Brevet FR2610620A1 — publié le 19880812

L'invention concerne un procédé et une installa- tion pour la production de ciment à partir de poudre de ciment brute dans lesquels, dans une installation compre- nant un four tubulaire tournant et des échangeurs de cha- leur, la poudre de ciment brute est refroidie dans un re- froidisseur après avoir subi un préchauffage, une calci- nation et un frittage, la poudre brute étant divisée avant la calcination en deux courants partiels que l'on fait passer en parallèle à travers la zone de calcina- tion à l'aide de l'air de sortie du refroidisseur et des gaz d'échappement du four. On connaît déjà, du fait du DE-A-33 33 705, un procédé et une installation pour la production de clin- kers de ciment pauvres en substances nocives, en particu- lier pauvres en alcalis, dans lesquels la poudre brute préchauffée est divisée en deux courants partiels dont l'un est injecté dans un courant de gaz d'échappement du four tubulaire tournant et l'autre dans le courant d'air de sortie du refroidisseur à clinkers, et soumise à une calcination dans ces courants. Ici, les deux courants partiels de poudre brute se réunissent avant d'être in- troduits dans le séparateur à cyclone extrême inférieur, dans un même courant gazeux de suspension, puis ils sont séparés des gaz d'échappement dans le séparateur à cyclo- ne. On vise par ce moyen à améliorer la capacité de pro- duction de l'étage de calcination ainsi que son aptitude à s'adapter aux différents comportements de calcination qui sont fonction des propriétés des matières, et en par- ticulier à s'adapter au comportement d'agglomération de la poudre brute préchauffée. Par ailleurs, dans un procédé de traitement thermique de matières brutes en poudre, en particulier de Doudre de ciment brute pour la production de ciment, il est déjà connu de diviser la poudre de ciment brute préchauffée en deux courants partiels avant la calcina- tion et d'ajouter cette poudre à l'air de sortie du re- froidisseur et aux gaz d'échappement du four, que l'on fait passer en parallèle à travers la zone de calcina- tion. La réunion et le passage-en parallèle des deux cou- rants gazeux chargés de la poudre brute préchauffée s'ef- fectuent ici en conservant leur section aux deux cou- rants gazeux et à peu près à la même vitesse de circula- tion des gaz, de sorte que, dans la zone de calcination, il ne se forme un mélange partiel qu'au droit de l'inter- face des deux courants gazeux. On cherche par ces mesu- res à éviter le plus possible l'effet inhibiteur que les alcalis qui sevaporisent exercent sur la combustion des combustibles introduits dans l'étage de calcination, et à abaisser sensiblement la fraction NOx contenue dans les gaz d'échappement du four. En prenant ce procédé pour base et en conser- vant les mesures avantageuses indiquées plus haut, le but de l'invention consiste à permettre d'utiliser des combustibles brûlant très difficilement pour la calcina- tion de la poudre brute préchauffée dans la production du ciment à partir de la poudre de ciment brute, en ex- ploitant de façon optimale l'énergie thermique contenue dans le combustible. Ce problème est résolu par le fait que, lors de la calcination de la poudre brute préchauffée, une par- tie de cette poudre est portée, à l'aide de combustible brûlant très difficilement, à la température nécessaire pour assurer la combustion totale des combustibles, avant d'être mélangée à l'autre courant partiel de pou- dre brute. On peut de cette façon exploiter avec un très grand avantage la totalité de l'énergie thermique de com- bustibles brûlant très difficilement tels que l'anthraci- te, le coke de pétrole, le graphite et équivalents, pour la calcination de la poudre brute préchauffée sans cou- rir le risque de porter préjudice au processus de calci- nation. En accordant quantitativement le courant partiel de poudre brute de la façon voulue, on peut porter la température, qui est nécessaire pour la combustion tota- le des combustibles, très loin au-dessus de la températu- re de calcination habituelle, qui est de 900 C, de sor- te que ceci garantit une combustion totale du combusti- ble brûlant très difficilement qui est utilisé dans le cas considéré. Selon une caractéristique avantageuse de l'in- vention, l'échauffement du courant partiel de poudre bru- te préchauffée destiné à la combustion du combustible n'atteint qu'une température inférieure au point de fu- sion des cendres. On obtient ainsi avec sécurité une com- bustion totale du combustible et on- évite avec sécurité les coagulations de matières solides. Selon une caractéristique avantageuse de l'in- vention, la division de la poudre brute préchauffée s'ef- fectue, quantitativement, en fonction de la température du point de fusion des cendres. De cette façon, la quan- tité de combustible nécessaire pour le préchauffage et la calcination de la poudre de ciment brute peut avanta- geusement être maintenue constante. Le dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et qui représente schématiquement une installa- tion pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion, fera bien comprendre comment l'inventior être réalisée. Comme le dessin le montre, l'installz selon l'invention est composée d'un four tubulaire tournant 1 complété par des échangeurs de chaleur à cyclone 2, 3, 4, 5 et un calcinateur 6 placés en amont, et par un re- froidisseur à clinkers 7 placé en aval. Au refroidisseur à clinkers 7 est raccordée une conduite de gaz d'échappe- ment 8 qui débouche par le bas dans le calcinateur 6, conjointement avec la conduite de gaz d'échappement 9 du four tubulaire tournant. Le calcinateur 6 est ici réali- sé sous la forme d'une cheminée et intercalé entre l'avant-dernier séparateur à cyclone 4 et le dernier séparateur à cyclone 5 de l'étage de préchauffage. Les séparateurs à cyclone 2, 3, 4, et 5 sont en communica- tion entre eux par des conduites de gaz d'échappement , 11 et 12 dans lesquelles débouchent les conduites de poudre brute 13, 14 qui partent des séparateurs à cyclo- ne 2, 3. La conduite 15 d'extraction de la poudre brute agencée sur l'avant-dernier séparateur à cyclone 4 est munie d'un aiguillage doseur 16 auquel sont raccordées deux conduites dérivées 17, 18 qui débouchent dans la conduite 8 d'air de sortie du refroidisseur et dans la conduite 9 des gaz d'échappement du four, dans une ré- gion o ces conduites se raccordent au calcinateur 6. Le calcinateur 6 est muni d'une cloison 19 qui sépare l'air de sortie du refroidisseur des gaz d'échappement du four, cloison qui se termine dans la région de l'orifice par o le calcinateur 6 débouche dans le séparateur à cyclone extrême inférieur 5. Au-dessous du point de char- gement de la poudre de ciment brute, une conduite 21 d'arrivée du combustible est raccordée à la conduite 8 d'air de sortie du refroidisseur. Le séparateur à cyclo- ne 5 est relié à la tête d'entrée du four 23 par une con- duite 22 d'extraction des solides. Dans le fonctionnement de l'installation de pro- duction de ciment qui est représentée sur le dessin, on introduit la poudre de ciment brute de haut en bas, dans le sens de la flèche 24, dans la conduite de gaz d'échap- pement 12, d'o cette poudre parvient au séparateur 4 en traversant les séparateurs à cyclone 2, 3; dans cette circulation, elle est préchauffée par les gaz d'échappe- ment chauds qui sortent de bas en haut du calcinateur 6 d'une façon connue. La poudre de ciment brute, séparée des gaz d'échappement dans le séparateur à cyclone 4 et extraite vers le bas en passant par la conduite d'extrac- tion 15, est divisée par l'aiguillage doseur 16 en deux courants partiels dont un est envoyé dans la conduite 8 d'air de sortie du refroidisseur, par la conduite déri- vée 17, et l'autre dans la conduite 9 des gaz d'échappe- ment du four, oar la conduite dérivée 18. Les deux cou- rants partiels de poudre brute sont entraînés vers le haut par l'air de sortie du refroidisseur et par les gaz d'échappement du four et introduits dans le calcinateur 6 puis, après avoir parcouru le calcinateur 6, ils sont injectés dans le séparateur à cyclone extrême inférieur 5. Etant donné que le calcinateur 6 est avantageusement muni d'une cloison 19 qui se termine dans la région de l'orifice 20 de débouché du calcinateur 6 dans le sépara- teur à cyclone extrême inférieur 5, on dispose du grand avantage de pouvoir faire passer les gaz d'échappement du four et l'air de sortie du refroidisseur séparément l'un de l'autre à travers le calcinateur 6. Le courant partiel de poudre brute qui est entraîné à travers la zone de calcination avec l'air de sortie du refroi- disseur peut de cette façon être très avantageusement porté à la température nécessaire pour la combustion totale des combustibles, à l'aide de combustibles brû- lant très difficilement, qui sont introduits dans la conduite 8 d'air de sortie du refroidisseur, par la conduite 21, au-dessous du point de chargement de la poudre brute. Grace à la cloison 19 prévue dans le calcinateur 6, l'échauffement de ce courant partiel de poudre brute préchauffée peut s'effectuer, jusqu'à une température inférieure au point de fusion des cendres, et donc sans effet désavantageux sur le processus de calcination de la poudre de ciment brute. L'avantage particulier de ces mesures selon l'invention consiste en ce qu'on obtient de cette façon une combustion totale de combustibles brûlant très difficilement et que l'énergie thermique présente dans le combustible peut donc être utilisée de la façon optimale pour la calcination de la poudre de ciment brute préchauffée. Avec l'aiguillage doseur 16, on a le grand avantage de pouvoir effectuer la division quantitative de la poudre brute préchauffée en fonction du point de fusion des cendres du combus- tible, de sorte que l'introduction des combustibles brQlant très difficilement dans la conduite de sortie d'air 8, par la conduite 21, peut être maintenue à un débit constant. Dans cette action, le courant partiel de poudre brute introduit dans la conduite 9 des gaz d'échappement du four par la conduite dérivée 18 est mis en contact avec les qaz d'échappement du four, qui sont très chauds, et il est entrainé vers le haut à travers le calcinateur 6 par ces gaz et il se produit un nouvel échauffement de ce courant de poudre brute, d'une part, par transmission de chaleur indirecte dans le calcina- teur, à travers la cloison 19 et, d'autre part, dans la région de l'orifice de débouché 20 par mélange des gaz d'échappement du four et de l'air de sortie du refroidis- seur qui est porté à une haute température dans le calci- nateur, de sorte qu'on obtient d'une façon simple, et avec une économie d'énergie thermique particulièrement grande, une calcination presque totale des deux courants partiels de poudre de ciment brute, qui doivent ensuite être envoyés au four tubulaire tournant 1 par la condui- te d'extraction de matières 22 après avoir été séparés des gaz dans le séparateur à cyclone 5, et qui doivent encore être soumis à un frittage dans ce four. L'objet de l'invention n'est pas limité à l'exemple de réalisation représenté sur le dessin. C'est ainsi que, par exemple, la cloison 19 agencée dans le calcinateur 6 peut se prolonger directement jusqu'à la paroi du séparateur à cyclone 5 à son extrémité supérieu- re et être réunie à ce séparateur de sorte que les deux courants partiels, à savoir le courant d'air de sortie du refroidisseur qui est fortement chauffé dans le calci- nateur et le courant de gaz d'échappement du four, ne sont pas seulement canalisés séparément l'un de l'autre dans le calcinateur 6 mais pénètrent également séparé- ment l'un de l'autre dans le séparateur à cyclone 5 et ne se mélangent entre eux que dans ce séparateur. En ou- tre, on dispose également de la possibilité d'exécuter ou de commander la division des débits de la poudre de ciment brute par l'intermédiaire des conduites dérivées 17, 18 en fonction de la température de l'air de sortie du refroidisseur qui est fortement chauffé dans le calci- nateur 6, et ceci immédiatement avant que cette poudre ne soit mise en contact avec les gaz chauds d'échappe- ment du four dans la région de l'orifice de débouché 20 dans le séparateur à cyclone 5. Par ailleurs, ainsi qu'il est connu en soi, il peut éventuellement être sou- haitable de prélever une partie des gaz d'échappement chauds du four de la conduite 9 des gaz d'échappement du four au-dessous du point de chargement de la poudre de ciment brute, Dour éliminer ainsi les substances nocives du circuit. Il va de soi que diverses modifications pour- ront être apportées au procédé et à l'installation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de production de ciment à partir de poudre de ciment brute, dans lequel, dans une installa- tion comprenant un four tubulaire tournant et des échan- geurs de chaleur, la poudre brute est refroidie dans un refroidisseur après avoir subi un préchauffage, une cal- cination et un frittage, la poudre brute étant divisée avant la calcination en deux courants partiels que l'on fait passer en parallèle à travers la zone de calcina- tion à l'aide de l'air de sortie du refroidisseur et des gaz d'échappement du four, caractérisé en ce que, lors de la calcination de la poudre brute préchauffée, une partie de cette poudre est portée, à l'aide de combusti- bles brûlant très difficilement, à la température néces- saire pour assurer la combustion totale des combusti- bles, avant d'être mélangée à l'autre courant partiel de poudre brute. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le courant partiel de poudre brute que l'on fait passer à travers la zone de calcination avec l'air de sortie du refroidisseur, est porté à l'aide des com- bustibles brQlant très difficilement, à la température nécessaire pour la combustion totale des combustibles. 3 - Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échauffement du courant par- tiel de poudre brute préchauffée qui est destiné à assu- rer la combustion du combustible, n'atteint qu'une tempé- rature inférieure au point de fusion des cendres. 4 - Procédé selon une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la division de la poudre bru- te préchauffée s'effectue, quantitativement, en fonction du point de fusion des cendres du combustible. - Installation pour la mise en oeuvre du pro- cédé selon les revendications 1 à 4, composée d'un four tubulaire tournant (1) complété d'échangeurs de chaleur à cyclone (2, 3, 4, 5) et d'un calcinateur (6), placés en amont et d'un refroidisseur à clinkers (7) placé en aval, dans laquelle une conduite (8) de sortie d'air du refroidisseur à clinkers (7) et la conduite (9) de gaz d'échappement du four tubulaire tournant (1) débouchent par le bas dans le calcinateur (6) qui présente la forme d'une cheminée et est agencé entre le dernier et l'avant- dernier séparateurs à cyclone (4, 5) de l'étage de pré- chauffage, la conduite d'extraction de poudre brute (15J) de l'avant-dernier séparateur à cyclone (4) étant équi- pée d'un aiguillage doseur (16) et de conduites dérivées (17, 18) qui se raccordent à cet aiguillage et dont l'une débouche dans la conduite (9) des gaz d'échappe- ment du four et l'autre dans la conduite (8) de l'air de sortie du refroidisseur, caractérisée en ce que le calci- nateur (6) est muni d'une cloison (19) qui sépare l'air de sortie du refroidisseur des gaz d'échappement du four, cloison qui se termine dans la région de l'orifice (20) par o le calcinateur (6) débouche dans le sépara- teur à cyclone extrême inférieur (5) et en ce qu'à la conduite (8) d'air de sortie du refroidisseur, se raccor- de, au-dessous du point de chargement de la poudre de ciment brute, une conduite (21) servant pour 1 -duc- tion du combustible.