Brevet FR2465976A1 — publié le 19810327

L'invention concerne un procédé pour le fonctionne- ment d'une installation de cuisson qui est constituée d'un four de cuisson chauffé au charbon pulvérisé, d'un refroidis- seur de la matière cuite, refroidi à l'air et d'un broyeur pour le combustible. Il s'agit ici plus particulièrement du chauffage avec du charbon pulvérisé des fours que l'on utilise pour la fabrication des clinkers de ciment, de la chaux vive, de dolimie frittée, et de minerais frittés. On ramène ici au moins une partie de l'air de refroidissement comme air secondaire, après qu'il est passé dans le refroidisseur du four de cuisson. En outre le combustible broyé est transporté pneumatiquement du broyeur à un séparateur d'o l'on retire d'une part la plus grande partie du combustible pulvérisé qui va au brûleur et d'autre part l'air qui a servi au transport avec une petite partie du combustible pulvérisé qui ne s'est pas séparée. Il est bien connu que l'on peut faire fonctionner une telle installation au moyen de ce qu'on appelle un broyeur ventilé. Cela signifie que le combustible pulvérisé est envoyé directement au brûleur du four de cuisson avec l'air véhiculeur qui l'emporte du broyeur. L'air véhiculeur constitue ici l'air primaire. Comme la quantité d'air véhiculeur doit être calculée en fonction du transport à effectuer, cette quantité d'air est beaucoup plus grande que la quantité désirable d'air primaire. Cette dernière doit notamment être choisie aussi petite qu'il est possible en vue de la formation des flammes, afin que la plus grande proportion possible de l'air total puisse être formée, pour des raisons d'économie thermique, par l'air secon- daire fortement chauffé. Dans les installations existantes connues, la proportion d'air primaire s'élève de cette façon à plus de 18 % de l'air total, alors qu'il serait souhaitable que cette proportion soit d'environ 8 %. En outre le procédé connu présente l'inconvénient que l'air véhiculeur peut contenir, suivant la teneur en eau du combustible, une importante propor- tion d'humidité, qui abaisse la teneur en oxygène absolue. Si l'on prend en considération la formation des flammes, il est cependant souhaitable que la proportion d'oxygène dans l'air primaire soit élevée. Dans le procédé dit d'injection indirecte que l'on connait par des documents qui ont été publiés, on envoie le combustible pulvérisé avec l'air véhiculeur dans un séparateur. 2 2465976 On retourne une partie de l'air véhiculeur retiré du séparateur, chargé de poussière dans le circuit qui reconduit au broyeur, pendant qu'une autre partie est utilisée comme air primaire et pour le transport du combustible pulvérisé au brûleur. Cette façon de faire permet en effet de diminuer la quantité d'air primaire et d'améliorer le bilan thermique. En même temps toute- fois la teneur relative en humidité de l'air primaire augmente, car la totalité de l'humidité prise au combustible est prise exclusivement par l'air primaire dans le circuit d'air du broyeur. D'autre part, on ne peut pas, en tenant compte de la quantité d'humidité à évacuer, abaisser la quantité absolue d'air primaire autant qu'il serait souhaitable pour l'économie thermique. Dans un troisième procédé connu à installation de broyage centrale, on envoie l'air véhiculeur dans l'atmosphère après en avoir séparé le charbon pulvérisé qui y était contenu au moyen de filtres. On devient ainsi indépendant de l'air véhiculeur pour les choix à faire pour l'air primaire. Cela présente toutefois des inconvénients pour le bilan thermique, car l'air véhiculeur est en général déjà échauffé en raison de sa fonction de séchage, et d'autre part, les installations de filtration provoquent dans la zone de transport du combustible une augmentation des risques de carbonisation lente et d'explo- sion. L'invention a en conséquence pour objet de réaliser un procédé et une installation de cuisson avec four de cuisson chauffé au charbon pulvérisé, d'un refroidisseur de la matière cuite, refroidi à l'air et d'un broyeur pour le combustible, o au moins une partie de l'air de refroidissement est envoyée, après avoir traversé le refroidisseur, au four rotatif comme air secondaire, et o le combustible broyé est envoyé pneumati- quement du broyeur à un séparateur, d'o, d'un côté, la plus grande partie du combustible broyé part vers le brûleur, et d'autre part, l'air véhiculeur contenant une petite partie du combustible broyé est repris, o l'air primaire soit indépen- dant de l'air véhiculeur du combustible et o par suite aucun filtre n'est nécessaire. La solution suivant l'invention consiste en ce que l'air véhiculeur avec le combustible pulvérisé qui y est con- tenu, est ou peut être envoyé au refroidisseur comme air de refroidissement. 3 2465976 Comme l'air véhiculeur est utilisé comme air de refroidissement et ensuite, comme air secondaire, on peut choisir comme on le désire la source et la quantité d'air primaire. On peut choisir en conséquence une quantité faible d'air primaire provenant d'une source o la teneur en oxygène est élevée. Le dépoussiérage de l'air véhiculeur du combustible devient superflue car la quantité de combustible qui est con- tenue est brûlée dans le refroidisseur ou au plus tard dans le four. L'air véhiculeur est ici particulièrement actif comme air de refroidissement en raison de sa teneur en humidité. La teneur en humidité de l'air véhiculeur est totalement exploitée dans le fonctionnement du four. Il y aura avantage à ce que le refroidisseur soit établi sous la forme de refroidisseur direct, l'air véhiculeur pouvant être envoyé de préférence dans une première section chaude, séparément des sections suivantes. Ce refroidisseur sera en particulier un refroidisseur à grille. Cette conception est surprenante, en ce sens que l'on doit tenir compte de ce que le combustible qui est encore con- tenu dans l'air véhiculeur se consume dans le refroidisseur et provoque ainsi une élévation de température qui a un effet contraire à l'effet de refroidissement. On a toutefois constaté qu'il ne se produit pratiquement pas de diminution de cet effet de refroidissement car l'élévation de température n'exerce une action en raison de la combustion du combustible présent qu'alors que le combustible entra né par l'air véhiculeur a déjà laissé derrière lui la plus grande partie de la section du refroidisseur qu'il traverse. L'élévation de température n'apparait ainsi que dans la partie la plus chaude de la matière que l'on refroidit. C'est seulement immédiatement avant le départ du refroidisseur que s'établit cette élévation de tem- pérature, de sorte que l'effet de refroidissement n'est plus sensiblement affecté. En revanche on peut faire ressortir comme un important avantage le fait que l'air, chauffé par la combustion du combustible pulvérisé qu'il contient de 100 à 2000C supplémentaires, arrive alors sous la forme d'un air secondaire d'autant plus chaud dans le four de cuisson. En d'autres termes, la quantité de combustible pulvérisé que l'air véhiculeur a entraîné avec lui a une action d'élévation de chaleur non pas dans le refroidisseur o cela pourrait peut-être 4 2465976 avoir un effet défavorable, mais seulement dans le four o cela est de toute façon souhaitable. On aura avantage à prélever l'air véhiculeur destiné au broyeur sur l'air évacué du refroidisseur suivant le procédé connu. Il peut 9tre avantageux de prélever l'air primaire destiné au brûleur sur l'air évacué du refroidisseur, afin de tirer partie de l'élévation de température de cet air évacué. Suivant l'invention, on peut intercaler, sur le chemin à parcourir-entre le séparateur et le brûleur, un silo intermédiaire, afin que le fonctionnement du four soit indépen- dant du fonctionnement du broyeur. L'invention sera mieux comprise en regard de la des- cription ci-après et du dessin annexé, représentant, schémati- quement, un mode de réalisation.avantageux de l'invention, dans la figure unique annexée. A la tête du four rotatif 1 se trouve un brûleur 2, alimenté en charbon pulvérisé. Du four rotatif 1, la matière cuite tombe sur la grille 4 du refroidisseur 3 à grille. L'es- pace inférieur du refroidisseur à grille est divisé en sections , 6 et 7, qui sont alimentées en air de refroidissement par des ventilateurs séparés 8, 9 et 10. Après que l'air a traversé la grille 4 et le lit de matière à refroidir qui s'y trouve déposé, une partie de cet air et particulièrement la partie qui sort de la première section 5, est envoyée, dans le sens des flèches 11, comme air secondaire échauffé, dans le four 1. Le charbon ayant encore l'humidité de la mine est fourni en quantités dosées au broyeur à charbon 12, à partir du silo à charbon brut 13 par l'intermédiaire de dispositifs de dosage et éventuellement de pesage 14. L'air destiné au trans- port et au séchage est fourni au broyeur par une conduite 15 après avoir été prélevé en 16 à-la partie supérieure du refroi- disseur 3. L'ensemble de broyage se trouve soumis à l'effet de la surpression régnant dans le refroidisseur. Le charbon pulvé- risé suffisamment fin et sec, extrait du broyeur au moyen de l'air véhiculeur arrive par la conduite 17 dans le séparateur 18 o le charbon pulvérisé est séparé dans la mesure que permet le taux d'efficacité de ce séparateur. La plus grande partie de ce charbon pulvérisé est séparée et arrive par un sas appro- prié 19 dans le silo à charbon pulvérisé 20. De là le poussier 2465976 prgt à brûler est transmis par l'intermédiaire d'organes de sortie et de pesage 21, de façon appropriée, à la conduite soufflante 22 du ventilateur 23 à air primaire, et est injecté, avec la quantité voulue d'air primaire dans le brûleur 2 ou dans le four 1. Le ventilateur à air primaire 14 peut être réglé pour donner un débit assez faible pour que le charbon pulvérisé introduit dans la conduite 22 soit transporté dans le four rotatif à la vitesse optimalq-Cela est possible, comme le montre l'expérience avec une proportion d'air primaire qui corresponde à 6 à 8 % de la quantité totale d'air de combustion. L'air véhiculeur est évacué du séparateur 18 par la conduite 24 avec une proportion de 3 à 10 % (en général de à 7 %) de charbon pulvérisé, est envoyé par les ventilateurs et 8 dans la première section 5 du refroidisseur à grille et arrive par suite dans la partie la plus chaude du lit de refroidissement. On peut assurer la limitation de l'arrivée d'air véhiculeur à cette première section en la séparant des sections suivantes du refroidisseur au moyen des cloisons indi- quées dans le dessin en-dessous de la grille, toutefois ces cloisons ne sont pas absolument indispensables à cet effet. Le ventilateur 8 à air de refroidissement est établi de façon à pouvoir aspirer aussi, par la conduite 26, dans l'atmosphère. Le rapport entre les quantités aspirées d'air véhiculeur et d'air frais peut être rendu réglable pour que l'on puisse tenir compte des conditions momentanées de fonction- nement. On peut compter en moyenne qu'environ 25 % de la tota- lité de l'air de refroidissement injecté est formé par l'air véhiculeur. L'air véhiculeur est fourni à environ 100 C. La tem- pérature à l'entrée dans le refroidisseur est encore plus basse en raison du mélange avec de l'air de l'atmosphère. L'élévation de la température de l'air de refroidissement causée par l'uti- lisation de l'air véhiculeur provenant du broyeur est pratique- ment sans effet, en comparaison avec les températures élevées de la matière à refroidir dans la première section du refroi- disseur qui sont supérieures à 12000C. La poussière de charbon entraînée brûle soit dans le lit de refroidissement, de la zone la plus haute, la plus chaude, de la grille de refroidissement soit il s'opère seule- ment une gazéification car la vitesse de passage de l'air de refroidissement est relativement élevée, la combustion finale s'opérant dans le four. Si la combustion de cette poussière de charbon se produit dans le lit chaud de clinkers, la plus grande partie de la chaleur ainsi émise est transmise à l'air de refroidissement et donc à l'air secondaire. Dans les installa- tions de cuisson et de frittage bien conçues au point de vue de l'économie de chaleur, l'air secondaire atteint, à partir du refroidisseur à grille une température d'environ 8000C. Si l'on admet que la totalité de la poussière de carbon brêle déjà dans le refroidisseur, on peut compter sur une élévation de la tem- pérature de l'air secondaire d'environ 150'C. Pour l'opération de cuisson qui suit dans le four rotatif, le charbon pulvérisé entra né a par suite subi déjà une précombustion, la quantité de chaleur qu'il produit étant toute à l'avantage de l'opéra- tion qui se réalise dans le four rotatif. La très grande élé- vation de la température de l'air secondaire est extrêmement favorable au point de vue de la technique thermique. L'inven- tion permet de transformer l'air véhiculeur du broyeur à charbon, qui formerait autrement, d'une façon désavantageuse, la tota- lité ou une partie de l'air primaire faiblement échauffé, en air secondaire fortement échauffé. 7 2465976 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Procédé pour le fonctionnement d'une installa- tion de cuisson qui est constituée d'un four de cuisson chauffé au charbon pulvérisé, d'un refroidisseur de la matière cuite, refroidi à l'air et d'un broyeur pour le combustion, o au moins une partie de l'air de refroidissement est envoyée, après avoir traversé le refroidisseur, au four rotatif comme air secondaire, et o le combustible broyé est envoyé pneumatiquement du broyeur a un séparateur, d'o, d'un c8té, la plus grande partie du combustible broyé part vers le brûleur, et d'autre part, l'air véhiculeur contenant une petite partie du combustible broyé est repris, procédé caractérisé en ce que l'air véhiculeur, avec le combustible broyé qu'il contient est envoyé au refroidisseur comme air servent au refroidissement. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'air véhiculeur est envoyé à la section la plus chaude du refroidisseur établi comme refroidisseur direct. ) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'air véhiculeur destiné au broyeur est prélevé sur l'air qui s'échappe du refroidisseur. ) Installation de cuisson pour l'exécution du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant un four rotatif, chauffé au moyen d'un brûleur à charbon pulvérisé, un refroidisseur de la matière cuite refroi- die à l'air, d'o l'air qui s'échappe peut être envoyé au four comme air secondaire, et d'un broyeur à charbon d'o le combus- tible pulvérisé peut être envoyé pneumatiquement à un sépara- teur, la plus grande partie du combustible pulvérisé étant envoyée au brûleur d'une part, pendant que d'autre part l'air véhiculeur est repris avec la petite partie du combustible broyé qu'il contient, installation caractérisée en ce que l'air véhiculeur peut être envoyé avec la poussière de charbon qu'il contient, au refroidisseur (3), pour former l'air secondaire. ) Installation de cuisson ou four suivant la reven- dication 4, caractérisée en ce que le refroidisseur (3) est établi sous la forme d'un refroidisseur à action directe. ) Four suivant la revendication 5, caractérisé en ce que l'air véhiculeur peut être envoyé dans une première section (5), chaude, du refroidisseur (3), séparément des sections (6, 7) suivantes. 8 2465976 ) Refroidisseur suivant l'une des revendications et 6, caractérisé en ce qu'il est constitué par un refroidis- seur à grille. ) Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 4 à 7, caractérisé en ce que l'air véhiculeur destiné au broyeur (12) peut être prélevé sur l'air qui sort du refroidis- seur (3). ) Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 4 à 8, caractérisé en ce que l'air primaire peut être prélevé sur l'air qui sort du refroidisseur. ) Four suivant l'une quelconque des revendica- tions 4 à 9, caractérisé en ce que, sur le parcours du combus- tible entre le séparateur (18) et le brûleur (2), il est prévu un silo intermédiaire (20).