Brevet FR2633039A1 — publié le 19891222

INSTALLNTION POUR LA FABRICATION DU CIMENT PAR VOIE SECHE 4VEC FOUR DE PRECALCINATION La présente invention concerne les installations pour la fabrication du ciment par voie sèche comportant un échangeur de chaleur à cyclones, un four de précalcination, un four de c-linkérisation et un refroidisseur de clinker et dans lesquelles la sortie des gaz du cyclone associe au four de précalcination est relié au circuit des gaz de l'échangeur à cyclones en un point situe en aval du dernier cyclone de l'échangeur, c'est-à-dire celui qui est traverse en dernier par les matières traitées. Pour améliorer la calcination et augmenter le rendement thermique de l'installation, on a proposa ( FR 510 465) d'envoyer dans le four de précalcination les matières préchauffées sortant de l'avant-dernier cyclone de l'échangeur, puis d'introduire les matières précalcinées dans la conduite reliant le four de clinkérisation au dernier cyclone de l'échangeur, oh elles sont mises en contact avec les gaz d'échappement du four, les matières sortant de ce cyclone étant finalement introduites dans le four de clinkérisation. On a découvert que ce schéma présentait des avantages supplémentaires lorsque le combustible brûlé .dans le four de précalcination se caractérise par un rapport carbone fixe/matières volatiles eleve. En effet, pour un tel combustible, le temps de sejour dans le four de précalcination est insuffisant pour permettre une combustion complète et les matières sortant du cyclone associe audi t four contiennent des particules de combustible qui peuvent briller dans la conduite reliant le four au dernier cyclone de l'échangeur, Le but de la pressente invention est d'apporter à ces installations des perfectionnements permettant de réaliser une combustion complète du combustible mélangé aux matières introduites dans la conduite reliant le four au dernier cyclone de l'échangeur et d'utiliser au mieux la chaleur dégagée par cette combustion pour complèter la calcination des matières premières par un échange méthodique. Conformément à la présente invention, la conduite reliant le four de clinkérisation au dernier cyclone de l'échangeur, comporte une portion élargie constituant un réacteur, la sortie des matières du cyclone associe au four de précalcination est relie a la partie inférieure dudit réacteur pour permettre la dispersion des matieres dans les fumes, a haute température, s'échappant du four de clinkérisation, et une fraction des matières -sortant de l'avant-dernier cyclone de l'échangeur est introduite dans la partie superieure du réacteur, l'autre fraction étant envoyée dans le four de précalcination. Grâce à la haute temperature régnant dans le réacteur qui est traversé par les fumées du four de clinkérisation, au taux de décarbonatation élevé de la matière venant du four de précalcinatior, - ce qui a pour effet de limiter la réduction de la température des gaz par la réaction de decarbonatationX donc de favoriser la combustion - et grâce à la forte agitation des matières dans le réacteur, les particules de combustibles qui y sont introduites avec les mati ères premières précalcinées brûlent rapidement avec l'oxygène contenu dans les fumées sortant du four de clinkérisation; la chaleur sensible des fumées venant du four de clink:érisation et la chaleur dégagée par cette combustion sont utilises en partie pour compléter la calcination des matières precalcinees et en partie pour calciner les matières sortant de 1 'avant-dernier cyclone de l'échangeur. Celles-ci, dont le taux de décarbonatation est nettement inférieurs sont admises à la partie supérieure du réacteur pour favoriser les échanges thermiques avec les fumées qui leur cèdent leur chaleur sensible. On améliore ainsi très nettement le rendement thermique de l'installation. De l'air, provenant par exemple du refroidisseur de clinker, pourra éventuellement etre admis à la partie inférieure du réacteur pour y maintenir un taux d'oxygène suffisant. Comme déjà proposé dans une installation de ce type, un etranglement ajustable pourra etre placé sur le circuit du gaz de ltechangeur à cyclones entre le dernier cyclone et le point de jonction avec ledit circuit des gaz de la conduite raccorde à la sortie du cyclone associe au four de précalcination pour permettre de répartir dans la proportion voulue, entre le four de clinkérisation et le four de precalcination, l'air prélevé sur le refroidisseur de clinker. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui Suit et se réfère dessin l'accompagnant qui est le schéma d'une installation réalisée conformément a l'invention. L'installation representee schématiquement sur l'unique figure de ce dessin est constituée essentiellement par un échangeur à cyclones 10, un four de précalcination 12 auquel est associe un cyclone 14, un four de clinkérisation 16 et un refroidisseur de clinker 18. L'échangeur 10 comporte cinq etages; le premier étage est formé de de cyclones L et 1' fonctionnant en parallèle et les etages suivants sont formes chacun d 'un seul cyclone 2, 3, 4 et 5. L'entrée du cyclone inférieur 5 est reliée au capot de fumés 15 du four 16 par une conduite comportant une portion élargie constituant un réacteur 90, et la sortie des gaz de chaque cyclone est reliée à l'entrée du cyclone placé au-dessus par une conduits 22, 24, 26, 28, de sorte que les fumées du four 16 passent successivement dans les cyclones 5, 4, 3, 2 et 1-1' et sont finalement rejets à à l'atmosphére après avoir été dépoussiérées. Des conduits 30, :2 et 34 pour l'évacuation des matières préchauffées sont raccordés a la pointe des cyclones 1-1', 2 et 3, et débouchent dans les conduites 26, 24 et 22, respectivement. Un distributeur 36 placé å la pointe du cyclone 4 permet de répartir les matières sortant de ce cyclone entre deux conduits 38 et 40 aboutissant au four de précalcination 12 et à la partie supérieure du réacteur 20, respectivement. Un conduit 42 raccordé a la pointe du cyclone 5 débouche dans le four 16. Le four de précalcination 12 est d'un type connu; il peut etre constitué par une chambre de révolution, à axe vertical, dont la partie supérieure est cylindrique et la partie- inférieure tronconique. Il comporte a sa base une volute d'admission d'air i.3 reliée au refroidisseur de clinker 18 par une conduite 44, et à son extrémité supérieure une -sortie reliée à l'entrée du cyclone 14. Un dispositif d'alimentation 46 permet d'injecter un combustible solide dans la partie inférieure du four de précalcination, en un ou plusieurs points. La sortie des gaz du cyclone 14 est reliée à la conduits 22. La matière collectée à la pointe du cyclone 14 est introduite par le conduit 50, soit directement à la partie inférieure du réacteur 20 avec un éclateur du jet de matière placé à l'etrémité du conduit 50, soit dans la conduite 17 reliant le capot des fumées 15 du four 16 au réacteur 20. Le réacteur 20 est conçu, d'une manière générale, comme le four 12, mais n'est pas équipé d'un dispositif d'alimentation de combustible. Il comporte à sa bas, comme nous l'avons vu, une entrée reliée au capot de fumées 15 du four 16 par une conduit 17 et à son sommet une sortie reliée à l'entrée du cyclone 5; il peut éventuellement comporter une entrée d'air chaud qui peut être reliée, par exemple, à la conduite 44 d'amenée d'air venant du refroidisseur 18 au four 12, comme représenté en tirets iur le dessin, conduite équipée du volet de réglage 55. Le réacteur 20 est dimensionné en hauteur t diamètre de façon a obtenir un temps de séjour maximum de la matière dans le réacteur pour permettre la combustion complète du combustible, c'est-à-dire défini de manière a avoir un recyclage interne maximum de la matière dans sa partie inférieure. Le four 16 est équipé d'un brûleur 52 et l'air secondaire utilisé dans ce four provient du refroidi sueur de clinker 18 Pour permettre de régler la répartition de 1 'air du refroidisseur entre les fours 12 et 16, on a prévu un volet de réqlage 54 sur la conduite 44 et un étranglement réglable 56 sur la conduite 22, en amont du point de raccordement de la conduite venant du cyclone 14. Les matières premières introduites en A, sous forme de farine, dans la conduite 28, passent successivement dans les cyclones 1-1', 2, Z et 4. A la sortie du cyclone 4, les matières sont divisees, par le répartiteur 36, en deux courants dont l'un est envoyé dans le four de précalcination 12 et l'autre dans le réacteur 20. Les matières introduites dans le four 12' de précalcination y sont partiellement calcinées, les calories nécessaires a cette réaction étant fournies par la combustion d'un combustible pauvre (à faible teneur en matières volatiles) introduit dans le four au moyen du dispositif d'alimentation 46. A la sortie du four de précalcination 12, les matières solides sont séparées des fumées dans le cyclone 14 pour etre introduites dans le réacteur 20 où elles sont mises en suspension dans les fumées venant du four 16 par le carneau 17.Ces matière contiennent encore des particules de combustible qui brûlent dans le réacteur 20, arec l'oxygène contenu dans les fumées. Cette combustion est favorisée par la haute température des fumées venant du four 16 et le taux élevé de décarbonatation de la matière venant du four de précalcination 12. La chaleur dégagée par cette combustion est utilisée en partie pour compléter la calcination des matières précalcinées provenant du cyclone 14 et en partie pour calciner les matières provenant du cyclone 4 et introduites dans la partie supérieure du réacteur 20. Les matieres calcinées entraînées par les fumées s'échappant à la partie supérieure du réacteur 20 sont séparées dans le cyclone 5 pour être introduites dans le four 16. Si cela est estimé nécessaire, les agglomérats éventuels trop gros pour entre entrainés par les fumées dans le four 12, sont amenés par gravit au four 16 par le conduit 48; de même, les agglomérats amenés ou se formant dans le réacteur 20 tombent directement dans le four 16. La répartition du débit de matières sortant du cyclone 4 sera choisie en fonction des buts recherchés qui peut entre le rendement thermique optimum de l'installation. Celui-ci correspond généralement a l'obtention d'une matière décarbonatée au maximum à la pointe du cyclone 14, pour une répartition donnée de combustible entre le breileur 52 du four 16 et le dispositif d'alimentation 46 d four de précalcination 12. Il est bien entendu que toutes les modifications qui peuvent être apportées a l'installation décrite par l'emploi de moyen" techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Installation pour la fabrication du ciment par voie sèche comportant un échangeur de chaleur à cyclones, un four de précalcination, où les matières premières sont traitées en suspension dans un courant gazeux, un cyclone raccordé à la sortie dudit four et ou les matières sont séparées des fumées d four, un four de cliniérisation et un refroidisseur de clinker, et dans. laquelle la sortie des gaz dudit cyclone est reliée au circuit des gaz de l'échangeur à cyclones en aval du dernier cyclone dudit échangeur, la sortie des matières de l'avant-dernier cyclone de l'échangeur est reliée au four de précalcination, la sortie des matières du cyclone associé au four de précalcination est reliée à la conduite reliant le capot de fumées du four de clinkérisation au dernier cyclone de l'échangeur et le conduit raccordé a la pointe du dernier cyclone débouche dans le four de clinkérisation, caractérisé en ce que la conduite reliant le four de clinkérisation (l6) au dernier cyclone (5) de l'échangeur (10) comporte une portion élargie constituant un réacteur !20), en ce que la sortie des matières du cyclone. (14) associé au four de précalcination (12) est reliée à la partie inférieure dudit réacteur, et la sortie des matières de l'avant-dernier cyclone (4) de l'échangeur est reliée, à travers un distributeur (Z6), au foctr de précalcination (12) et à la partie supérieure du réacteur (20). 2. Installation sel on la revendication 1 caractérises en ce qu'une entrée d'air est prévue dans la partie inférieure du réacteur (20). Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'un étranglement réglable (56) est prévu surr le circuit des gaz de l'échangeur (10), entre le dernier cyclone et le point de raccordement à ce circuit de la sortie des gaz du cyclone (14) associé au four de précalcination (12).