Brevet FR2578834A1 — publié le 19860919

La présente invention concerne la fabrication du clinker de ciment dans des installations comportant un four tubulaire rotatif muni d'un brûleur à son extrémité de sortie du clinker et un refroidisseur de clinker rac- cordé à la sortie du four par un capot, appelé capot de chauffe, sur lequel est monté le brûleur et dans lequel l'air chaud provenant du refroidisseur circule vers le four en sens inverse du clinker qui tombe du four dans le refroidisseur. Dans ces installations, les paramètres de marche du four (débit des matières premières, vitesses de rotation, débit de combustible alimentant le brûleur, etc...) sont réglés, soit manuellement, soit automatiquement de façon à produire un clinker de qualité donnée et aussi uniforme l que possible. On cherche notamment à maintenir la teneur en chaux libre du clinker dans des limites étroites. Mal- heureusement cette grandeur n'est pas facilement mesurable en continu et de façon fiable sur le clinker sortant du four. Elle est généralement déterminée par une analyse du clinker à sa sortie du refroidisseur et, compte-tenu du temps de séjour dans le refroidisseur et de la durée de l'analyse, on ne peut pas utiliser les résultats de celle- ci pour conduire le four, puisque les perturbations dans la marche du four ne pourront être décelées par cette analyse et corrigées qu'au bout d'un temps relativement long après leur apparition. Généralement on règle la marche du four en fonction de la température de la zone de cuisson dont les varia- tions donnent une bonne image des variations de la teneur en chaux libre du clinker. Mais la mesure précise de cette température n'est pas possible car elle ne peut être faite qu'au moyen d'un appareil, par exemple un pyromètre opti- que, placé dans le capot de chauffe du four et elle est souvent perturbée par le rayonnement de la flamme du bru- leur et par les poussières en suspension dans l'air en provenance du refroidisseur et admis dans le four. A cause de cette imprécision, il n'est pas possible de réaliser -2- un controle optimal de la marche du four à partir de la mesure de cette température. Le but de la présente invention est de permettre la conduite optimale du four. Elle est fondée sur l'observa- tion que la mesure de l'énergie calorifique rayonnée par le clinker tombant du four au moyen d'un appareil placé près de la paroi du capot de chauffe opposée à l'embou- chure du four donne en toutes circonstances une bonne image de la teneur en chaux libre du clinker. Le procédé de conduite d'une installation de fabri- cation du ciment objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on mesure l'énergie calorifique rayonnée par le clinker tombant du four à travers l'atmosphère du capot de chauffe, on compare-la valeur mesurée à une valeur de consigne et on règle l'un au moins des paramètres de mar- che du four en fonction de l'écart entre ces deux valeurs. Dans les installations oû les valeurs de consigne des dif- férents paramètres de marche sont déterminés par un calcu- lateur au moyen d'un modèle mathématique, le procédé de l'invention peut être utilisé pour corriger les valeurs calculées d'un ou plusieurs paramètres. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilisera un appareil de mesure, en particulier un pyromètre optique ou une caméra à infra-rouge, placé sur la paroi du capot de chauffe faisant face à l'embouchure du four, audessous du brûleur, et visant la partie supérieure de la veine de clinker tombant du four. La description qui suit se réfère au dessin l'accom- pagnant qui montre à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention. Sur l'unique figure de ce dessin on a représenté schématiquement l'extrémité de sortie d'un four rotatif de production de clinker de ciment et le refroidisseur de clinker associé à ce four. Le four tubulaire rotatif 10 oû est produit le clin- ker débouche dans le capot de chauffe 12 qui est raccordé au carter du refroidisseur 14. Le refroidisseur représenté est du type à grille. Celle-ci schématisée en 16 est sou- - 3 - 2578834 mise à un mouvement continu ou alternatif assurant le dépla- cement de la couche de clinker formée sur la grille depuis l'extrémité du refroidisseur adjacente au four jusqu'a son autre extrémité. Pendant son déplacement le clinker est refroidi par de l'air soufflé sous la grille par des ventilateurs 18. L'air réchauffé par passage à travers la couche de clinker est, au moins en partie, utilise comme air secondaire dans le four pour diluer les gazt produits par le brûleur 20 Les différents paramètres de marche du four: débit de cDmbustible fourni au brûleur, vitesse de rotation, débit d'alimentation en matières premières, etc.oo sont réglés pour maintenir la qualité du clinker produit aussi constante que possible et conforme aux normes en vigueur. Conformément à la présente invention, on utilise dans ce but les indications fournies par un radiomètre 22, par exemple un pyromètre optique ou une caméra a infra- rouge, implanté sur la paroi 21 du capot de chauffe fai- sant face à l'embouchure di four et orienté pour viser la partie supérieure de la veine de clinker 23- tmbant du four. Toute fluctuation du taux de transmission atmosphé- rique due à la variation de la teneur en poussières de l'air traversant le capot de chauffe, en provenance du refroidisseur, modifiera la valeur de la grandeur radiomé- trique mesurée. Or on sait que cette teneur dépend du pourcentage d'incuits du clinker et par conséquent de son taux de chaux libre. La grandeur radiométrique mesu- rée par l'appareil 22 sera donc une image du taux de chaux libre du clinker. Cette grandeur n'est pas représentative de la température du clinker. Dans l'exemple représenté, la mesure fournie par l'appareil 22 est utilisée pour régler l'alimentation en combustible du brûleur 20, Un dispositif de régulation 24 compare la valeur mesurée à une valeur de consigne et en cas d'écart modifie la valeur de consigne d'un régula- teur de débit de combustible 26. Le dispositif 24 commande - 4 -2578834 aussi le moteur 28 entrainant le four en rotation et modifie sa vitesse lorsqu'on d6tecte une variation de l'énergie mesurée par l'appareil 22 pouvant s'accompagner d'une va- riation du couple d'entraînement. Le procédé de l'invention pourra aussi être utilisé pour corriger en mode feed back et en temps réel les con- -signes de débit de combustible, de vitesse de rotation du four, de débit d'alimentation en matières premières, etc.. calculées en mode feed forward par un modèle de conduite géré par un ordinateur. Ce procéd6 présente le grand avantage par rapport aux procéd6s existants, basés sur une analyse à posteriori du taux de chaux libre du clinker, de permettre une prise en compte instantan6e-de l'évolution du taux dechaux libre et même d'effectuer une correction anticipée par analyse de tendance. Par opposition au procédé classique de mesure directe de température en zone de clinkérisation, ce procédé utilise la perturbation de la mesure du rayonnement calorifique émis par le clinker à la sortie du four, par des remontées de poussière, comme moyen de détecter une dérive de la qua- lité du clinker et donc comme paramètre de conduite. -5- R E V E N D I C A T I 0 N 1. Procédé de conduite d'une installation de fabrication du clinker de ciment comprenant un four tubulaire rotatif (10) équipé d'un brûleur (20) à son extrémité de sortie du clinker et un refroidisseur de clinker (14) raccordé à ladite extrémité du four par un capot de chauffe (12) sur lequel est monté le brûleur et dans lequel l'air chaud provenant du refroidisseur circule vers le four en sens inverse du clinker tombant du four, caractérisé en ce qu'on mesure l'énergie calorifique rayonnée par le clinker tombant du four (10) à travers l'atmosphère du capot de chauffe (12), on compare la valeur mesurée à une valeur de consigne et on règle au moins un des paramètres de marche du four en fonction de l'écart entre ces deux va- leurs. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les valeurs de référence d'au moins certains paramètres de marche du four sont déterminés par un calculateur au moyen d'un modèle mathématique et ces valeurs de référence sont corrigées en fonction de l'écart entre la valeur mesu- rée, à travers l'atmosphère du capot de chauffe, de l'éner- gie calorifique rayonnée par le clinker tombant du four et une valeur de consigne. 3. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un appareil de mesure de l'énergie rayonnée par le clinker (22) placé sur-la paroi (21) du capot de chauffe faisant face à l'embouchure du four (10), au-dessous du brûleur (20), et visant la partie supérieure de la veine de clinker (23) tombant du four.