Brevet FR2538522A1 — publié le 19840629

1. EXPOSE Certaines industries utilisent des fours rotatifs de calcination dons leurs process . On peut citer , par exemple , les industries de la choux , du platre , de l'alumine , du ciment , .. Celles ci ont pour coroctéristiques d'être de trés grosses consomnatrices d'énergie , à tel point que son cout peut représenter jusquà 50 % du cout de re vient de leur produit . 1.1. FONCTIONNEMENT D'UN FOUR ROTATIF Un four rototif est un cylindre métallique , dont lo longueur peut atteindre 30 à 40 mètres et le diamètre 3 mètres, qui tourne sur lui même selon son axe -. Il est disposé dans un plan oblique par rapport à l'horizontale . La motière première est déversée dans le four par son extrémité la plus haute ; les fumées issues d'un combustible fossile ( fuel , gaz , charbon ) sont injectées dans le four par l'outre extrémité . La rotation de celui ci sur lui même entroine le déplacement du produit vers sa partie bosse , les fumées circulent à contre courant . La température qui règne dons le four évolue entre 1 100 et- 1 400 0 C .Une trémie assuré le chargement en matières premières , qui sont réchauffées par les fumées issues du four L'air de combustion est parfois réchauffé par contoct avec le. produit sortant du four . Le four est isolé sur sa face interne par des bri ques réfractaires 1.2. INCONVENIENTS DU FOUR ROTATIF 1.2.1. Le four rototif gaspille beaucoup d'énergie , aux environs de 50 % de l'énergie consommée . En effet 30 % est évacué avec les fumées, dont la température de sortie atteint parfois 300 C et 20 % est perdu par rayonnement de la foce métallique extérieure du four , dont la tempéroturè varie entre 200 et 300 oC 1.2.2. L'énergie perdue avec les fumées est difficile ment récupérable, cor ces dernières sont trés chargées en poussière. 1.2.3. On ne peut pos isoler la foce extèrieure du four par la pose d'un isolant thermique , car la température du métal augmenterait dans des proportions telles que les coroctéristiques de résistance méconique de ce dernier seraient trés diminuées . Ce qui pourrait entrainer de groves détériorations . La température de fonctionnement de certains fours est d'ailleurs telle qu'il faut refroi dir leur face extèrieure Le dispositif objet de la présente demande de Brevet dtinentior. a pour caractéristique de diminuer notoirement les pertes thermiques mentionnées ci dessus 2.DISPOSITIF DE RECUPERATION D'ENERGIE DANS LES FOURS ROTATIFS DE CALCINATION Le dispositif comprend deux éléments( Schéma annexe 1 ), . D'abord un échangeur autonettoyant ( 1 Y dans lequel de l'air propre récupère une partie de l'énergie des fumées issues de la trémie ( 2 ) , en suite un capot isolont ( 3 ) entrourrant le four rotatif ( 4 ) dans lequel l'air préalablement réchauffé dons l'6chengeur se déploie de la portie houte vers la partie basse du cylindre en récupérant l'énergie perdue par royonnement . Cet air est ensuite utilisé comme air de combustion du combustible .L'air est transféré de l'échan geur ( 1 ) à l'intérieur du capotage ( 3 ) par une canslisation iso- lée ( 5 ) . Il est bien évident que dons l'ensemble formant le dispositif , si le capotage isolant est plus spécifique des fours rota tifs , l'échangeur est indépendant du type de four et peut être adapté sur n'importe quel four émettant des fumées polluées 2.1. DESCRIPTION DE L'ECHANGEUR AUTONETTOYANT POUR FLUIDES GAZEUX POLLUES ( Schémas annexes 2 , 3 , 4 Il s'agit d'un échangeur du type " à plaques " , dont ceIles ci sont placées dans un plon vertical .Il est composé d'une enveloppe isolée ( 1 a ) , dont la portie inférieure a la forme d'une trémie de récu pération. A l'intérieur de l'enveloppe on trouve un ensemble de lames métalliques creuses( 2 a ) dons lesquelles circule l'air propre à réchauffer ( fluide secondaire ) . Les fumées polluées( fluide primai re ) circulent à contre couront du fluide secondaire à l'intérieur de l'enveloppe et autour des lames creuse . L'enveloppe isolée ( 1 a est montée sur un cadre fixe ( 3 a ) par l'intermédiaire de joints antivibratils ( 4 o-) . L'enveloppe ( I a ) est équipée d'un vibreur électrique ou pneumatique ('5 a ) . Les lames creuses ( 2 o ) sont amovibles et fixées à la portie supèrieure de l'enveloppe ( 1 a ) par des vis .La partie inférieure des lames creuses est fixée dons un rail de fixation ( 6-o ) destiné à les maintenir dons une position fixe les unes par rapport aux outres . Lo partie supérieure de l'en veloppe est constitué d'un ensemble de cornières ( 7 a ) destinées à ossurer la rigidité de l'ensemble L'arrivée du fluide primaire se foit par une extrémité de la portie supérieure de l'enveloppe ou moyen d'un scs d'entrée ( 8 o ) fixé par vis à l'enveloppe . Ce sas est lui même en relotion por un monchon souple ( 9 a ) en 'toile d'amionte ou autre avec la canalisation ( 10 a ) d'arrivée du fluide primaire .On remorque que les cornières de rigidité 7-o sont supprimées dans la partie supèrieure de l'enve loppe incluse sous le sas d'entrée 8 a , afin de loisser posser le fluide primaire La sortie du fluide primaire se fait par la petite foce verticole de l'enveloppe 1 o , située à l'autre extrémité de cette dernière , au moyen d'un sos de sortie ( 11 a ) et d'un manchon souple ( 12 a ) en relation avec la canalisation d'extroction ( 13 a ) du fluide primaire . L'arrivée du fluide secondoire se fait par l'autre extrémité de la partie supèrieure de l'enveloppe 1 a au moyen d'un sos d'entrée ( 14 a ) et d'un manchon souple ( 15 o ) en jonction avec une canoli- sotion d'amenée ( 16 a ) . On remarque que la portie houte des lames creuses 2 a est évidée dans la partie supérieure de l'enveloppe 1 a incluse sous le sas d'entrée 14 a , afin de loisser le fluide secon doire pénétrer dans les lamelles creuses . La sortie du fluide secon daire se fait par la petite foce verticole de l'enveloppe , située à l'autre extrémité , au moyen d'un sas de sortie ( 17 a ). et d'un monchon souple ( 18 o ) en jonction avec la conduite isolée 5 de fluide secondaire . Ainsi le fluide secondoire , circulant à contre couront du fluide primaire , copte une partie de l'énergie contenue dons ce dernier .Par ailleurs le vibreur empèche que les poussières , con tenues dons le fluide primaire , ne se déposent à l'intèrieur de l'enveloppe 1 a , ou sur les foces extèrieures des lames creuses 2 a . Les poussières arrêtées dons l'échangeur sont regroupées dons la trémie de récupération , formée por-lo sous face de l'enveloppe et extraites par un sos ( 19 o ) . Cet échangeur a cependant ses limites techniques . En aucun cas la température de sortie du fluide primaire ne doit descendre au dessous de la tempéroture de condensation de la vapeur d'eou issue de la combustion qu'il contient .En effet cette vapeur d'eau condensée formerait avec les poussières un magma et porfois même un corps solide que.le vibreur serait impuissant à déta cher de l'enveloppe ou des lames creuses X On trouve donc, sur la ca nalisation 13 o de sortie du fluide primaire , une sonde thermique 20 a ) en relation avec un clopet motorisé, ( 21 o ) , situé sur la canalisation d'arrivée 16 a du fluidé secondoire , dont le rôle est de diminuer la quantité de fluide secondaire à réchauffer dès que la température enregistrée par la sonde thermique 20 o est inférieure à une température de consigne .Dans ces conditions la quantité d'énergie reçue par le fluide secondaire en provenonce du fluide. primaire se trouve diminuée et la température de sortie de ce dernier se re trouve à la température de consigne 2.2. CAPOTAGE DU FOUR DE CALCINATION ( Schéma annexe- 5 Les raisons pour lesquelles on ne peut isoler direptement le cylindre rotatif ont été évoquées ci dessus . A celles ci il convient d'ajou ter la nécessité de pouvoir vérifier de visu si le métol ne présente pas de point d'échauffement auquel correspondrait le décrochage de briques réfractaires , placées à l'intérieur du cylindre . Ce à quoi il convient de remédier rapidement .Le dispositif d'isolation selon la présente demonde de Brevet comprend donc un capotage fixe indépendant du cylindre et dont la face intérieure est composée par un iso lont haute températur Le capotoge 3 est en fait composé de plus sieurs éléments 3 a , 3 b , 3 c t séparés pardes galets ( 22'a ) de roulements sur lesquels le cylindre est posé , ainsi que par les supports de ces derniers .Choque élément du copotage est en jonction avec le suivant par un conduit isolé ( 23 o 3 , qui permet à l'air de passer d'un élément de capotage d l'autre .,'A-la sortie du dernier élément-on trouve unventilateur centrifuge ou une turbine de venti lot ion ( 24 à ) , qui envoit l'air réchauffé vers le four par une canalisation ( 25 Q ) -ou vers l'extérieur par une conolisotion ( 26 o ) .Un clapet à, commande électromécanique ( 27 a ) dirige l'air vers l'une ou l'autre des canalisations 25 a e-t- 26'a- de telle manière que seule la quantité exacte d'air nécessaire à la combustion soit renvoyée dons le four . Il se peut en effet que l'isolation réalisée selon le dispositif ci dessus , entroiné parfais des aug mentotions de température très élevées préjudiciables ou métal On a donc prévu à l'outre extrémité du capotage 3 une gaine d'orrivée. d'air frais ( 28 o ) , munie d'un clapet à commande électroméconique ( 29 a ), et d'un, ventilateur ( 39 a ) . Les 2 ventilateurs 24 a et 29 o , oinsi que les 2 clapets , sont actionnés par une régulation ( 31 o ) , qui ouvre les clapets et met en morche les ventiloteurs dès que la température enregistrée par des sondes thermiques ( 32 a en relation avec la régulation, dépasse une température de référence. On note aussi sur les capotoges isolants 3 a , 3 b , 3 c , une fenê tre logitudin-ale ( 33 a , 33 b , 33 c ) sur toute la longueur du ca potoge , qui permet d'observer le four rotatif à l'oeil nu REVENDICATIONS Dispositif destiné à récupérer l'énergie des fumées polluées des fours rotatifs de calcinotion, mais dont le premier élément ( 1 peut être adapté à n'importe quel type de four pouvu qu'il émette des fumées polluées 2 Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il com porte d'abord un échangeur à plaques , dont les plaques sont dans un plan verticol , dont l'enveloppe 1 a forme un sos de récupération dons sa partie basse et dont deux ploques entre lesquelles circule le fluide secondaire ( air neuf à ré-chauffer ) forment une lome métal lique creuse indépendonte 2 a 3 Dispositif selon les revendicotions 1 et 2 , coraçtérisé en ce que les poussières du fluide primaire , qui sont retenues par l'échangeur la tombent dåns la trémiede récupération d'ou elles sont récupérées par un sas 19 a grace à l'action d'un vibreur 5 a , qui les em pèche de se déposer sur les plaques 2 a de l'échangeur et qui les guide vers le sos 19 a 4 Dispositif selon les revendications 1 , 2 , 3 , caractérisé en ce que l'enveloppe 1 a de l'échangeur est montée sur un cadre 3 a par l'in -- termédiaire de joints antivibratils 4.0 , destinés à absorber les vibrations dues ou vibreur 5 a et en ce sue les entrées et sorties de fluide sont reliées aux canàlisations , qui amènent ou emmènent ces fluides par des joints souples 9 a 12a a ,-15 a, 18 a absorbont' les mêmes vibrations 5 Dispositif selon les revendications 1 , 2 , 3 et 4 , caractérisé en ce que les ploques formant lames mXtolliques 2 a sont amovibles et montées sùr rail 6 a assurant leur rigidité 6. Dispositif selon les revedicoti?ns 1 , 2, 3 , 4 et 5 , caractérisé en ce que la sortie de fluide primaire 13 a , comprend une sonde thermique 20 a en relation avec un clopet motorisé 21 a , situé sur l'arrivée du fluide secondaire et obstruant' plus ou moins l'arrivée du fluide secondoire , de telle manière que la température du fluide primaire ne soit pas inférieure à une température de référence 7 Descriptif selon les revendicotions 1 , 2, 3 , 4 , 5 , et 6 , carac- térisé en ce qu'il comprend un copotage isolant 3 , entourant le four rototif ,.mois indépendont de ce dernier . Le copotage est lui même divisé en sections indépendantes 3 a , 3 b , 3 c ... séparées par les galets de roulement 22 a du four et en relation les uns avec les au tres groce à des conduits isolés 23 a , 23 b , 23 c ., Ce capotage comprend une fenêtre longitudinole permettant d'observer le four à. l'oeil nu . 8 Dispositif selon les revendications 1 , 2 ,.3 , 4 , 5 , 6 et 7 , ca roctérisé en ce qu'il comporte un ventilateur d'extroction 24 o , un ventilateur d'air supplémentaire 30 a , 2 clapets 27 o et 29 a , des sondes thermiques 32 a et une régulation 31 o , permettont de foire varier le débit d'air circulant autour du four 4 en fonction de lo tempéroture de ce dernier