Brevet FR2618888A1 — publié le 19890203

L'invention concerne un four-pour la calcination, la cuisson ou un traitement semblable de matières premières contenant des carbonates, comprenant une enveloppe externe qui possède une partie inférieure de cuve et une partie qui s'y raccorde en haut, dont la section droite est élargie par rapport à la partie infé- rieure de cuve et renferme une chambre de calcination. Des fours connus de ce type pour le traitement de matières premières contenant des carbonates, par exemple pour la calcination de pierres calcaires (AT-B - 216.950), possèdent une partie inférieure de cuve, orientée verticalement et présentant intérieurement un garnissage réfractaire, et une chambre de calci- nation disposée à l'extrémité supérieure de ladite partie de cuve, la chambre de calcination étant élargie en section par rapport à la partie inférieure de cuve, présentant également un garnissage réfractaire à l'intérieur et étant traversée par un pont à brû- leurs. La chambre de calcination se raccorde en haut à une zone de chargement. Le four est muni d'une enveloppe externe d'acier qui entoure la partie inférieure de cuve, la chambre de calcination et la zone de chargement, le garnissage réfractaire étant appliqué contre le côté intérieur de l'enveloppe. La matière première chargée, contenant des carbonates, s'écoule à côté du pont à brûleurs, c'est-à-dire est partagée par ce pont en deux flux qui se réunissent de nouveau sous le pont. Du combustible est introduit dans l'espace vide ainsi créé sous le pont à brûleurs. Cette disposition a l'inconvénient que le combus- tible peut seulement être introduit de façon non uniforme dans le sens de la section droite de la cuve, d'o il résulte une calcina- tion irrégulière. Le but de l'invention est de créer un four, du type décrit au début, qui assure une calcination régulière de la matière première, mais qui puisse être obtenu en transformant un four connu existant moyennant des dépenses aussi réduites que possible. En particulier, une telle transformation ne doit pas nécessiter des modifications de l'enveloppe externe du four. Conformément à l'invention, on obtient ce résultat par le fait que l'espace intérieur du four est délimité par un ouvrage de 26 18888 maçonnerie réfractaire s'étendant sur la partie inférieure de cuve et sur la partie de L'enveloppe externe éLargie en section droite par rapport à cette partie inférieure, L'ouvrage de maçonnerie réfractaire délimitant sur toute sa hauteur une section interne uniforme et étant appuyé sur l'enveloppe externe, dans la région o cette enveloppe est élargie en section, au moyen d'appuis disposés entre le côté extérieur de l'ouvrage de maçonnerie et l'enveloppe externe, des lances à brûleurs pénétrant dans l'espace intérieur du four dans cette région. L'espace intermédiaire créé à la hauteur de la partie élargie de l'enveloppe externe entre celle-ci et l'ouvrage de maçonnerie réfractaire, permet d'obtenir une uniformisation de la température de l'enveloppe externe dans Le sens de sa hauteur. Du matériau isolant a été employé pour soutenir l'ouvrage de maçonnerie dans le but d'obtenir une température très uniforme sur la paroi externe. Ceci permet d'éviter des contraintes dans la paroi externe du four, de même que sa fissuration aux angles, si bien que toute la force portante de l'enveloppe externe est pré- servee. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le matériau isolant est formé de cassettes en tôle qui sont appliquées d'un côté contre la paroi externe du four et de l'autre côté contre l'ouvrage de maçonnerie. Le matériau isolant est formé de préférence de briques de chamotte; il convient en pareil cas de prévoir des nappes iso- lantes entre les briques de chamotte et l'enveloppe externe du four. Il devient ainsi possible de maintenir les différences de température sur l'enveloppe externe du four à des valeurs infé- rieures à 25 C et même inférieures à 15 C. Il est possible d'obtenir une uniformisation supplémen- taire de la température de l'enveloppe externe en réalisant l'ou- vrage de maçonnerie de briques de revêtement de four ayant des pro- priétés d'isolation différentes dans le sens de la hauteur et/ou dans le sens de la section droite de l'ouvrage. Une construction particulièrement simple et économique est caractérisée en ce que l'ouvrage de maçonnerie est entouré dans la région de La zone de calcination par une cloison intermédiaire en tôle d'acier, laqueLle est appuyée sur la paroi externe du four par L'intermédiaire d'appuis. Il convient que l'extrémité supérieure de L'ouvrage de maçonnerie se raccorde à une enveloppe d'acier adaptée à la section interne de l'ouvrage et alignée avec celle-ci, enveloppe qui déLi- mite en partie au moins la zone de chargement du four. Le four pos- sède ainsi une section interne uniforme depuis la zone de charge- ment jusqu'à son extrémité inférieure, ce qui est très favorable pour l'écoulement de la matière. Un procédé selon l'invention pour transformer un four, comprenant avant la transformation une partie inférieure de cuve orientée verticalement, et une chambre de calcination disposée à l'extrémité supérieure de la partie inférieure de cuve et élargie en section droite par rapport à ceLLe-ci, la chambre de calcination étant traversée par un pont à brûleurs et se raccordant en haut à une zone de chargement, le four possédant une enveloppe externe qui' entoure la partie inférieure de cuve, la chambre de calcination et La zone de chargement, enveloppe contre- le côté intérieur de laquelle s'applique un garnissage réfractaire s'étendant sur la partie inférieure de cuve et la chambre de-calcination, est carac- térisé en ce que - a) on enlève le garnissage réfractaire, b) on démolit le pont à brûleurs, c) on érige, dans l'espace intérieur du four, tout au moins dans la région de la partie verticale inférieure de la cuve et de la chambre de calcination, un ouvrage de maçonnerie réfractaire qui délimite sur toute sa hauteur une section interne uniforme et est appliqué contre la partie inférieure de l'enveloppe externe, d) on appuye l'ouvrage de maçonnerie sur la paroi externe du four au moyen d'appuis dans la-région de la zone de calcination et e) on installe des lances à brûleurs qui traversent l'enveloppe externe et font saillie dans la chambre de calcination. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de 26 18888 plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe axiale d'un four de type con- ventionnel pour la calcination de matières premières contenant des carbonates; - la figure 2 montre, également en coupe axiale, un four selon l'invention obtenu après la transformation du four représenté sur la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale suivant la ligne III-III de La figure 2; - les figures 4 et 5 montrent une variante du four selon l'invention par des vues analogues à celles des figures 2 et 3; - la figure 6 montre une autre variante de réalisation du four par une coupe axiale; et - la figure 7 montre encore une autre variante du four par une coupe transversale. Le four'du type classique représenté sur la figure 1, il s'agit par exemple d'un four à régénération à cuves parallèles (dont seulement l'une des cuves est représentée), comprend une partie inférieure de cuve 1 qui est orientée verticalement et pos- sède une section droite prismatique, rectangulaire en l'occurrence. A l'extrémité supérieure de cette partie de cuve se raccorde une chambre de calcination 2 dont la section est agrandie par rapport à. la partie inférieure 1. La transition entre la partie inférieure 1 et la chambre de calcination 2 est réalisée par des parois laté- rales inclinées 3. Un pont à brûleurs 4 en matériau réfractaire est construit au milieu de la chambre de calcination 2, en travers de celleci; une canalisation 5 pour l'amenée de combustible est prévue sur le côté inférieur de ce pont. A l'extrémité supérieure de la chambre de calcination 2, se raccorde une zone de chargement 6 qui est seulement représentée schématiquement et dont la forme se rétrécit vers le haut; cette zone se raccorde à son tour à une partie supérieure de cuve 7, orientée verticalement, dont la section droite correspond à peu près à la section droite de la partie inférieure 1 de la cuve. La chambre 2 et ta partie inférieure 1 sont pourvues d'un garnissage réfractaire 8. La matière première est désignée par 9. Lors de sa des- cente à travers le four, cette matière est partagée par le pont à brûleurs 4 en deux flux, de sorte qu'il se forme sous ce pont un espace vide 10, dans lequel est introduit le combustible. Un dispo- sitif de détournement non représenté est prévu à l'extrémité infé- rieuredu four. La chambre de calcination 2 s'élargit seulement en sec- tion, par rapport à la partie inférieure 1 de la cuve, sur deux côtés opposés; la dimension du four perpendiculairement au plan du dessin de la figure 1 est la même sur toute la hauteur du four. Extérieurement, le four est entouré sur toute sa hauteur par une enveloppe externe portante 11 en acier. - La figure 2 montre le four selon l'invention par une représentation analogue à celle de la figure 1. Ainsi que l'on peut le voir sur cette figure, le pont à brûleurs 4 et le garnissage réfractaire 8 du four classique de la figure 1 ont été enlevés, si bien que seule l'enveloppe externe 11 du four classique a été con- servée. A l'intérieur de cette enveloppe d'acier, on a érigé un ouvrage de maçonnerie 12 qui délimite sur toute sa hauteur une sec- tion interne uniforme et qui est seulement appliqué contre l'enve- loppe externe 11 dans la région de la partie inférieure 1 de la cuve. A la hauteur de la chambre de calcination 2, l'ouvrage de maçonnerie 12, réalisé en briques réfractaires 13 de revêtement de four, est entouré par une cloison intermédiaire 14 en tôle d'acier, laquelle est appuyée sur l'enveloppe externe par l'intermédiaire de poutrelles verticales 15 et d'appuis 16 disposés horizontalement. Une enveloppe d'acier 18 est raccordée en haut à la chambre de cal- cination 2, dans la région de la zone de chargement. Cette enve- loppe est alignée avec la surface interne 17 de l'ouvrage de maçon- nerie 12 et se raccorde à elle-même à l'enveloppe externe 11 du four dans la région de la partie supérieure 7 de la cuve. On obtient ainsi un four dont l'espace interne 19 s'étend entièrement en ligne droite depuis la zone de chargement 6 jusqu'au dispositif de défournement à L'extrémité inférieure du four et dont La section droite est parfaitement uniforme sur toute la hauteur, ce qui garantit un écoulement favorable de la matière première 9. Des lances à brûLeurs 20, composées d'une partie 20' à peu près horizontale et traversant l'enveloppe externe 11 au-dessus de la chambre 2, ainsi que d'une partie verticale 20' s'étendant en direction de l'axe longitudinal 21 du four, débouchent à l'inté- rieur de la chambre de calcination 2. Les lances 20 sont disposées de manière que le combustible soit introduit uniformément sur toute la section droite du four, ce qui garantit une calcination uni- forme. L'espace 22 formé à la hauteur de la chambre de calcina- -tion 2, entre la cloison 14 de l'ouvrage de maçonnerie 12 et l'en- veloppe externe 11 du four, produit une isolation de l'enveloppe externe 11 vis-à-vis de la chambre de calcination 2, ce qui évite des écarts de température excessifs sur l'enveloppe externe 11, de même que les contraintes produites par de tels écarts. Les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisation o l'ouvrage de maçonnerie 12 est appuyé sur l'enveloppe externe 11, à la hauteur de la chambre de calcination 2, au moyen de cassettes fermées 23 en tôle. Ces cassettes assurent également une bonne iso- lation thermique de la chambre de calcination 2 vis-à-vis de l'en- veloppe externe 11. La figure 6 montre une variante o l'ouvrage de maçon- nerie 12 est entouré extérieurement, à la hauteur de la chambre de calcination 2, par du béton réfractaire 24 qui s'étend jusqu'à l'enveloppe externe 11 du four et assure donc l'appui de la maçon- nerie 12 sur l'enveloppe 11. La figure 7 montre une variante de réalisation préférée, selon laquelle l'ouvrage de maçonnerie 12 est entouré par une couche 25 de chamotte pulvérisée, qui est supportée avec inter- position d'une natte isolante 26 par l'enveloppe externe 11 sur deux côtés opposés du four. L'espace compris entre l'ouvrage 12 et la partie élargie de l'enveloppe 11 contient des briques de cha- motte 27 qui sont appuiées avec interposition d'une autre natte iso- lante 28 sur l'enveloppe 11. Avec ce mode de- réalisation, on réussit à limiter les différences de température sur la paroi externe 11 du four à moins de 15 C. Le choix de matériaux différents pour L'ouvrage 12 dans le sens de La hauteur de celui-ci peut également assurer une tem- pérature uniforme à L'enveloppe externe. L'invention permet une transformation ou modification particulièrement simpLe de fours connus à régénération et à cuves paraLLèLes, en évitant des travaux de démolition compliqués sur L'enveloppe externe 11 ainsi que sur Les dispositifs de chargement et de défournement. REVENDICATIONS 1. Four pour la calcination, la cuisson ou un traitement semblable de matières premières (9) çontenant des carbonates, com- prenant une enveloppe externe (11) qui possède une part.ie infé- rieure de cuve (1) et une partie qui s'y raccorde en haut, dont la section droite est élargie par rapport à la partie inférieure de cuve (1) et renferme une chambre de calcination (2), caractérisé en ce que l'espace intérieur (19) du four est délimité par un ouvrage de maçonnerie réfractaire (12) s'étendant sur la partie inférieure de cuve (1) et sur la partie de l'enveloppe externe (11) éLargie.en section droite par rapport à cette partie inférieure, l'ouvrage en maçonnerie réfractaire (12) délimitant sur toute sa hauteur une section interne uniforme et étant-appuyé sur l'enveloppe -externe (11), dans la région o cette enveloppe est élargie en section, au -.moyen d'appuis (14, 15, 16; 23; 24; 25 à 28) disposés entre le côté extérieur de l'ouvrage de maçonnerie (12) et l'enveloppe_. -externe (1.1)., des lances à brûleurs (20) pénétrant dans l'espace intérieur (19) du four dans cette région.. 2. Four selon la revendication 1, caractérisé en ce que du matériau isolant (23; 24; 25 à 28) est employé pour appuyer l'ouvrage de maçonnerie (12). 3. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau isolant est constitué de cassettes en tôle (23), qui sont appliquées d'un côté contre la paroi externe (11) du four et de l'autre côté contre l'ouvrage de maçonnerie (12) (figures 4, 5). - - 4. Four selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau isolant est formé de briques de chamotte (27) (figure * 7). -5. Four selon la revendication 4, caractérisé en ce que des nattes isolantes (28) sont prévues entre -Les briques de * chamotte (27) et l'enveloppe externe (11) du four (figure 7). 6. Four selon La revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'ouvrage de maçonnerie (12) est constitué de briques de revê- tement de four (13) ayant des propriétés isolantes qui diffèrent dans Le sens de la hauteur et/ou de la section droite de l'ouvrage de maçonnerie. 7. Four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce -que L-'ouvrage de maçonnerie (12) est entouré, dans la région de *la zone de calcination (2), par une cloison intermédiaire en tôLe d'.acier (14), qui est appuyée sur la paroi externe (11)- du four par des appuis (15, 16) (figures 2, 3). 8. Four selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de L'ouvrage de maçonnerie (12) se rac- corde à une enveloppe d'acier (18) adaptée à la section droite -. interne de L'ouvrage de maçonnerie (12) et alignée avec celle-ci, - cette enveloppe d'acier (18) délimitant en partie au moins la zone de chargement (6) du four. -9. Procédé pour transformer un four-en vue de la calcina- - tion, de la cuisson ou d'un traitement semblable de matières pre- mières (9) contenant des carbonates, Le four comprenant, avant la- --;transformation, une partie inférieure de cuve (1), orientée 'verti- - calement, et une chambre de calcination (2) disposée-à l'extrémité supérieure de la partie inférieure de cuve (1) et élargie en section droite par rapport à cele-ci, la chambre de calcination e étant traversée par un pont à brûLeurs (4) et se raccordant en haut à une zone de chargement (6), le four possédant une enveloppe ---' externe (11) qui entoure La partie inférieure de cuve (1), la - chambre de calcination (2) et la zone de chargement (6), enveloppe contre le côté intérieur de Laquelle s'applique un garnissage - réfractaire (8) s'étendant sur la partie inférieure de cuve (1) et la chambre'de calcination (2), caractérisé en ce que -0. a) on enlève le garnissage réfractaire (8), :'. '.b) on démolit le pont à brûleurs (4), - c) on érige, dans l'espace'intérieur (19) du four, tout- au moins - dans la région de La partie verticale inférieure (1) de la cuve -. - et. de La chambre de calcination (2), un ouvrage de maçonnerie - réfractaire (12) qui délimite sur toute sa hauteur une section interne uniforme et est-appliqué contre La partie inférieure de 'l'enveloppe externe (11), - - d) on appuye L'ouvrage de maçonnerie (12) sur La paroi externe (11) du four au moyen d'appuis dans la région de la zone de calcina- tion (2) et. e) on instatLe des lances à brûleurs (20) qui traversent l'enve- loppe externe (11) et font sailtie dans la chambre de calcina- tion (2). k.