Brevet FR2601761A1 — publié le 19880122

"Refroidisseur à grilles, notamment destiné à refroidir le clinker en cimenterie. La présente invention concerne un refroidisseur à grilles notamment destiné à refroidir le clinker en cimenterie, ce refroidisseur étant installé à la sortie d'un four de cimenterie et se composant d'un ensemble de grilles dont les unes sont fixes et les autres sont mobiles alternativement d'arrière en avant pour faire avancer le matériau à refroidir sous la forme d'un lit traversé par un flux d'air de refroidissement. Les refroidisseurs à grilles en particulier les refroidisseurs à clinker en cimenterie sont des échangeurs de chaleur à courants croisés. Le lit de matière est traversé de bas en haut par une veine d'air qui se réchauffe à la traversée du lit et est utilisé en partie comme air de combustion du four. On peut ainsi définir un rendement de récupération thermique du refroidisseur vis-à-vis du four. Or, le rendement d'un refroidisseur et plus généralement le rendement thermique d'une installation de cimenterie est un élément extrêmement important dans l'exploitation de la cimenterie car le coût de fonctionnement dépend principalement du coût en combustible. I1 est connu d'améliorer le rendement de l'installation en améliorant le rendement du refroidisseur. Pour cela, il est intéressant d'augmenter la hauteur de la couche de matière sur les grilles de refroidissement et de diminuer le débit d'air traversant le lit. Toutefois, on ne peut augmenter de manière trop importante la hauteur de la couche de matire sur la grille notamment à la Jetée du four à cause du phénomène de réagglomération de la matière à la surface de la couche. En effet, à ce niveau, l'air ayant traversé la couche de matière est pratiquement à la température du clinker sortant du four de sorte que la couche supérieure du clinker n'est pratiquement pas refroidie et se réagglomère en surface, après sa chute. Cela détruit la surface d'échange air/clinker et détériore le rendement de récupération. La présente invention a pour but de créer un refroidisseur à grilles notamment pour cimenterie permettant d'augmenter le rendement thermique de l'installation sans que cela ne soit au détriment du débit de matière dans l'installation. A cet effet, l'invention concerne un refroidisseur à grilles du type ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend - une première partie de grilles à son entrée, avec un moyen d'entrainement des grilles mobiles pour faire avancer le lit de produits à une première vitesse, - une seconde partie de grilles en aval de la première partie, avec un moyen d'entrainement des grilles mobiles pour faire avancer le lit de produits à une seconde vitesse inférieure à la première vitesse, la hauteur de la première partie de grille étant supérieure à celle de la seconde partie de manière à permettre le mouvement des produits de la première partie vers la seconde partie, et la première et la seconde vitesses étant choisies pour qu'en fonction du débit de produits à refroidir, il se forme un lit de faible épaisseur sur la première partie et un lit de forte épaisseur sur la deuxième partie, le lit de la première et de la seconde parties étant traversés par des flux d'air de refroidissement. Ainsi, sur la première partie des grilles à l'entrée du refroidisseur, sous la jetée du four, le moyen d'entrainement des grilles mobiles fait avancer le lit de matière à une vitesse relativement grande pour obtenir un lit de faible épaisseur. Ce lit est traversé par un premier flux d'air qui permet de refroidir la matière sans lui laisser le temps de se réagglomérer. La matière se trouvant à l'extrémité de la première partie peut passer sur la seconde partie car cette première partie de grilles est à un niveau situé au-dessus de la surface supérieure du lit de matière sur la seconde partie de grille qui assure le refroidissement principal de la matière. Bien que le rendement de l'échange de chaleur dans la première partie soit inférieur à ce qu'il est sur une longueur de couche identique dans un refroidisseur connu, il est possible d'augmenter de manière considérable l'épaisseur de la couche de la seconde partie de grille et d'obtenir à ce niveau un rendement exceptionnel de sorte que le rendement d'ensemble présente une amélioration particulière importante par rapport à celui d'une installation connue. De plus, cette augmentation du rendement ne se fait pas au détriment du débit de fabrication de produits dans l'installation. De façon genérale, le rendement d'ensemble sera d'autant meilleur que le rendement dans la première partie sera bon, c'est-à-dire que le débit d'air à travers cette première partie de grilles sera faible, en restant suffisant pour assurer la tenue mécanique des plaques formant les grilles. A cet effet, il est particulièrement intéressant que le refroidisseur comporte une alimentation en air-règlable séparément pour les parties de grilles. Ce règlage indépendant permet de règler les différents flux d'air suivant les conditions de fonctionnement de l'ensemble de l'installation. I1 est particulièremet intéressant que l'alimentation en air règlable séparément soit constituée par deux machines soufflantes ou groupes de machines soufflantes .distinctes. Cette solution donne une grande souplesse de fonctionnement à l'installation La présente invention sera décrite de façon plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels - La figure 1 est une vue d'ensemble d'un refroidisseur à grilles placé en sortie du four tournant d'une cimenterie, - La figure 2 est une vue schématique de la partie du refroidisseur au niveau des grilles. Selon la figure 1, le refroidisseur à grilles de l'invention est installé à la sortie d'un four tournant 1 de cimenterie. Le refroidisseur se compose de grilles apparaissant surtout à la figure 2 et qui sont en fait des rangées transversales de plaques à trous. Ces rangées, disposées à la manière des tuiles mécaniques d'une toiture, se chevauchent les unes les autres. Les plaques d'une même rangée sont solidaires de façon amovible d'une structure ou poutre transversale. Une sur deux rangées de plaques est fixe et l'autre est mobile en translation d'avant en arrière de façon à faire avancer pas à pas la couche de matière étalée sur les plaques. Il est à remarquer que l'ensemble des grilles forme une surface en général inclinée vers le bas, de l'entrée vers la sortie. Pour assurer l'entrainement des grilles mobiles, les poutres transversales sont portées par des poutres longitudinales elles-mêmes munies de moyens d'entrainement pour' commander les mouvements de va-et-vient des grilles mobiles. La vitesse à laquelle s'effectue ce mouvement de va- -vient détermine la vitesse à laquelle la couche de matière avance sur les grilles. Cette vitesse détermine elle-même l'épaisseur de la couche de produits qui se forme sur les grilles. Selon l'invention, le refroidisseur placé à la sortie du fond 1, se compose de deux parties de grilles 2, 3. Au-dessus des grilles 2, 3, le refroidisseur est entouré d'une enveloppe pour récupérer l'air chaud sortant de la couche de matière. Une partie de cet air chaud est introduit dans le four 1 de manière à participer à la combustion et à circuler (flèche A) dans le four 1 à contre courant de la matière. Une autre partie de l'air, inJecté à travers la matière près de la sortie du refroidisseur, est évacuée par une cheminée 4 ou est réinJectée après dépoussiérage. De façon générale, les différents flux d'air traversent les couches de matière sur les grilles, de bas en haut en pénétrant par les- grilles. Le refroidisseur comporte des machines soufflantes pour fournir les flux d'air. Seule la machine soufflante 5, située en façade du refroidisseur, a été représentée. Cette machine assure l'alimentation en air de refroidissement de la partie de grilles 2. Les autres machines soufflantes ne sont pas représentées. Elles alimentent des gaines 6 débouchant dans des chambres de soufflage en dessous de la partie de grilles 3. En dessous des grilles 2, 3, il y a des trémies 7 qui collectent les poussières tombant à travers les gril.les 2, 3 pour les déposer sur le tapis d'un convoyeur 8. En sortie de la partie de grilles 3, il y a un concasseur 9. De façon plus détaillée selo le schéma de la figure 2, la partie de grilles 2 se compose de plusieurs rangées de grilles 20, 20' dont les unes (20) sont fixes et les rangées 20' de grilles mobiles sont solidaires de poutres longitudinales 21 commandées en translation selon un mouvement de va-et-vient -par des moyens d'entrainement 22. En fait, il s'agit d'un basculement suivant les doubles flèches B autour des moyens d'entrainement 22. La partie de grilles 3 en aval de la partie 2 dans le sens de circulation des produits, se compose d'un ou plusieurs ensembles de grilles formées de rangées 30, 30' transversales de grilles ou plaques, une rangée 30' sur deux étant mobile et l'autre 30 fixe. Ces rangées mobiles 30' sont solidaires par l'intermédiaire de poutres transversales, de poutres longitudinales 31 munies de moyens d'entrainement suivant un mouvement de translation (flèches C), de façon à faire avancer la couche de produits 34; ces moyens d'entrainement sont constitués par exemple par des vérins reliés à une extrémité de poutres 31. L'autre extrémité des poutres 31 roule sur des galets ou cylindres 23. La partie de grilles 3 peut ainsi, suivant sa longueur, être portée par deux ou trois ensembles de poutres longitudinales 21. Les moyens d'entralnement 21, 22 et 31, 32 travaillent à des vitesses différentes. Suivant la vitesse d'entrainement, la couche de produits 23 avance entre la partie amont 24 sous la Jetée du four 1 et la partie aval 25 à une vitesse V1 de manière que l'épaisseur a de la couche soit relativement faible. Cette épaisseur permet le passage d'un flux d'air F1 pour refroidir la matière sortant du four suffisamment pour qu'elle ne s'agglomère plus. Les moyens d'entratnement 31, 32 font avancer la couc.e 36 entre la partie amont 34 et la partie aval 35 à une vitesse V2. Les moyens d'entrainement 32 sont ndépendants des moyens 22 de façon que la vitesse du va-et-vient soit différente et permette d'avoir une épaisseur b de couche 36 différente de l'épaisseur a. En effet et comme déjà indiqué, l'épaisseur a est relativement faible au détriment du réchauffage du flux d'air à une température voisine de celle des produits sortant du four 1 mais au profit d'une absence de réagglomération de la couche 23. Au contraire, pour assurer un excellent rendement thermique, la couche 36 est de forte épaisseur, de manière à réchauffer le flux d'air F2 traversant cette couche à une température intéressante pour le rendement thermique, ce qui est possible puisque, dès la partie amont 34, la température de la matière est suffisamment abaissée pour éviter tout risque de réagglomération. De cette façon, le bilan thermique total du refroidisseur est particulièrement avantageux. A titre d'exemple, l'installation fonctionne avec les paramètres suivants - hauteur de la couche de la première partie (environ 40 cm), - hauteur de la couche de la seconde partie (de 1 m à 1,40 m environ), - température du clinker à la sortie du four (entre 1 300 et 1 5000C), - longueur approximative de la première partie : 7 rangs de plaques de grilles, soit environ 2 m. - répartition en provenance de l'air secondaire de combustion du four a) première partie : 30 X au maximum environ, b) deuxième partie : 70 X au minimum environ. La présente invention, décrite ci-dessus dans son application à un four de cimenterez peut s'utiliser dans toute application nécessitant le refroidissement de produits qui risqueraient de se réagglomérer à l'entrée du refroidisseur. REVENDICATIONS 10) Refroidisseur à grilles, notamment pour refroidir le clinker en cimenterie, installé à la sortie d'un four et se composant d'un ensemble de grilles dont les unes sont mobiles et les autres fixes et sur lesquelles le clinker avance sous la forme d'un lit traversé par un flux d'air de refroidissement, refroidisseur caractérisé en ce qu'il comprend - une première partie de grilles (2) à son entrée, avec un moyen d'entraînement (21, 22) des grilles mobiles (20') pour faire avancer le lit de produits (23) à une première vitesse V1, - une seconde partie de grilles (3) en aval de la première partie, avec un moyen d'entrainement (31, 32) des grilles mobiles (30') pour faire avancer le lit de produits (36) à une seconde vitesse V2 inférieure à la première vitesse V1, la hauteur de la première partie de grilles (2) étant supérieure à celle de la seconde partie (3) de manière à permettre le mouvement des produits de la première partie (2) vers la seconde partie (3), - La première et la seconde vitesses V1, V2 étant choisies pour qu'en fonction du débit de produits à refroidir, il se forme un lit de faible épaisseur sur la première partie (2) et un lit de forte épaisseur sur la deuxième partie (3), le lit de la première et de la seconde parties étant traversées par des flux d'air de refroidissement (F1, F2). 20) Refroidisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une alimentation en air règlable séparément (5, 6) pour la partie de grilles (2) et la partie de grilles (3). 30) Refroidisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'alimentation en air réglable séparément est constituée par deux machines soufflantes (5) ou groupes de machines soufflantes distinctes.