Brevet FR2519128A1 — publié le 19830701

La présente invention concerne un dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre tels que ciment et alumine, équipé plus particulièrement d'un four à lit fluidisé et d'un système de réglage de la dimension des particules. Dans un four à lit fluidisé à haute température, le matériau en poudre présente une cohésion croissante de telle sorte qu'un réglage de la dimension des particules est nécessaire pour obtenir un fonctionnement stable. Habituellement lorsqu'un four à lit fluidisé fonc- tionne indépendemment, la dimension des particules est réglable facilement par ajustement de la vitesse du flux d'air ou de l'épaisseur de lit fluidisé dans le lit fluidisé. Mais, dans les procédés comprenant un refroidisseur accouplé directement au four à lit fluidisé, un ajustement de la vitesse du flux d'air ou de l'épaisseur du lit fluidisé entraine une modification de la récupération de chaleur ou de la température du refroidisseur, entrainant une variation de température du four ou du refroidisseur et perturbant ainsi la stabilité du fonctionnement, de sorte qu'il est difficile de régler la dimension des particules. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de cuisson de matériaux en poudre pouvant régler la dimension des particules, indépendemment des variations de température du four et du refroidisseur, dans un système com- prenant un four et un refroidisseur accouplés directement, et assurant un fonctionnement stable à la fois dans le four et dans le refroidisseur. Le dispositif pour-la cuisson des matériaux en poudre conforme à l'invention comprend un four à lit fluidisé pour la cuisson des matériaux en poudre, un refroidisseur à air situé à la partie la plus basse du four pour le refroidissement par air du clinker à haute température cuit dans le dit four, et une colonne de descente du clinker reliant le fond du dit four au dit refroidisseur, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tubes d'échappement du refroidisseur, chacun ayant son extrémité la plus basse reliée au dit refroidisseur et son extrémité la plus haute reliée à la partie médiane de la dite colonne de descente du clinker, les positions des jonc- tions des extrémités supérieures des tubes d'échappement du dit refroidisseur à la colonne de descente du clinker pouvant varier -2519128 verticalement pour former une pluralité de zones de séparation, à vitesses d'air différentes, en série dans ladite colonne de descente du clinker. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après en référence aux figures annexées. La figure I représente un four ( 1) a lit fluidisé pour cuisson des matériaux en poudre tels que ciment ou alu- mine; un refroidisseur à air ( 2) pour refroidir le clinker à haute température cuit dans le dit four ( 1); une colonne de descente ( 3) du clinker reliant le fond du four ( 1) au refroidisseur ( 2); une alimentation rotative ( 4) située dans la partie la plus basse de la colonne, pour alimenter au fur et à mesure et en quantité suffisante à chaque fois, le dit refroidisseur ( 2) en clinker de la dite colonne ( 2), agissant en barrière de gaz, une alimentation ( 5) de matériau en poudre fixée au dit four ( 1); un brûleur ( 6) de four, un tube d'échap- pement ( 7), une turbine ( 8) pour envoyer l'air dans le refroi- disseur ( 2); un dispositif ( 9) d'évacuation du clinker pour évacuer le clinker froid du dit refroidisseur; un premier tube ( 10) d'échappement du refroidisseur dont l'extrémité la plus basse est reliée au refroidisseur ( 2) et l'extrémité la plus haute est reliée à la partie médiane de la colonne de descente ( 3), et un deuxième tube (Il) d'échappement du re- froidisseur dont l'extrémité la plus basse est reliée au re- froidisseur ( 2) et l'extrémité la plus haute est reliée de façon analogue à la colonne de descente ( 3) Dans ce mode de réalisation, la jonction de l'extrémité la plus haute du premier tube ( 10) d'échappement du refroidisseur à la colonne de descente ( 3) du clinker est située au dessus de la jonction de l'extrémité la plus haute du second tube ( 11) d'échappement du refroidisseur à la colonne de descente ( 3) du clinker. Une première vanne ( 12) de réglage du flux d'air est disposée dans la partie médiane du dit premier tube ( 10) d'échappement du refroidisseur. Une deuxième vanne de réglage du flux d'air est dis- posée dans la partie médiane du dit second tube ( 11) d'échappe- ment du refroidisseur; et les références ( 14) et ( 15) désignent respectivement les première et deuxième zone de séparation de la dite conduite ( 3) de décharge. Selon le mode de réalisation du dispositif de cuisson 3 2519128 pour matériaux en poudre représenté à la figure 1, la grande chaleur dégagée par le refroidisseur ( 2) est utilisée pour l'air de fluidisation et l'air de combustion nécessaires pour le four à lit fluidisé ( 1) L'air de refroidissement comprimé par la turbine ( 8) est chauffé tandis qu'il refroidit le clin- ker à haute température à l'intérieur du refroidisseur ( 2) et l'air extrait du refroidisseur ( 2) s'écoule dans les premier et second tubes ( 10) et ( 11) d'échappement du refroidisseur disposés en parallèle et s'élève à travers la conduite de décharge ( 3) du clinker, dans le four à lit fluidisé ( 1). Ainsi, dans la colonne de descente ( 3) du clinker, le dégagement de chaleur se présente comme un courant ascen- dant, de sorte que, lorsque le clinker cuit dans le four à lit fluidisé ( 1) tombe dans la colonne ( 3), il est séparé par le courant ascendant, ainsi la colonne ( 3) de descente du clinker est utilisée comme séparateur. Ensuite, la jonction de l'extrémité la plus haute du dit tube ( 10) à la dite conduite ( 3) est situ Seau dessus de la jonction de l'extrémité la plus haute du dit tube ( 11) à la dite conduite ( 3) de sorte que le flux d'air de la deu- xième zone de séparation ( 15) est celui du tube ( 11) mais le flux d'air dans la première zone de séparation ( 14) est la somme des flux d'air dans les dits tubes ( 10) et ( 11). En conséquence, le courant ascendant dans la pre- mière zone de séparation est supérieur à celui de la deuxième zone de séparation ( 15). En outre par exemple, le flux d'air fourni par le tube ( 11) à la deuxième zone de séparation ( 15) est réglé au moyen de la vanne ( 13) de réglage du second flux d'air, de telle sorte que la vitesse du flux d'air dans la seconde zone de séparation ( 15) est amenée à la vitesse minimum de fluidi- sation pour laquelle les particules cibles sont fluidisées, et, en ce qui concerne le dit flux d'air du tube ( 10), le flux d'air fourni par ce dernier à la première zone de S 9 pa- ration ( 14) est réglé au moyen de la vanne ( 12) de telle sorte que la vitesse du flux d'air dans la première zone de sépara- tion ( 14) est légèrement inférieure à la vitesse finale des particules cibles. Par conséquent, les particules du lit fluidisé dans le four à lit fluidisé ( 1) tombent d'abord dans la première zone de séparation ( 14) o l'air provenant du tube ( 10) passe transversalement au travers des groupes de particules pour diffuser les particules, tandis que la plus grande partie des particules les plus fines parmi les particules cibles à séparer est transportée à nouveau dans le four ( 1) par le courant ascendant. Maintenant, la vitesse du flux ascendant dans la première zone de séparation est inférieure à la vitesse finale des particules cibles de telle sorte que, ici, la première séparation est effectuée Simultanément quelques unes des particules les plus fines tombent dans la deuxième zone de séparation ( 15) avec les particules cibles, mais ici elles sont portées par le courant ascendant réglé à la vitesse minimum de fluidisation et sont ainsi séparées parfaitement des particules cibles et sont soulevées jusque dans la pre- mière zone de séparation ( 14) et ensuite dans le four à lit fluidisé ( 1). De ce fait, la seconde séparation est effectuée dans la seconde zone de séparation ( 15). Ainsi, après une telle séparation, les particules cibles sont aptes à alimenter le refroidisseur ( 2). Ici, si la section transversale de la dite colonne de descente ( 3), les tubes d'échappement ( 10) et ( 11) et la puissance de la turbine ( 8) sont tels que le flux d'air né- cessaire dans le four à lit fluidisé ( 1) remplit les condi- tions de vitesses de flux d'air dans les zones ( 14) et ( 15), il n'est pas nécessaire d'installer les vannes ( 12) et ( 13). La figure 2 montre un second mode de réalisation de l'invention Ce mode de réalisation se distingue du premier mode de réalisation seulement par le fait qu'il comporte une colonne de trop plein ( 16) et une alimentation rotative ( 17) présentant une caractéristique de barrière aux gaz, non dé- crite ici. La figure 3 montre un troisième mode de réalisation de la présente invention Il comporte une boite à vent ( 18) dans le four à lit fluidisé ( 1) Cette boite à vent ( 18) est reliée au refroidisseur ( 2) par un troisième tube d'échappe- ment ( 19) comportant dans sa partie médiane une troisième vanne de réglage du flux d'air ( 20). L'effet de séparation obtenu avec ce troisième mode de réalisation ou avec le second sont identiques mais l'air pénétrant dans le four fluidisé est la somme des courants ascendants de la colonne de descente ( 3) du clinker et du flux d'air dans le dit tube d'échappement ( 19). La figure 4 présente un quatrième mode de réalisation de la présente invention Il se différencie uniquement du troisième mode de réalisation en ce qu'il comporte en plus la colonne de trop plein ( 16) et l'alimentation rotative ( 17), présentant une caractéristique de barrière aux gaz et en ce que la section transversale de cette portion de la colonne de descente ( 3) du clinker formant la deuxième zone de séparation ( 15) est de plus grande dimension que celle formant la première zone de séparation ( 14). Ainsi, conformément à la présente invention, on propose un dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre présentant une pluralité de tubes d'échappement du refroi- disseur, ayant chacun l'extrémité supérieure reliée à la partie médiane de la colonne de descente ( 3) du clinker disposée entre le fond du four fluidisé et le refroidisseur de clinker. Ces tubes d'échappement du refroidisseur dont les extrémités supérieures sont reliées à la dite colonne de descente du clinker en des points différents, sont tels qu'une pluralité de zones de séparation et de vitesse de flux d'air différentes se forment en série dans la dite conduite de descente du clinker et tels que la dite colonne se comporte comme un séparateur, sous le flux d'air constant utilisé dans le four à lit fluidisé, permettant le réglage de la taille des particules à séparer selon une gamme assez large, avec une vitesse de flux d'air et une épaisseur de lit fluidisé dans le four restant constantes pour assurer des fonctionnements stables à la fois dans le four à lit fluidisé et dans le refroidisseur de clinker. En outre, la séparation est réalisée par l'air d'échappement du refroidisseur et produit différents effets y compris une bonne récupération de chaleur et une faible in- cidence sur la température du four à lit fluidisé, même si il y a des modifications plus ou moins importantes du flux d'air f 2519128. REVENDICATIONS. - 1 Dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre -comprenant un four à lit fluidisé pour la cuisson des maté- riaux en poudre, un refroidisseur ( 2) à air situé à la partie la plus basse du four ( 1) pour le refroidissement par air du clinker à haute température cuit dans le dit four, et une colonne de descente du clinker ( 3) reliant le fond du dit four au dit refroidisseur caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tubes d'échappement du refroidisseur, chacun ayant son extrémité la plus basse reliée au dit refroidisseur ( 2) et son extrémité la plus haute reliée à la partie médiane de la dite colonne de descente du clinker, les positions des jonctions des extrémités supérieures des tubes d'échappement du dit refroidisseur à la colonne de descente du clinker pou- vant varier verticalement pour former une pluralité de zones de séparation à vitesses d'air différentes en série dans la dite colonne de descente du clinker ( 3). 2 Dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une boite à vent dans le four à lit fluidisé, la dite boite à vent étant reliée au refroidisseur par un tube d'échap- pement supplémentaire ( 19). 3 Dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre selon l'une quelconque des revendications I et 2, caractérisé en ce que la section transversale de la colonne de descente ( 3) du clinker est plus grande dans la zone de séparation la plus -basse que dans la zone de séparation la plus haute. 4 Dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une conduite de trop plein ( 16) reliée au four à lit fluidisé. Dispositif pour la cuisson de matériaux en poudre selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une conduite de trop plein ( 16) reliée au four à lit fluidise, -