que les injecteurs sont montés excentriquement sur les tampons qui peuvent tourner dans les orifices qu'ils obturent. 4. Chambre de calcination selon la revendication 2 ou 3, caracté risée en ce que les injecteurs sont montés sur les tampons par l'intermédiaire de supports à rotule permettant de modifier leur inclinaison. 5. Chambre de calcination selon la revendication 4, caractérisée en ce que les injecteurs sont montés coulissants sur leurs sup ports.