Brevet FR2545916A1 — publié le 19841116

La présente invention a pour objet une installation pour le traitement thermique de minéraux réduits en pou- dre dans laquelle le préchauffage, le traitement thermique proprement dit et le refroidissement des produits sont ef- fectués par échange de chaleur entre des courants de gaz et les produits en suspension dans ces derniers. Une telle installation est constituée par un four o les produits préalablement réchauffés sont traités en sus- pension dans un courant de gaz chauds produits par la com- bustion d'air et d'un combustible injecté dans le tour, et par deux groupes de séparateurs, généralement des cyclones à axe vertical, placés respectivement en amont et en aval du four et reliés entre eux et-au four par des conduites agencées de telle sorte que les gaz d'échappement du four passent successivement dans tous les cyclones d'un groupe tandis qu'un courant d'air traverse tous les cyclones de l'autre groupe avant de pénétrer dans le four o il est utilisé comme air de combustion Les échanges thermiques entre les produits à traiter et les gaz d'échappement du four, d'une part, et entre les produits traités et l'air, d'autre part, se font en partie dans les cyclones et en partie dans les conduites o les produits sont mis en sus- pension dans les gaz qui y circulent et entrainés jusqu'aux cyclones; dans ces derniers, les produits sont séparés du courant gazeux pour être remis en suspension dans une partie amont du circuit des gaz, de façon à réaliser glo- balement des échanges à contre-courant. Dans les installations connues de ce type, les cy- clones du premier groupe constituant le préchauffeur, le four et les cyclones du second groupe constituant le re- froidisseur sont superposés pour permettre le transfert des produits par gravité entre les étages successifs du préchauffeur et le four et entre le four et le refroidis- seur Cette disposition conduit à un ensemble de grande hauteur nécessitant une charpente support én forme de tour très importante et par conséquent coûteuse surtout lorsqu'il faut tenir compte des risques de séismes ou de vents forts dans le calcul de ces charpentes. 25459 16 -2- Pour remédier à cet inconvénient on a proposé de placer tous les cyclones, et éventuellement le four, au même niveau en les reliant par des conduites en U dont la partie coudée est située au-dessous du niveau de la pointe des cyclones Une telle installation a un encombrement au sol très important et comporte de grande longueurs de con- duite sans utilité pour les échanges thermiques qui se produisent, en dehors des cyclones, uniquement dans la par- tie ascendante des conduites de liaison en U. Le but de la présente invention est de réaliser une installation de ce type qui ait une faible hauteur et dont l'encombrement au sol ne soit pas supérieur à celui des installations en forme de tour classiques. L'installation objet de la présente invention est caractérisée en ce que le four et les deux cyclones situés immédiatement en amont et en aval, respectivement, de ce- lui-ci sont placés à un niveau inférieur tandis que les autres cyclones ou au moins certains d'entre eux sont pla- cés à un niveau supérieur. Par niveau inférieur, il faut entendre un niveau aussi bas que possible, et compatible avec l'évacuation des produits à la pointe des cyclones et l'entrée des gaz et/ou des produits à traiter dans le four ou leur évacuation lorsqu'elles s'effectuent par le bas du four. Etant donné que le four et les deux cyclones si- tués respectivement en amont et en aval de celui-ci sont briquetés ou garnis d'un béton réfractaire leur poids est élevé et en les plaçant à un niveau plus bas que dans les installations classiques on réduit notablement la hauteur et par conséquent le coût de la charpente qui les supporte. Les autres cyclones qui sont traversés par de l'air ou des gaz d'échappement du four à températures plus basses ne sont pas garnis d'un revêtement réfractaire et sont beau- coup plus légers On peut donc les placer à un niveau su- périeur et les supporter au moyen d'une superstructure légère prenant appui sur la charpente Ils peuvent aussi être montés sur la charpente si l'agencement du four et des cyclones amont et aval le permettent. De préférence, le dernier cyclone du refroidisseur sera situé à une hauteur suffisante pour permettre l'ali- mentation directe, par gravité, d'un refroidisseur complà- mentaire, d'un transporteur d'évacuation, d'un poste de chargement, etc. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront 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 le schéma d'une installation de cal- cination réalisée conformément à l'invention; La figure 2 est une vue en élévation de l'instal- lation; La figure 3 est une autre vue en élévation, suivant la flèche F de la figure 2, de cette installation, et La figure 4 est une vue de dessus de l'installation. L'installation représentée sur les dessins comprend un four de calcination en suspension 10, un premier groupe de cyclones 12, 14, 16, et un second groupe de cyclones 18, et 22. Les cyclones du premier groupe sont reliés entre eux et au four 10 par des conduites 24, 26 et 28 de telle sorte que les gaz d'échappement du four traversent succes- sivement les cyclones 12, 14 et 16, dans cet ordre,en pas- sant par ces conduites A la sortie du cyclone 16, les gaz aspirés par un ventilateur 30 traversent un filtre de dépoussiérage 32 et sont rejetés à l'atmosphère. Les cyclones du second groupe sont reliés entre eux et au four par des conduites 34, 36 et 38 de telle sorte que de l'air insufflé par un ventilateur 40 dans une conduite 42 reliée à l'entrée du cyclone 18 traverse suc- cessivement les trois cyclones de ce groupe avant de péné- trer dans le four o il est utilisé comme air de combus- tion pour brûler un combustible injecté par une tuyère 44. Un dispositif d'alimentation 46 permet d'introduire -4- les produits à traiter dans la conduite 28 o ils sont mis en suspension dans les gaz et entraînés jusqu'au cyclone 16. Dans celui-ci, les produits sont séparés des gaz et collec- tés dans sa partie inférieure d'o ils sont évacués par gravité au moyen d'un tuyau 48 reliant la pointe du cyclone à la conduite 26 Dans cette dernière, les produits sont remis en suspension dans les gaz et entraînés jusqu'au cyclone 14 Ils sont ensuite séparés du courant gazeux et dirigés vers la conduite 38 par un tuyau 50 L'air circu- lant dans la conduite 38 entraîne dans le four 10 les pro- duits qui ont ét;é réchauffés par les gaz d'échappement cir- culant dans -les conduites 26 et 28 et les cyclones 14 et 16 Dans le four, les produits sont maintenus en suspension dans le courant d'air et sont calcinés grâce à la chaleur fournie par la combustion de l'air et du combustible injec- té par la tuyère 44. Les gaz de combustion s'échappent à la partie infé- rieure du four, en entraînant les produits calcinés, et sont amenés par la conduite 24 dans le cyclone 12 Les produits calcinés séparés des gaz d'échappement dans le cyclone 12 sont introduits dans la conduite 36 au moyen d'un tuyau 52 reliant cette dernière à la pointe du cyclone 12, et passent successivement dans le cyclone 22, le tuyau 54, la conduite 34, le cyclone 20, le tuyau 56, la conduite 42 et le cyclone 18 Sur ce trajet, les produits calcinés rencontrent de l'air de plus en plus frais qui abaisse leur température A la sortie du cyclone 18, les produits calcinés peuvent subir un refroidissement supplémentaire dans un refroidisseur 58 et être ensuite dirigés vers des aires de stockage ou des postes de chargement. Conformément à l'invention, le four 10 et les cy- clones 12 et 22, qui sont revêtus d'un garnissage réfrac- taire parce qu'ils sont traversés par des gaz à haute tem- pérature et qui, par conséquent, sont très lourds, sont disposés à des niveaux aussi bas que possible pour ré- duire l'importance de la charpente quiles supporte Les positions-des cyclones 12 et 22 doivent être telles qu'el- les permettent l'écoulement par gravité des produits cal- 25459 1 6 -5- cinés dans les tuyaux 52 et 54,et le four 10 dont la sor- tie se trouve à l'extrémité inférieure doit être placé au-dessus du cyclone 12 pour réduire la longueur de la conduite 24. Comme on le voit sur les figures 2 à 4, les cy- clones 12 et 22 et le four 10 sont supportés-par une char- pente de faible hauteur 60 comprenant un plancher supé- rieur 62 et un plancher inférieur 64 Les cyclones 12 et 22 sont montés sur le plancher 64, tandis que le four est monté sur le plancher 62 Les cyclones 18 et 20 sont également montés sur le plancher 62, tandis que les cy- clones 14 et 16 sont montés sur une superstructure 66 fixée sur la charpente 60 Cette superstructure est beau- coup plus légère que la charpente car les cyclones 14 et 1 l qui sont traversés par des gaz déjà refroidis ne com- portent pas de garnissage réfractaire et sont donc rela- tivement légers. Cette disposition des cyclones et du four conduit à un ensemble très compact de faible hauteur et dont l'en- combrement au sol est très faible comme on peut s'en rendre compte sur les figures 2 à 4 Par rapport à une installa- tion classique avec cyclones et four superposés, le poids de la charpente est diminué d'environ 40 h La disposition décrite implique l'utilisation de conduites 34 et 36 en forme de U On pourrait supprimer ou du moins réduire la partie de ces conduites inutilisée pour les échanges ther- miques en plaçant les cyclones 18 et 20 à un niveau in- férieur. Pour pouvoir placer le dispositif d'alimentation 46 à faible hauteur, on a également donné une forme de U à la conduite 28 reliant les cyclones 14 et 16 Cette dis- position a également l'avantage de permettre un meilleur épuisement de la chaleur des gaz Mais elle n'est pas obligatoire et on pourrait s'en dispenser en plaçant l'alimentation à la partie supérieure de la chambre ou de la superstructure. De nombreuses modifications peuvent être apportées à la disposition décrite, notamment en fonction de la 6 - structure du four, sans sortir du cadre de l'invention Par exemple, si le four comporte une entrée à son extrémité inférieure et une sortie à son extrémité supérieure, les positions du four et du cyclone placé à la sortie pour- ront être inversées, le four étant disposé plus bas-ou au même niveau que le cyclone. -7- R E VE N D I C A T I O N S 1 Installation pour le traitement thermique au moyen de gaz de produits minéraux sous forme pulvérulente compor- tant une charpente, un four ( 10) o les produits sont traités en suspension dans un courant de gaz chauds produits par la combustion d'air et d'un combustible -et deux groupes de cyclones placés respectivement en amont et en aval du four et reliés entre eux et au four par des conduites agencées de telle sorte que les gaz d'échappement du four passent successivement dans tous les cyclones ( 12, 14, 16) d'un groupe tandis qu'un courant d'air traverse tous les cyclones ( 18, 20, 22) de l'autre groupe avant de pénétrer dans le four o il est utilisé comme air de combustion, les gaz d'échap- pement servant à chauffer les produits avant leur entrée dans le four et le courant d'air servant à refroidir les produits traités, caractérisée en ce que le four ( 10) et les deux cyclones ( 12, 22) situés respectivement im- médiatement en amont et immédiatement en aval du four sont placés à un niveau inférieur et supportés par la- dite charpente ( 60) tandis que certains au moins des autres cyclones ( 14, 16) sont placés à un niveau supé- rieur et supportés par une superstructure ( 66) fixée sur la charpente. 2 Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite charpente ( 60) comporte un plancher supé- rieur ( 62) et un plancher inférieur ( 64) et en ce que le four ( 10) est monté sur le plancher supérieur tandis que les cyclones ( 12, 22) situés respectivement immédia- tement en amont et immédiatement en aval du four sont montés sur le plancher inférieur. 3 Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les cyclones ( 18, 20) du second groupe sont montés sur le plancher supérieur, tandis que les cyclo- nes ( 14, 16) du premier groupe sont supportés par ladite superstructure ( 66).