Brevet FR2508611A1 — publié le 19821231

L'invention concerne un four à cuve pour ca'ciner et fritter un matériau en morceaux tel que pierre a chaux, dolomi- te ou l'analogue, comportant une enveloppe d-le four et un bruleur intérieur se dressant au centre de celle-ci près de la sole du four,ayant une forme de révolution autour de l'axe longitudinal du four, lequel brûleur comporte, disposés concentriquement, un conduit central d'air de combustion avec une chambre de distri- bution d'air de combustion disposée près de son extrémité supé- rieure, un conduit d'air de refroidissement intérieur entourant celui-ci, un conduit d-air de refroidissement extérieur commu- niquant, au voisinage de son extrémité supérieure, avec le con- duit d'air de refroidissement intérieur par une chambre de ren- voi d'air de refroidissement, ainsi qu'une amenée de gaz de combustion, près de l'extrémité supérieure de laquelle sont disposés, en dessous du niveau de la chambre de distribution d'air de combustion, des orifices de sortie des gaz de combus- tion, qui se trouvent en dessous du niveau d'orifices de sortie d'air débouchant latéralement dans la cuve et communiquant avec la chambre de distribution d'air de combustion. On connait un tel four d'eprès DE-PS 20 42 838, dans le- quel est disposée, au-dessus de la chambre de distribution de gaz de combustion située a un niveau plus élevé que la cham'bre de distribution d'air de combustion, une autre chambre de dis- tribution d'air de combustion, ce qui doit assurer, merle en cas de variations des conditions de fonctionnement, un rapport gaz- air uniforme sur toute la section transversale de la cuve. Le but de l'invention est de procurer un four à cuve du type précité, dans lequel on obtient, par l'amélioration du guidage de l'air et des gaz, un bilan énergétique plus favorable ainsi qu'un réchauffement plus uniforme du matériau à traiter. Ce but est atteint, conformément à L'invention avec un four à cuve du type précité, mais dans lequel l'air de refroidissement est introduit pres de la sole du four dans le conduit d'air de refroidissement extérieur, traverse celui-ci de bas en haut et le conduit d'air de refroidisse- ment intérieur de haut en bas et il parvient ensuite partir d'une sortie d'air, disposée près de la sola du four, du conduit d'air de refroidissement inté- 25086 61 rieur, dans une première canalisation annulaire, ou l'analogue, entourant le four à cuve; four dans lequel le conduit d'air de combustion peut être alimenté en air de combustion à partir de la première canalisation annulaire et l'amenée du gaz de com- bustion s'étend à l'intérieur du conduit d'air de refroidis- sement extérieur. Il est particulièrement avantageux que l'enveloppe du four soit traversée par un certain nombre d'amenées latérales de com- bustible et d'air, étant donné qu'on peut obtenir, par la com- binaison des amenées de gaz de combustion et d'air ainsi réa- lisées un chauffage particulièrement uniforme du matériau à traiter, comme dans l'ensemble avec le four à cuve de l'inven- tion, l'utilisation aussi large que possible d'air de combus- tion préchauffé assurant un bilan énergétique particulièrement favorable. L'invention sera bien comprise à la lecture de la des- cription détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seule- ment, de plusieurs formes de réalisation représentées schéma- tiquement sur le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 représente, en coupe longitudinale, un pre- mier exemple d'un four à cuve selon l'invention; la figure 2 représente, partiellement en coupe longitu- dinale un second exemple du four à cuve de l'invention, cer- tains détails ayant été supprimés; la figure 3 représente un troisième exemple du four à cuve de l'invention, partiellement en coupe longitudinale, cer- tains détails ayant été supprimés; la figure 4 représente un quatrième exemple du four à cuve de l'invention, partiellement en coupe longitudinale, cer- tains détails ayant été supprimés; la figure 5 représente un cinquième exemple du four à cuve de l'invention, partiellement en coupe longitudinale, cer- tains détails ayant été supprimés, le four comportant une cham- bre de combustion montée à l'extérieur et un tube à combustion placé sur celle-ci,; la figure 6 représente une chambre de combustion avec un tube à combustion, en coupe selon les lignes VI VI de la figure 5; la figure 7 représente une réalisation de deux chambres de combustion avec tubes à combustion; et la figure 8 représente une autre réalisation de deux chambres de combustion avec tubes à combustion. Comme le montre le dessin, le four à chaux à cuve repré- senté sur la figure 1 comporte une enveloppe de four 10 à l'in- térieur de laquelle est disposé, au voisinage de la sole du four, un-brûleur intérieur 14 ayant une forme de révolution au- tour de l'axe longitudinal 12 du four, lequel brûleur se dresse vers le haut à partir de la sole du four et présente une for- me de révolution autour de l'axe longitudinal 12 du four Au centre du brûleur intérieur 14, est disposé un conduit d'air de combustion 16 près de l'extrémité supérieure duquel se trou- ve une chambre de distribution d'air de combustion 18 qui com- porte des orifices de sortie d'air débouchant latéralement dans la cuve Le conduit d'air de combustion 16 est entouré concen- triquement par un conduit d'air de refroidissement intérieur 22 de forme annulaire, qui communique près de son extrémité supé- rieure, par une chambre de renvoi d'air de refroidissement 24 avec un conduit d'air de refroidissement extérieur 26, qui en- toure concentriquement le conduit d'air de refroidissement in- térieur 22 à la façon d'une chambre annulaire A l'intérieur du conduit de refroidissement extérieur 26, s'étendent des amenées de gaz de combustion 28 qui communiquent par douze ori- fices de sortie de gaz de combustion 32 avec une chambre annu- laire 34 formée entre le brûleur intérieur 14 et la partie, qui lui fait face, de l'enveloppe de four 10 L'enveloppe de four 10 est traversée par seize amenées de gaz de combus- tion latérales 36 qui sont entourées respectivement concentri- quement par une amenée d'air 38. Par un ventilateur 44, de l'air extérieur froid est intro- duit dans le conduit d'air de refroidissement extérieur 26, par l'intermédiaire d'une canalisation d'amenée d'air 40 près de la sole du four, à partir d'une seconde canalisation annulaire 42 entourant l'enveloppe de four 10 L'air de refroidissement circule dans le conduit d'air de refroidissement extérieur 26 vers le haut, il change de direction dans la chambre de renvoi d'air de refroidissement 24 et il circule ensuite vers le bas dans le conduit d'air de refroidissement intérieur 22 Près de la sole du four, une canalisation d'évacuation d'air 46, partant du conduit d'air de refroidissement intérieur 22, va à une (première) canalisation annulaire 48 entourant l'enve- loppe de four 10 et comportant une sortie 50 pour l'air en excès La canalisation d'arrivée d'air 40, de même que la ca- nalisation d'évacuation d'air 46 s'étendent respectivement dans les quatre bras du support en croix du four à cuve Un ventila- teur 52 représenté en bas sur le dessin sert, comme c'est l'ha- bitude, à refroidir le matériau à traiter dans la partie infé- rieure du four, au moyen d'air qui, à l'intérieur du four, con- tribue à la combustion des quantités de gaz de combustion sor- tant du brûleur intérieur 14 et des tubes à combustion 36, 38. Tous les gaz formés lors de la combustion et de la désacidifica- tion sortent à l'air libre, de façon usuelle, par des cheminées, au-dessus de la plateforme de chargement 54. Dans le four à chaux à cuve représenté, le chauffage du matériau à traiter s'effectue aussi bien au moyen du brûleur intérieur 14 à revêtement réfractaire, dressé directement au- dessus du dispositif de déchargement, sur le support en croix, que par les tubes à combustion 36 traversant latéralement l'en- veloppe de four 10, qui sont constitués par les amenées de gaz de combustion 36 et par les amenées d'air 38 entourant celles- ci; dans ce cas, aussi bien les amenées d'air 38 que le conduit d'air de combustion 16 sont alimentés en air de combustion préchauffé à partir de la première canalisation annulaire 48, conformément à l'invention Le fait que les orifices de sortie d'air 20 sont disposés au-dessus des amenées de gaz de combus- tion 28 et décalés sur la périphérie par rapport à celles-ci, comme il faut le noter, empêche un commencement de combustion immédiat trop violent à l'extrémité supérieure du brûleur in- térieur; l'air de combustion préchauffé selon l'invention, qui sort de la chambre de distribution d'air de combustion 18 par les orifices de sortie d'air 20 > assure un bilan énergétique favorable Comparés au brûleur intérieur, les amenées latéra- les de gaz de combustion 36 n'amènent qu'une quantité de gaz de combustion relativement faible dans le four; ici également, l'utilisation de l'air de combustion provenant de la première canalisation annulaire 48, qui est amené par les amenées d'air latérales 38 > assure également un bilan énergétique favorable. Les tubes à combustion 36, 38 peuvent être disposés aussi bien en dessous du niveau des orifices de sortie des gaz de combus- tion 32 qu'au-dessus de ceux-ci, ainsi qu'au-dessus des orifi- ces de sortie d'air 20 du brûleur intérieur 14, comme il sera montré plus loin en se référant aux autres exemples de réali- sation Il faut noter que l'air de refroidissement fourni par le ventilateur 52 contribue encore avantageusement à la com- bustion des quantités de gaz de combustion sortant des orifi- ces de sortie de gaz de combustion 32 du brûleur intérieur et des amenées latérales de gaz de combustion 36. La figure 2 montre, qu'en variante de l'exemple représenté sur la figure 1, on peut également prévoir d'autres disposi- tions des orifices de sortie d'air 20, des orifices de sortie des gaz de combustion 32 et des tubes à combustion latéraux 36, 38, en ce qui concerne leurs niveaux respectifs, les au- tres détails correspondant à l 'exemple de réalisation représen- té sur la figure 1, comme c'est le cas également pour les exem- ples des figures 3 et 4, de sorte qu'on n'a pas mis de chiffres de référence et qu'on se reportera à la figure 1. L'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 dif- fère de celui représenté sur les figures 1 et 2 dans la mesure o les orifices de sortie de gaz de combustion 32 et les ori- fices de sortie d'air 20 du brûleur intérieur ne sont pas dis- posés près de l'extrémité supérieure du brûleur intérieur, mais traversent latéralement la paroi extérieure du bruleur irnérieur 14. L'exemple représenté sur la figure 4 diffère de celui de la figure 3, pour lequel il faut également noter que les ame- nées 36, 38 traversant latéralement l'enveloppe de four 10, se trouvent au dessus du niveau des orifices de sortie d'air 20 et des orifices de sortie de gaz de combustion 32, par le fait que le brûleur intérieur est rallongé, ce qui procure une cham- bre annulaire 34 de longueur particulièrement gran&rd dans la zone de combustion, qui favorise un mélange et une combustion uniformes ainsi qu'une transmission uniforme de la chaleur. On peut obtenir des effets optimaux avec le four à cuve de l'invention, si on prévoit, comme dans tous les exemples de réalisation représentés, aussi bien dans l'enveloppe de four que dans le brûleur intérieur 14, les différents tubes à combustion latéraux, orifices de sortie de gaz de combustion, et orifices de sortie d'air selon les différents agencements revendiqués. Dans tous les exemples de réalisation, le gaz de combus- tion peut, en outre, être amené aux amenées de gaz de combus- tion latérales 36, d'une part, et à l'amenée de gaz de combus- tion 28 du brûleur intérieur 14, d'autre part, à partir d'une troisième canalisation annulaire 56 entourant l'enveloppe du four. La figure 5 représente un exemple de réalisation du four à cuve de l'invention dans lequel sont prévues des chambres de combustion 58 avec des tubes à combustion 60 placés sur les chambres de conbustion 58. L'utilisation de telles chambres de combustion 58 avec ou sans tubes à combustion 60 placés sur elles permet d'utiliser également des combustibles non gazeux. Dans le cas de combustible gazeux, le chauffage peut s'ef- fectuer par l'amenée de gaz de combustion 28 du brûleur inté- rieur 14 et/ou l'amenée de gaz de combustion 36 de l'enveloppe de four 10 Dans le cas de combustible liquide ou sous forme de poussière, le chauffage s'effectue par les chambres de com- bustion 58 avec ou sans les tubes à combustion 60 placés sur elles Le brûleur intérieur 14, dans ce cas, est simplement re- froidi et l'air de refroidissement réchauffé sortant est uti- lisé comme air de combustion partiel pour le combustible par- tiellement brûlé sortant des chambres de combustion 58. L'amenée de combustible à l'extrémité supérieure du tube de combustion 60 s'effectue notanmment lorsqu'on doit utiliser un combustible brûlant difficilement, tel que du poussier de houille. La décharge 57 peut être utilisée pour retirer les cen- dres. Dans le cas d'un chauffage du four exclusivement à partir réglables du bord, par une alimentation du four au moyen de volets/, la surface du matériau en vrac peut avoir une configuration appro- priée visant à une pénétration aussi uniforme que possible des gaz dans le matériau à calciner ou à fritter. Revendications. 1. Four à cuve pour calciner ou fritter un matériau en morceaux, tel que pierre à chaux, dolomite ou l'analogue, comportant une enveloppe de four et un brûleur intérieur se dressant au centre de celle-ci près de la sole du four, ayant une forme de révolution autour de l'axe longitudinal du four, lequel brûleur comporte, disposés concentriquement, un conduit d'air de combustion central avec une chambre de distribution d'air de combustion disposée près de son extré- mité supérieure, un conduit d'air de refroidissement inté- rieur entourant celui-ci, un conduit d'air de refroidisse- ment extérieur communiquant, au voisinage de son extrémité supérieure, avec le conduit d'air de refroidissement inté- rieur par une chambre de renvoi d'air de refroidissement, ainsi qu'une amenée de gaz de combustion près de l'extrémi- té supérieure de laquelle sont disposés, en dessous du-ni- veau de la chambre de distribution d'air de combustion, des orifices de sortie des gaz de combustion, qui se trouvent en dessous du niveau d'orifices de sortie d'air débouchant latéralement dans la cuve et communiquant avec la chambre de distribution d'air de combustion, caractérisé par le fait que l'air de refroidissement est introduit près de la sole du four dans le conduit d'air de refroidis- sement extérieur ( 26), qu'il traverse celui-ci de bas en haut et le conduit d'air de refroidissement intérieur ( 22) de haut en bas et qu'il parvient ensuite, à partir d'une sortie d'air ( 46) du conduit d'air de refroidissement intérieur ( 22), disposée près de la sole du four, dans une première canalisation annulaire ( 48), ou l'analogue, entou- rant le four à cuve; que le conduit d'air de combustion ( 16) peut être alimenté en air de combustion à partir de la première canalisation annulaire ( 48) et que l'amenée de gaz de combustion ( 26) s'étend à l'intérieur du conduit d'air de refroidissement extérieur. 2. Four à cuve selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'air ( 26) de refroidissement est introduit dans le conduit d'air de refroidissement extérieur ( 26) à partir d'une seconde canalisation annulaire ( 42) entourant l'enveloppe du four ( 10). 3. Four à cuve selon l'une des revendications 1 et 2, ca- ractérisé par le fait que l'air de refroidissement est introduit dans le conduit d'air de refroidissement extérieur ( 26). 4. Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que l'air de refroidissement est introduit dans la première canalisation annulaire ( 48) à partir de la sortie d'air ( 46)-du conduit d'air de refroidissement intérieur ( 22). 5. Four à cuve selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'enveloppe de four ( 10) est tra- versée par un certain nombre d'amenées de combustible et d'air latérales. 6. Four à cuve selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les amenées d'air latérales ( 38) sont alimentées en air de combustion à partir de la première canalisation annulai- re ( 48). 7. Four à cuve selon l'une des revendications 5 ou 6, ca- ractérisé par le fait que les amenées de gaz de combustion la- térales ( 36) sont disposées au-dessus du niveau des orifices de sortie d'air ( 20) du brûleur intérieur ( 14) 8. Four à cuve selon l'une des revendications 5 ou 6, ca- ractérisé par le fait que les amenées de gaz de combustion la- térales ( 36) sont disposées en dessous du niveau des orifices de sortie d'air ( 20) du brûleur ( 14). 9 Four à cuve selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les amenées de gaz de combustion latérales ( 36) sont disposées au-dessus du niveau des orifices de sortie de gaz de combustion ( 32) du brûleur intérieur ( 14) 10. Four à cuve selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les amenées de gaz de combustion latérales ( 36) sont disposées en dessous du niveau des orifices de sor- tie du gaz de combustion ( 32) du brûleur intérieur ( 14). 11. Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que les orifices de sortie d'air ( 20) du brûleur intérieur ( 14) sont décalés sur la périphérie par rapport aux orifices de sortie de gaz de combustion ( 32) du brûleur intérieur ( 14). 12. Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que les amenées de gaz de combustion latérales ( 36) sont décalées sur la périphérie par rapport aux orifices de sortie des gaz de combustion ( 32) du brûleur inté- rieur ( 14). 13. Four à cuve selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les amenées de gaz de combustion latérales ( 36) sont décalées sur la périphérie par rapport aux orifices de sortie d'air ( 20) du brûleur intérieur ( 14). 14 Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que le brûleur intérieur ( 14) comporte des orifices de sortie d'air ( 20) ainsi que des orifices de sortie de gaz de combustion ( 32). 15. Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait qu'il est prévu des amenées de gaz de combustion latérales ( 36). 16. Four à cuve selon la revendication 15, caractérisé par le fait que le tube à combustion est directement alimenté en gaz combustible et en air de combustion. 17 Four à cuve selon la revendication 15, caractérisé par des chambres de combustion ( 58) montées en amont, qui sont alimentées en combustible et en air de combustion. 18. Four à cuve selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'on amène aux chambres de combustion ( 58) direc- tement du combustible gazeux, ou brûlant facilement, de préfé- rence du combustible liquide tel que du fuel léger, ou l'ana- logue. 19. Four à cuve selon la revendication 17, caractérisé par le fait qu'on monte des tubes à combustion ( 60) avant les chambres de combustion ( 58) pour amener un combustible brûlant difficilement, de préférence solide. 20. Four à cuve selon l'une des revendications 15 à 20, caractérisé par le fait que la première canalisation annulaire ( 48) comporte une sortie d'air ( 50) pour l'air en excès. 21 Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que le gaz de combustion est amené à l'amenée de gaz de combustion ( 28) du brûleur intérieur ( 14), d'une part, et aux amenées latérales de gaz de combustion ( 36), d'autre part, à partir d' une troisième canalisation annulaire ( 56) commune, entourant l'enveloppe de four ( 10). 22. Four à cuve selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait qu'il est alimenté par des volets réglables.