Brevet FR2537710A1 — publié le 19840615

Ä 53771 O La présente invention concerne une structure d'entrée pour tambours rotatifs servant au traitement thermique de matières,comme par exemple pour des refroi- disseurs tubulaires, des fours tubulaires rotatifs, etc, se composant d'un carter disposé de façon stationnaire ou mobile, entourant une ouverture d'entrée du tambour rotatif et dans la zone inférieure duquel est disposée une goulotte pourvue d'un garnissage réfractaire et condui- sant jusqu'à l'ouverture d'entrée du tambour rotatif. De telles goulottes d'introduction de matière, par exemple dans des tambours de refroidissement qui sont placés en aval d'un four de calcination de klinker de ciment, sont soumises à une forte sollicitation mécani- que, abrasive et thermique, qui est associée à un enlève- ment progressif du garnissage réfractaire, notamment dans la zone de l'extrémité de décharge Cette usure est condi- tionnée en partie par la hauteur de chute d'assez gros morceaux de klinker de ciment qui sortent du four de calcination et qui parviennent dans le tambour de refroi- dissement Lorsque de cette manière l'épaisseur du garnis- sage réfractaire tombe en dessous d'une dimension minimale, il peut se produire, sous l'effet d'une augmentation des contraintes thermiques, des déformations permanente de l'enveloppe précitée de sorte que son remplacement est obligatoire. Un problème semblable se posant en ce qui concerne la protection de la zone de décharge de fours tubulaires rotatifs a été résolu par exemple par la dispo- sition de segments protecteurs refroidis par air, disposés sur des bras porteurs et qui sont reliés directement à l'extrémité de l'enveloppe du four -en formant de cette manière un anneau de décharge Les segments protecteurs empêchent non seulement une surcharge de l'extrémité propre- ment dite de l'enveloppe du four mais ils constituent simultanément également, par des bossages disposés sur eux et dirigés vers l'intérieur, une zone d'absorption de la poussée axiale engendrée par le garnissage du four tubulai- re rotatif De telles formes de réalisation de sorties de fours tubulaires rotatifs sont par exemples connues d'après le document " Zement-Kalk-Gips", N O 2/1975, page 57. Il est en outre connu de soutenir la goulotte d'entrée, disposée de façon stationnaire et revêtue d'un garnissage réfractaire, de fours tubulaires rotatifs, en amont desquels est par exemple disposé un échangeur de chaleur à cyclone, au moyen d'anneaux de retenue en briques qui sont orientés perpendiculairement à la direction d'écoulement de la matière, auquel cas il est prévu, dans la direction d'écoulement de la matière et à des distances d'espacement déterminées d'autres nervures soudées sur la surface périphérique métallique de la goulotte, orientées dans la même direction que les anneaux de retenue en briques précités et qui servent également à arrêter le garnissage. L'invention a pour but d'améliorer les formes connues de construction de la structure d'entrée de tambours rotatifs, qui sont alimentés en matière chaude, comme par exemple des refroidisseurs tubulaires, des fours tubulaires rotatifs en liaison avec des systèmes de préchauffage, de façon à augmenter la fiabilité de protection thermique, notamment de l'extrémité de décharge, et à augmenter ainsi la durée de service de telles parties d'installations Ce problème est résolu selon l'invention en ce que la goulotte comporte une enveloppe de préférence métallique qui est pourvue, dans sa zone extrême tournée vers le tambour rotatif, d'un collet à double paroi, dirigé vers l'intérieur, servant notamment à soutenir le garnissage et dont le volume intermédiaire est ouvert au moins en partie en direction du côté extérieur de la goulotte Cette construc- tion en forme de caisson creux de la zone d'obturation de l'enveloppe métallique offre la possibilité d'assurer dans cette zone un refroidissement particulier, ce qui empêche dans une large mesure, également lors de l'enlèvement de parties du garnissage réfractaire, une surcharge thermique de l'enveloppe et ce qui garantit en correspondance sa conservation de forme. Selon une autre caractéristique de l'inven- tion, le volume intermédiaire du collet à double paroi est 25377 1 È' divisé par des entretoises en chambres qui sont au moins en partie reliées entre elles La formation de chambres dans la zone du collet à double paroi sert à canaliser avec précision un agent de refroidissement, qui est introduit de cette manière en plusieurs endroits le long du collet et qui peut être évacué également en plusieurs endroits. L'intensité de l'action de refroidissement peut être contrô- lée ainsi de façon optimale. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le collet est composé de segments d'appui La division du collet en segments d'appui sert à simplifier les travaux d'entretien qui peuvent de cette manière être limités dans la zone qui est effectivement endommagée et qui doit ainsi être remplacée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la fig 1 est un schéma d'une installation à échangeur de chaleur et à four tubulaire rotatif pour la fabrication de klinker de ciment, constituant un cas d'application de la structure d'entrée conforme à l'invention, la fig 2 est une vue en élévation à échelle agrandie d'une partie désignée par II sur la fig 1, la fig 3 est une vue à échelle agrandie d'une partie désignée par III sur la fig 2, la fig 4 est une vue en élévation faite suivant la flèche IV de la fig 3, la fig 5 est une coupe faite suivant la ligne V-V de la fig 3, et la fig 6 est une vue en plan faite suivant la flèche VI de la fig 3. La figure 1 représente un four tubulaire rotatif 1 servant à la calcination de klinker de ciment, en amont duquel est installé un système de préchauffage 2, dans ce cas un échangeur de chaleur à cyclones et à quatre étages et en aval duquel est disposé un groupe de refroi- dissement 3 La matière brute à traiter pénètre dans la direction de la flèche 4 dans le système de préchauffage 2, elle passe successivement dans ses différents étages pour parvenir dans le four tubulaire rotatif 1 par l'intermé- diaire d'un carter d'entrée de four 5 Le système de pré- chauffage 2 est équipé d'un foyer, non représenté sur le dessin, de manière que la matière brute introduite dans le four tubulaire rotatif 1 soit non seulement préchauffée mais déjà partiellement calcinée La matière brute complè- tement calcinée et frittée dans le four tubulaire rotatif 1 est déchargée de celui-ci par l'intermédiaire de sa sortie 6 et, après avoir passé dans le groupe de refroidis- sement 3 dans la direction de la flèche 7, elle est soumise à un autre traitement, par exemple à un broyage de klinker. Simultanément de l'air s'écoule dans la direction de la flèche 8 au travers du groupe de refroidissement 3, du four tubulaire rotatif 1 et du système de préchauffage 2 à contre-courant par rapport aux matières brutes à traiter et il est finalement évacué au moyen d'un ventilateur 8 a. La matière brute sortant du système de préchauffage 2 et parvenant dans le carter d'entrée 5 du four se trouve à des températures élevées, notamment lorsqu'il se produit une calcination partielle dans la zone du système de préchauffage 2, de sorte qu'un garnissa- ge réfractaire 9 de la goulotte 10 du carter d'entrée du four, représenté sur la fig 2, est soumis à une forte sollicitation thermique et mécanique, notamment abrasive. La goulotte 10 est constituée par une enveloppe métallique 11 qui a le profil d'une surface conique sur laquelle est accroché d'une manière connue et appropriée le garnissage réfractaire 9. On a désigné par 12 et 12 ' des joints d'étan- chéité qui établissent une liaison étanche aux gaz entre le four tubulaire rotatif 1 et le carter immobile 5 d'entrée du four. L'obturation inférieure, située du côté four, de l'enveloppe 11 et par conséquent de la goulotte 10 constitue un collet à double paroi 13 dirigé vers l'inté- rieur et à peu près horizontalement, ce collet servant à arrêter le garnissage 9 dans cette zone et étant fixé d'une manière appropriée, qui va être décrite dans la suite en référence aux autres figures La matière dont se compose ce collet doit être d'une nature telle que, également dans le cas-d'un enlèvement partiel du garnissage réfractaire 9 dans cette zone de la goulotte 10,Jelle garantisse encore une résistance et une stabilité de forme suffisantes Dans ce but, le collet 13 peut être muni très avantageusement d'un guide d'air de refroidissement, comme cela va être décrit en détail dans la suite. Les figures 3 à 6 permettent de se rendre compte des différents éléments de la structure de collet 13 Celui-ci se compose, vers l'intérieur du four, de segments d'appui 14 placés l'un à côté de l'autre et qui sont emboîtés dans un dispositif de retenue 15 Les segments d'appui 14 sont agencés sous forme de corps profilés creux fermés du côté du four et ils sont constitués d'acier réfractaire moulé ou également de céramique armée Le dispositif de retenue 15 se compose d'une tôle de support 16 ayant la forme d'un segment de cylindre ainsi que d'une série de tôles de recouvrement 17, qui-sont disposées le long d'une ligne placée à distance et concentriquement par rapport à la tôle de support 16 Entre la tôle de support 16 et les tôles de recouvrement 17, il est prévu des entretoises 18, 18 ' s'étendant dans le volume inter- calaire existant entre les tôles précitées et qui consti- tuent à chaque fois par paires des bras porteurs 19 Les entretoises 18, 18 ' sont soudées-aussi bien sur la tôle de support 16 que sur les tôles de recouvrement 17 et elles s'étendent essentiellement à partir du bord extérieur 16 ' de la tôle de support 16 du côté du four au moins en partie jusque dans la zone des corps d'appui 14 Les entretoises 18, 18 ' peuvent de cette manière remplir la fonction de parois séparatrices par lesquelles différentes chambres sont formées le long du collet 13, en prolongeant ces entretoises 18, 18 ' jusque dans la zone de l'extrémité des segments d'appui 14 située côté four Ces chambres, qui peuvent être réunies en groupes, par un agencement 2537 01 O correspondant des entretoises 18, 18 ', en ce qui concerne l'admission ou la décharge d'un agent de refroidissement, constituent ainsi une structure permettant d'améliorer la protection thermique du collet 13 et par conséquent de la zone de décharge de la goulotte 10 Les chambres peuvent en outre être pourvues d'autres éléments pour canaliser un écoulement d'agents de refroidissement. Comme le montre en particulier la figure 5, le volume intercalaire subsistant entre respectivement deux bras porteurs 19, est en communication avec le volume extérieur par l'intermédiaire d'orifices en forme de trous oblongs 20 Aussi bien la tôle de support 16 que les tôles de recouvrement 17 sont soudées de leur côté sur l'enveloppe 11 de la goulotte 10 ou bien sur d'autres parties station- naires du carter 5 d'entrée du four. A chaque fois deux entretoises 18, 18 ' formant un bras porteur sont reliées, dans leur zone extrême située côté four, par une plaque rectangulaire 21 qui est fixée par soudage sur elles A chaque fois deux segments d'appui 14 mutuellement adjacents recouvrent en partie ces plaques 21 et s'appliquent alors sur des surfaces de soutien 22, 22 ' qui se prolongent, de chaque côté des entretoises 18, 18 ' jusqu'à la hauteur des bords supérieurs 19 ' des bras porteurs 19 Les segments d'appui 14 sont en outre appuyés sur la tôle de support 16 par l'intermédiaire d'un profilé plié respectif 23. Sur la plaque 21, il est prévu un bossage 24 contre lequel est appliqué un coin 25, avec coopération d'autres bossages 26-et 27 disposés sur le côté opposé au bossage 24 Les bossages 26 et 27 sont respectivement placés sur des segments d'appui mutuellement adjacents 140 Les segments d'appui 14 forment ainsi une structure solide qui est maintenue assemblée par des coins 25 et ils assu- rent, du côté du four, l'obturation du volume intercalaire existant entre la tôle de support 16 et les tôles de recou- vrement 17. Pour la fixation du garnissage 9 de la goulotte 10, les éléments d'appui 14 sont chacun pourvus d'un talon 28 Tous les bossages 24, 26 et 27 sont agencés en considérant la direction d'enfoncerment du coin 25 de manière à obtenir pour le coin 25 un guida- ge en queue d'aronde Les segments d'appui 14 sont de cette manière également arrêtés dans une direction perpendiculaire au plan de dessin de la figure 6. 2537 i 10 REVENDICATIONS i Structure d'entrée pour tambours rotatifs servant au traitement thermique de matières, comme par exemple pour des refroidisseurs tubulaires, des fours tubulaires rotatifs, etc, se composant d'un carter disposé de façon stationnaire ou mobile, entourant une ouverture d'entrée du tambour rotatif et dans la zone inférieure duquel est disposée une goulotte pourvue d'un garnissage réfractaire et conduisant jusqu'à l'ouverture d'entrée du tambour rotatif, caractérisée en ce que la goulotte ( 10) comporte une enveloppe ( 11) de préférence métallique, qui est pourvue, dans sa zone extrême tournée vers le tambour rotatif ( 1), d'un collet ( 13) dirigé vers l'intérieur, à double paroi, servant notamment à soutenir le garnissage ( 9) et dont le volume intercalaire est ouvert, au moins en partie, vers le côté extérieur de la goulotte ( 10). 2 Structure d'entrée selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe ( 11) a la forme d'une partie d'une surface conique ou bien a la forme d'une rigole. 3 Structure d'entrée selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisée en ce que le volume intermédiaire du collet à double paroi ( 13) est divisé par des entretoi- *ses ( 18, 18 ') en chambres qui sont reliées entre elles, au moins en partie. 4 Structure d'entrée selon l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que le collet ( 13) est composé de différents segments d'appui ( 14). Structure d'entrée selon la revendication 4, caractérisée en ce que les segments d'appui ( 14) sont installés sur un dispositif de retenue ( 15), qui est lui- même fixé sur l'enveloppe ( 11). 6 Structure d'entrée selon la revendication 5, caractérisée en ce que, pour assurer la fixation des segments d'appui ( 14) sur le dispositif de retenue ( 15), il est prévu des liaisons opérant par coincement ou par serrage. 7 Structure d'entrée selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une liaison opérant par coincement 2537 ? 1 t ou serrage se compose d'une plaque ( 21) reliant deux entretoises adjacentes ( 18, 18 '), fixée sur celles-ci et sur laquelle est disposé au moins un élément de fixation qui est relié par conjugaison de formes par l'intermédiaire d'un coin ( 25) avec d'autres éléments de fixation disposés sur au moins un segment d'appui ( 14). 8 Structure d'entrée selon l'une des revendica- tions 1 à 7, caractérisée en ce que les segments d'appui ( 14) se composent d'acier réfractaire moulé ou de-céramique armée - 9 Structure d'entrée selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif de retenue ( 15) se compose d'une tôle de support ( 16)ayant la forme d'un segment de cylindre et en regard de laquelle sont disposées à distance des tôles de recouvrement ( 17) placées le long d'une ligne concentrique. Structure d'entrée selon l'une des revendica- tions 1 à 9, caractérisée en ce que les segments d'appui ( 14) sont agencés sous forme de corps profilés creux fermés du côté du tambour rotatif et qui sont emmanchés sur le dispositif de retenue ( 15). 11 Structure d'entrée selon l'une des revendica- tions 9 ou 10, caractérisée en ce que les entretoises ( 18, 18 ') sont disposées entre la tôle de support ( 16) et les tôles de recouvrement ( 17) en couvrant dans une direction radiale leur intervalle d'espacement en relation avec la courbure de la tôle de support ( 16). 12 Structure d'entrée selon la revendication 11, caractérisée en ce que les entretoises ( 189 18 ') s'étendent, à partir d'un bord extérieur ( 16 ') de la tôle de support ( 16), du côté du four, au moins en partie jusque dans la zone des segments d'appui ( 14).