Brevet FR2552215A2 — publié le 19850322

FR 2552215 A2 19850322 FR 8414037 A 19840913 La présente invention est une addition à la demande de brevet principale N 84 11852 déposée le 26 juillet 1984, concernant un procédé et une installation de cuisson de matière à grains fins, notamment pour former 5 du clinker de ciment, la matière étant thermiquement prétraitée dans une zone de préchauffage sous forme de courants séparés et sensiblement parallèles dans des voies séparées de préchauffage, étant ensuite cuite dans une zone de formation de clinker pour constituer du clinker qui est refroidi 10 dans une zone de refroidissement, une des voies de préchauffage étant traversée par le courant de gaz effluent provenant de la zone de formation de clinker tandis que l'autre voie de préchauffage est traversée essentiellement par le courant de gaz de réaction provenant d'une zone de 15 calcination alimentée avec de l'air chaud sortant de la zone de refroidissement, du combustible et de la matière, le courant de matière préchauffée dans le courant de gaz sortant de la zone a clinker étant divisé dans la région de la zone de préchauffageen deux courants partiels dont l'un est renvoyé dans le courant de gaz sortant de la zone à clinker tandis que l'autre courant partiel est introduit dans la zone de calcination du courant parallèle de matière. Dans des procédés et installations du type 25 défini ci-dessus, de l'air sortant du refroidisseur et du gaz sortant du four sont utilisés dans deux voies de préchauffage séparées, auquel cas il est prévu au moins dans une desdites voies de préchauffage, en aval des étages d'échange de chaleur à cyclones en considérant la direction 30 du courant de matières un calcinateur qui est alimenté en air de combustion provenant du refroidisseur, en farine brute préchauffée et en combustible. La voie parallèle, reliée au conduit de sortie de gaz du four a clinkercorrespond à un prés chauffeur classique, par exemple un prôchauffeur à cyclones a quatre étages, De la farine brute est répartie dans les di ffrentes voies de préchauffage à peu près proportionnellement aux quantités de gaz les traversant, la voie contenant le calcinateur recevant par exemple environ % de la quantité de farine tandis que la voie contenant le four en reçoit environ 40 %. Des procédés et installations de ce type sont conçus et utilisés conformément à l'état actuel de la technique, dans la plupart des cas, de manière que les courants de farine provenant des deux voies de préchauffage se rejoignent dans le calcinateur Dans la zone d'entrée de la farine, on introduit dans le calcinateur du combustible 10 en une quantité telle qu'il se produise environ 80 à 90 % de désacidification Le gaz effluent et la farine désacidifiée sont séparés dans un étage séparateur placé en aval du calcinateur et la matière calcinée est transportée jusqu'à l'entrée du four tubulaire rotatif. Un avantage d'une telle structure consiste dans la canalisation séparée du gaz qui permet de régler séparément les deux voies de préchauffage et de modifier la capacité dans un large domaine. On a cependant rencontré une dif:iculté 20 en ce qui concerne l'adaptation relative optimale des taux de pràcalcination des deux voies Cette difficulté d résulté du fait qu'il pénètre dans la voie de préchauffage chauffée avec le gaz provenant du réacteur à clinker, lors de la formation d'un circuit de poussières, des fractions de matière pulvérulente qui a déjà été désacidifiée complètement De telles fractions de matière passant de la voie de préchauffage dans la zone de calcination possèdent ainsi un plus haut degré de désacidification que des fractions de matière provenant du calcinateur Pour éviter une cuisson 30 excessive, avec l'inconvénient de formation de dépôts dans la zone de calcination, il n'a par conséquent pas été possible d'introduire dans la zone de calcination la quantité de combustible qui aurait été nécessaire pour obtenir une désacidification aussi poussée que possible de toutes 35 les fractions de matière qui doivent être pré-traitées thermiquement dans la voie de préchauffage recevant l'air provenant du refroidisseur. Cette difficulté est encore amplifiée dans des installations qui ont été conçues initialement avec seulement une voie de préchauffage et dans lesquelles la capacité prévue initialement a dû être considérablement augmentée par installation ultérieure d'une seconde voie de préchauffage pourvue d'un dispositif de calcination. Dans la demande de brevet principale, on a décrit un moyen technique pour remédier aux difficultés précitées lors de la cuisson de ciment dans une installation 10 de cuisson de ciment équipée initialement ou ultérieurement d'une installation de préchauffage à deux voies et notamment pour adapter mutuellement de façon optimale les taux de précalcination des deux voies Ainsi on a amélioré les procédés des installations du type défini ci-dessus déjà 15 suffisamment pour que, en évitant une cuisson excessive et/ou une formation de dépôts, on obtienne un degré de désacidification, pouvant être réglé d'une façon aussi uniforme que possible, des courant de matière prétraités thermiquement et précalcinés dans les deux voies parallèles 20 de préchauffage avant leur introduction dans le réacteur à clinker. On a obtenu ainsi également très avantageusement que, pour augmenter le degré de désacidification dans la voie de préchauffage parcourue par le courant de gaz pro25 venant du iéacteur à clinker, on puisse se passer d'une addition de combustible, en évitant ainsi le risque d'émission de CO dans le gaz effluent. La présente invention a pour but de perfectionner encore une installation conforme à la demande de 30 brevet principale de manière à obtenir, en particulier en éliminant les difficultés et les limitations encore existantes, une adaptation aussi souple que possible du mode opératoire à différents comportements de désacidification de la farine brute en fonction,de la finesse et du degré d'agglomération. 35 Ce problème est résolu en ce qu'un conduit partant du conduit de gaz effluent de 15 ensemble à clinker dêbouche dans l'ensemble de réaction, agencé essentiellement sous forme d'une fosse verticale de réaction comportant une boucle tubulaire recourbée vers le bas à partir de sa partie supérieure, dans la zone de l'appendice de la boucle tubulaire en considérant la direction du gaz. Grâce à la disposition de ce conduit, on obtient d'une part avantageusement, pour le courant partiel en suspension qui est dérivé dans ce conduit, un plus long temps de séjour des particules de farine entraînées par ce courant Ainsi le degré de calcination de cette fraction de matière solide est augmentée D'autre part le cyclone sépa10 rateur placé en aval du point de dérivation du tube est soulagé et en conséquence le rendement de séparation est amélioré, de même que la chute de température dans le cyclone échangeur de chaleur branché en aval est légèrement augmentée. En outre on obtient une égalisation des cou15 rants de gaz dans les deux voies parallèles de préchauffage. Il est ainsi possible le cas échéant d'adapter mutuellement les ventilateurs de gaz effluent et de réduire ainsi les frais d'investissement et d'exploitation Enfin le conduit de liaison permet, grâce à la possibilité d'une égalisation des quantités de gaz passant dans les deux voies de préchauffage, une adaptation plus précise du processus de cuisson aux différents -processus de désacidification dela farine brute en fonction de la finesse et du degré d'agglomération. Selon un mode de réalisation, il est prévu dans le conduit un tiroir de régulation Il est ainsi possible d'effectuer, si nécessaire, une adaptation des pertes de charge dans le conduit. En outre il est prévu de disposer le cas 30 échéant additionnellement un conduit de liaison entre le carter d'entrée du four et l'extrémité inférieure de la fosse de réaction et de l'équiper d'un tiroir de régulation. Dans le cas d'une très faible concentration en substances nocives dans le gaz sortant du four, il est possible d'effectuer également avec ce conduit une adaptation avantageuse des quantités, des températures et des compositions des courants parallèles de gaz. En outre, pour éviter des pertes thermiques dans le gaz effluent, il est prévu que la voie de pré- chauffage dans laquelle est disposée la fosse de réaction soit pourvue de cinq cyclones échangeurs de chaleur branchés en série. Avantageusement, on réduit la température du gaz effluent au moyen du cinquième cyclone échangeur de chaleur suffisamment (d'environ 50 à 60 C) pour que les températures de gaz dans les deux voies de préchauffage soient approximativement égales. Enfin, selon un autre mode avantageux de 10 réalisation de l'invention, il est prévu dans chacune des parties de conduit reliant les deux cyclones échangeurs de chaleur placés complètement en haut des buses d'injection d'eau qui sont placées, en considérant la direction d'écoulement du gaz, en aval des zones d'introduction de matière. 15 Au moyen de ces buses d'injection d'eau de type connu, on assure le conditionnement du gaz effluent pour l'électrofiltre branché en aval. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence au dessin unique annexé qui représente schématiquement un exemple de réalisation de l'installation pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention. Comme le montre le dessin, l'installation de 25 traitement thermique d'une matière à grains fins se compose de deux voies d'échange de chaleur A et B par mise en suspension dans les gaz, qui sont disposées en parallèle. La voie d'échange de chaleur A, qui est reliée au conduit de sortie de gaz 1 d'un four tubulaire rotatif 2 servant de 30 groupe de production de clinker, comporte quatre étages à cyclones 3, 4, 5 et 6 L'étage séparateur à cyclone 3 placé complètement en haut est agencé sous forime d'un séparateur à double cyclone Un dispositif 7 sert a introduire de la farine brute dans le conduit de gaz 8 35 reliant l'étage à cyclone 4 avec l'étage à cyclone 3. La voie d'échange de chaleur B comporte des étages à cyclones 9 ', 9 '10, 11 et 12 o L'étage à cyclone 9 ' place la voie de réaction 13 'de l'air chaud et chargé en poussiroe provenant d'un refroidisseur de clinker, non repré15 senté sur les dessins. Additionnellement, on peut prévoir un conduit 16 pour établir une liaison avec le conduit de gaz effluent 1 du four tubulaire rotatif 2 Ce conduit est avantageusement équipé d'une résistance réglable se présentant sous 20 la forme d'un tiroir de régulation 30 Il est ainsi possible, notamment dans le cas d'une teneur particulièrement faible en substances nocives, de transférer le gaz de combustion provenant du four tubulaire rotatif 2 dans la partie inférieure de la fosse de réaction 13, d'adapter les quantités de gaz entre les deux voies de préchauffage A et B et d'augmenter la température du gaz de réaction. Dans le cas d'une assez forte proportion en substances nocives dans le gaz sortant du four tubulaire rotatif 2, on utilise alors le conduit de liaison 13 ' prévu 30 conformément à l'invention, et notamment pour adapter les quantités de gaz Le fait que ce conduit 16 ' débouche dans la zone extrême du four tubulaire rotatif 2 est avantageux, dans le cas d'une assez forte proportion de substances nocives dans le gaz sortant du four tubulaire 35 rotatif, pour la raison que dans cette zone la réaction de désacidification ne peut plus être altérée par les substances nocives. Le conduit 16 ' part du conduit de gaz effluent 1 entre le four tubulaire rotatif 2 et le cyclone échangeur de chaleur 6 placé complètement en bas dans la voie de préchauffage A, au-dessus de l'embouchure du conduit d'arrivée de farine 21 Il est également prévu dans ce conduit, pour une adaptation des résistances et pour un réglage de quantités prédéterminées de gaz, un tiroir de régulation 30 '. Dans la zone inférieure 18 de la fosse de réaction 13 débouche un conduit de matière 14 partant de 10 l'étage séparateur à cyclone 11 Directement dans la zone de cette embouchure, il est prévu un dispositif 19 d'alimentation en combustible En dessous de l'avant-dernier étage séparateur à cyclone 5 de la voie d'échange de chaleur A, il est prévu un aiguillage de matière 20 duquel partent deux conduits de matière 21 et 22 Ceux-ci reçoivent respectivement les courants partiels de matière qui sont formés par l'aiguillage 20 Le conduit de matière 21 canalise un des courants partiels provenant de l'aiguillage 20 jusque dans le conduit de gaz effluent 1, o la matière introduite est séparée d'une manière connue du gaz provenant du four tubulaire rotatif pour former un nuage de poussières volantes de façon à être pr 6 calcinée par échange direct de chaleur avec le gaz, la matière étant ensuite à nouveau séparée du courant de gaz dans l'étage séparateur 25 à cyclone 6 placé complètement en bas et étant introduite au moyen du conduit 23 dans la chambre d'entrée 24 du four tubulaire rotatif 2 Le conduit de matière 22 partant également de l'aiguillage 20 débouche par contre dans la zone inférieure 18 de la voie de réaction du four tubulaire 30 rotatif 2, et notamment avantageusement en regard de la zone d'embouchure du conduit de matière 14 Les courants de matière introduits au moyen des conduits 22 et 14 dans la voie de réaction du four tubulaire rotatif 2 sont mis en turbulence, dans le courant de gaz ascendant qui contient 35 principalement de l'air tertiaire, avec du combustible provenant du dispositif d'alimentation en combustible 19 et ils réagissent en suspension avec du combustible et du gaz A des temrpératures de l'ordre d'environ 9000 C, la chaleur dégagée est convertie en travail de désacidification. En réglant la quantité de combustible ajouté, la température d'entrée de matière, le temps de séjour et la pression partielle de CO 2, on obtient alors le degré prévu de désacidi5 fication, par exemple au bout d'un temps de réaction d'approximativement 2 à 4 secondes Dans chacune des parties de conduit 8 ou 8 ' reliant les deux cyclones échangeurs de chaleur 3 et 4, placés complètement en haut, de la voie de préchauffage A, ou bien 9 et 9 ' de la voie de préchauffage 10 B, il est prévu un dispositif 31, 31 ' d'injection d'eau et place, en considérant la direction d'écoulement du gaz, en aval des zones d'introduction de matière 7 ou 7 ' au même niveau Ainsi il se produit le cas échéant une diminution de la température du gaz effluent et le gaz est conditionné 15 en vue d'une meilleure séparation dans un électrofiltre branché en aval et non représenté. En ce qui concerne le fonctionnement de l'installation de cuisson, on se référera, pour éviter des répétitions, à la description donnée dans la demande de brevet 20 principal. Grâce à la meilleure conception et au perfectionnement obtenu présentement, notamment en ce qui concerne la technique de régulation, il est possible d'adapter d'une manière plus souple les paramètres de l'installation à dif25 férentes qualités de farine brute, comme par exemple au comportement à l'agglomération et à la calcination, et d'obtenir ainsi un mode optimal de fonctionnement de l'installation. En outre la disposition du conduit de liai30 son 16 ' permet de mieux commander les courants parallèles de gaz passant dans les voies de préchauffage A et B en ce qui concerne les quantités, les températures et les'compositions Il est ainsi possible d'adapter les puissances des ventilateurs de gaz effluent 17 et 17 ', avec l'avantage 35 que ceuxci peuvent être également identiques le cas échéant. On obtient ainsi une réduction supplémentaire des frais d'investissement et de stocks de pièces de rechange. Grâce au plus long temps de séjour du courant partiel en suspension dérivé dans le conduit de liaison 16 ', on obtient en outre avantageusement un plus haut degré de calcination de la fraction de matières solides passant dans celui-ci et l'étage à cyclone 6 de la voie d'échange de chaleur A est au raoins partiellement soulagé. REVENDICATIONS 1. Installation de cuisson d'une matière à grains fins, notamment pour former du clinker de ciment, comportant au moins deux voies de préchauffage séparées et essentiellement parallèles, dont l'une est reliée au conduit de sortie de gaz d'un ensemble à clinker tandis que l'autre est équipée d'un ensemble de réaction servant à la calcination de la matière chauffée et reliée à un conduit d'air chaud de combustion provenant d'un ensemble de refroidissement, en étant parcourue essentiellement par un courant 10 de gaz de réaction provenant de la-zone de calcination alimentée en air de combustion chaud, en combustible et en matière, et dans laquelle il est prévu dans la zone de la voie de préchauffage reliée au conduit de gaz effluent un dispositif pour diviser le courant de matière et à partir duquel un premier conduit aboutit au conduit de gaz effluent et un second conduit aboutit à l'ensemble de réaction, conformément à la revendication I de-la demande de brevet principal N 84 11852 déposée le 26 juillet 1984, caractérisée en ce qu'un conduit 16 ' partant du conduit 20 de gaz effluent 1 de l'ensemble a clinker 2 débouche dans l'ensemble de réaction agencé essentiellement sous forme d'une fosse verticale de réaction 13 comportant une boucle tubulaire 13 ' recourbée vers le bas à partir de sa partie supérieure, dans la zone d'appendice de la boucle 25 tubulaire 13 ' en considérant la direction d'écoulement du gaz. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le conduit 16 ' part du conduit de gaz effluent 1 entre l'ensemble à clinker 2 et le cyclone 30 échangeur de chaleur 6 placé complètement en bas dans la voie de préchauffage -A au-dessus de l'embouchure du conduit d'arrivée de farine 21. 3. Installation selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'il est prévu un tiroir 35 de régulation 30 ' dans le conduit 16 '. 4. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'il est prévu le cas échéant en addition au conduit 16 ' un conduit de liaison 16 entre le carter d'entrée 24 dans le four et l'extrémité inférieure 18 de la fosse de réaction 13, ce conduit de liaison étant équipé d'un tiroir de régulation 30. 5 Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la voie de préchauffage B reliée à la fosse de réaction 13 est pourvue de cinq cyclones échangeurs de chaleur 9 ', 9, 10, 11, 12 branch en série. 6 Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu dans chacune des parties de conduit 8, 8 ', reliant les deux cyclones échangeurs de chaleur placés complètement en haut 3, 4, 9, 9 ' des voies de préchauffage A et B, un 15 dispositif respectif d'injection d'eau 31, 31 ' en aval des zones d'introduction de matière 7, 7 ', en considérant la direction d'écoulement du gaz.