Brevet FR2631023A1 — publié le 19891110

La présente invention a essentiellement pour objet un procédé de fabrication d'un matériau quelconque, tel que par exemple du clinker de ciment, étant entendu que ce procédé pourrait être utilisé pour fabriquer d'autres matériaux. L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. On a déjà proposé des installations pour fabriquer du clinker de ciment qui, d'une manière générale, comprennent un système de séchage préalable d'une matière première, ce système étant raccordé à une unité de chauffage et de cuisson elle-même raccordée à un système de refroidissement utilisant un gaz tel que de l'air et d'où sort le clinker de ciment. Il est également connu, dans ce type d'installation, d'utiliser les gaz chauds issus de l'unité de cuisson, de même qu'une partie de l'air le moins chaud sortant du système de refroidissement, pour réaliser le séchage préalable de la matière première. Toutefois, la quantité de chaleur des deux flux ci-dessus n'est pas suffisante pour effectuer le séchage de la matière première au-dessus d'un certain seuil d'humidité, et c'est pourquoi on utilise généralement une source auxiliaire de-chaleur pour effectuer le séchage préalable, cette source pouvant être par exemple constituée par un brûleur raccordé au système de séchage. Mais, comme on le comprend, une telle source auxiliaire représente un coût supplémentaire, exige un entretien et rend finalement l'installation plus complexe et moins fiable. Aussi, la présente invention a pour but de remédier notamment à-cet inconvénient en proposant un procédé et une installation ne comportant aucune source auxiliaire pour effectuer le séchage préalable de la matière première, et utilisant avantageusement les calories produites par l'unité de cuisson et récupérées par le gaz de refroidissement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de fabrication d'un matériau quelconque, tel que par exemple du clinker de ciment, et du type consistant à chauffer et cuire une matière première préalablement séchée, telle que par exemple un mélange destiné à la fabrication de clinker de ciment, puis à refroidir ladite matière première ayant subi la cuisson, par un gaz, tel que de l'air, caractérisé en ce que, pour réaliser le séchage préalable sans source auxiliaire de chaleur, on récupère le gaz de refroidissement le plus chaud que l'on utilise au moins en partie pour ledit séchage préalable, et on récupère le gaz de refroidissement le moins chaud que l'on utilise au moins en partie comme gaz de combustion pour le chauffage et la cuisson. Suivant une autre caractéristique de ce procédé, le gaz de refroidiss-ement le plus chaud est utilisé pour le séchage préalable et aussi pour la cuisson. Quant au gaz de refroidissement le moins chaud, il est utilisé, suivant un mode de réalisation préféré, pour réaliser un préchauffage en amont de la cuisson et pour réaliser également le séchage préalable. On précisera encore que le séchage préalable de la matière première est en outre effectué par les gaz chauds issus du préchauffage et de la cuisson précités. La chaleur résiduelle provenant du séchage préalable peut être utilisée pour réaliser un échange de chaleur avec un fluide. Selon encore une autre caractéristique de ce procédé, le gaz de refroidissement le plus chaud que l'on utilise pour le séchage préalable est à une température comprise entre environ 500 et 800 C, tandis que le gaz de refroidissement le moins chaud utilisé tant pour le préchauffage que pour le séchage préalable est à une température comprise entre environ 300 et 5000C. L'invention vise encore une installation pour la mise en oeuvre du procédé répondant aux caractéristiques ci-dessus et destinée par exemple à fabriquer du clinker de ciment. Cette installation est du type comprenant un système de séchage préalable d'une matière première raccordé à une unité de chauffage et de cuisson elle-meme raccordée à un système de refroidissement utilisant un gaz tel que de l'air et dtoù sort le matériau fabriqué, et est caractérisée par au moins une conduite raccordée entre le système de séchage et la partie du système de refroidissement par où sort le gaz ou air de refroidissement le plus chaud, et par au moins une conduite raccordée entre l'unité de chauffage et de cuisson et la partie du système de refroidissement par où sort le gaz ou air de refroidissement le moins chaud. Suivant une autre caractéristique de cette installation, la conduite citée en dernier lieu se divise en une portion de conduite reliée à un système de préchauffage si tué en amont d'un four de cuisson et en une portion de conduite reliée au système précité de séchage préalable. -On comprend donc que la conduite par où sort l'air de refroidissement le moins chaud permettra non seulement à cet air de participer au séchage préalable de la matière première, mais permettra aussi d'améliorer l'efficacité du préchauffage avant la cuisson. Mais d'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaStront mieux dans la description détaillée qui suit, et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'une installation de fabrication de clinker de ciment selon l'art antérieur ; et - la figure 2 est une vue schématique d'une installation conforme aux principes de l'invention. En se reportant à la figure 1, on voit une installation de fabrication de clinker de ciment selon l'art antérieur, cette installation comprenant essentiellement un système de séchage préalable 1 d'une matière première, ce système étant raccordé via la ligne 2 à une unité 3 de chauffage et de cuisson qui se compose d'une unité de préchauffage 4 avec précalcinateur 5, laquelle unité est raccordée via une ligne 6 à un four de cuisson 7, lui-mme raccordé à un système de refroidissement 8 utilisant un gaz tel que de l'air. La matière première est introduite en 9 dans le système de séchage préalable 1 et suit le trajet matérialisé par les lignes en traits pleins 2, 6 et 6a, au travers de 11 unité de chauffage 3 et du système derefroidissement 8 d'où sort le clinker de ciment en 10, étant entendu que des appareils intermédiaires (non représentés), tels que des appareils de stockage par exemple, peuvent être prévus entre les divers éléments de l'installation. Les lignes en traits interrompus sur la figure 1 illustrent les trajets des gaz dans l'installation. Plus précisément, un gaz, tel que de l'air est insufflé en 11 dans le système de refroidissement 8, qui peut être par exemple un refroidisseur à grilles, et cet air, chauffé après passage dans le refroidisseur 8 est envoyé par la conduite 12 au système de séchage préalable. Par ailleurs, de l'air, à une température moins élevée que dans la conduite 12, est recyclé par la conduite 13 dans le refroidisseur 8. Enfin, de l'air plus chaud que celui passant dans la conduite 12, est envoyé par la conduite 14 dans le précalcinateur 5. De l'air à une température encore plus chaude que celui passant dans la conduite 14 est envoyé, à contre-courant de la matière première, comme matérialisé par la flèche 15, dans le four de cuisson 7, cet air passant par la ligne 16 dans le système de préchauffage 4, d'où il sort par une conduite 17 pour être acheminé vers le système de séchage préalable 1 à l'aide d'un ventilateur ou analogue V. On a montré en 18 une source auxiliaire de chaleur, telle qu'un brûleur, et permettant un apport, -via la conduite 19, de gaz chaud-pour l'installation de séchage 1. La chaleur résiduelle issue du système de séchage 1 peut être acheminée par une conduite 20 dans un échangeur 21 formant par exemple une unité de dépoussiérage et/ou de chauffage d'-un fluide quelconque. On comprend donc de la description qui précède que l'air insufflé dans le refroidisseur à grilles 8, qui a échangé de la chaleur avec le-clinker chaud est récupéré thermiquement sous forme d'air de combustion 15 et 14 respectivement pour le four 7 et le précalcinateur 5, ces deux récupérations d'air étant situées dans la partie amont du refroidisseur 8, c'est-à-dire dans la partie où l'air de refroidissement est devenu le plus chaud. Par ailleurs, l'air moins chaud récupéré par la conduite 12 est utilisé pour le séchage en 1 des matières premières humides destinées à la fabrication du clinker. Cet air, comme on le voit bien sur la figure 1, est prélevé à travers une prise située en aval des deux prises pour les conduites 14 et 15. L'air récupérable par la conduite 12 est fonction du niveau de température recherché'qui est en général supérieure à 3000C. Elle peut être également augmentée dans une certaine mesure si tout ou partie de l'air excédentaire 13 du refroidisseur 8 de clinker est recyclé et utilisé comme air de refroidissement. On comprend donc que, compte tenu des connexions réalisées au niveau du refroidisseur 8, la majorité des calories récupérées sont utilisées pour le processus de chauffage et de cuisson, et cela par le flux 15 vers le four 7 qui peut etre un four rotatif, et par le flux 14 vers le foyer du précalcinateur 5 situé dans l'unité de préchauffage 4. Par ailleurs, l'air de séchage passant dans la conduite 12, ajouté aux fumées passant dans la conduite 17 permet de secher une matière première destinée à la fabrication du clinker et dont l'humidité peut s'élever au plus à 14%. Au-delà de cette valeur, l'installation d'un foyer complémentaire qui, comme on l'a vu plus haut, peut être un brûleur 18, est absolument nécessaire, ce qui, comme on le comprend, complique l'installation et affecte sa fiabilité. Or, conformément à l'invention, les inconvénients ci-dessus sont évités, comme on l'expliquera maintenant, en se reportant à la figure 2 dans laquelle on a utilisé les mêmes repères que ceux de la figure 1 pour désigner les éléments communs. Conformément à l'invention, l'air très chaud qui, dans l'installation antérieure, était envoyé par la conduite 14 dans le précalcinateur 5, est, selon l'invention, envoyé en totalité par une conduite 100 dans le système de séchage préalable 1; Quant à la conduite 12 qui, dans l'installation antérieure, envoyait de l'air moins chaud que celui de la conduite 14, dans le système de -séchage préalable 1, cette conduite 12, conformément à l'invention, se divise en deux portions de conduite, à savoir une portion de conduite 101 acheminant une partie de cet air dans le système de séchage 1, et une portion de conduite 102 acheminant une autre partie de cet air dans le précalcinateur 5 de l'unité de préchauffage 4. On a constaté qu'avec la disposition ci-dessus, le contenu thermique des fumées issues en 17 de l'unité de préchauffage 4 et de l'air de-séchage s'écoulant dans les conduites 100 et 101 est augmenté de plus de 20% par rapport à l'installation antérieure. Il est donc possible de traiter une matière première dont l'humidité s'élève à au moins 18%, et cela sans que la prévision d'une source de chaleur auxiliaire soit nécessaire, comme c'était le cas dans l'installation antérieure. Suivant une réalisation préférée, on pourra compenser les calories transférées vers le système de séchage 1 par une injection supplémentaire de combustible dans le four 7 et dans le foyer du précalcinateur 5 qui pourront utiliser avantageusement des combustibles pauvres. On observera encore que la récupération thermique vers le four 7 demeure inchangée (ligne 15), tant sur le plan de la quantité qu'au niveau de la température, ce qui permet de maîtriser parfaitement les conditions de cuisson du clinker. On a donc réalisé suivant l'invention un procédé et une installation permettant le traitement de matières premières dont l'humidité peut être très élevée, et cela sans utiliser une source auxiliaire de chaleur. Ainsi, on réalisera, d'une façon économique, l'augmentation simultanée de la quantité de calories récupérables et du niveau de température des fumées récupérées. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que dans le cas d'une matière première possédant un taux d'humidité très élevé, une partie du flux d'air passant dans la conduite 102 pourra être remplacée par de l'air froid prélevé directement dans l'atmosphère, afin d'augmenter encore le niveau de récupération. Egalement, pour limiter le montant de l'investissement, on pourrait mélanger les flux d'air chaud passant dans les conduites 100, 101 et 102 afin de n'avoir à utiliser qu'un seul conduit pour le transport de ces flux d'air. Il faut également encore dire que le procédé et l'installation selon cette invention peuvent s'appliquer au traitement de toute matière autre que du clinker de ciment. C'est dire que l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un matériau quelconque, tel que par exemple du clinker de ciment, et du type consistant à chauffer et cuire une matière première préalablement séchée, telle que par exemple un mélange destiné à la fabrication du clinker de ciment, puis à refroidir ladite matière première ayant subi la cuisson par un gaz tel que de l'air, caractérisé en ce que, pour réaliser le séchage préalable sans source auxiliaire de chaleur, on récupère le gaz de refroidissement le plus chaud que l'on utilise au moins en partie pour ledit séchage préalable, et on récupère le gaz de refroidissement le moins chaud que l'on utilise au moins- en- partie comme gaz de combustion pour le chauffage et la cuisson. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz de refroidissement le plus chaud est utilisé pour ledit séchage préalable et pour la cuisson. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le gaz de refroidissement le moins chaud est utilisé pour effectuer un préchauffage en amont de la cuisson et pour effectuer ledit séchage préalable. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le séchage préalable de la matière première est en outre effectué par les gaz chauds issus du préchauffage et de la cuisson précités. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la chaleur résiduelle provenant du séchage préalable précité est utilisée pour réaliser un échange de chaleur avec un fluide. 6. Procédé selon l'une des revendications I à 4, caractérisé en ce que le gaz de refroidissement le plus chaud que l'on utilise pour le séchage préalable est à une température comprise entre environ 500 et 8000C, tandis que le gaz de refroidissement le moins chaud utilisé tant pour le préchauffage que pour le séchage préalable est à une température comprise entre environ 300 et 5000C. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, et destiné en particulier à fabriquer du clinker de ciment, du type comprenant un système de séchage préalable (1) d'une matière première raccordé à une unité (3) de chauffage et de cuisson elle-même raccordée à un système (8) de refroidissement utilisant un gaz tel que de l'air et d'où sort le matériau fabriqué (10), caractérisée par au moins une conduite (100) raccordée entre le système de séchage et la partie du système de refroidissement (8) par où sort le gaz ou air de refroidissement le plus chaud, et par au moins une conduite (12) raccordée entre l'unité (3) de chauffage et de cuisson, et la partie du système de refroidissement (8) par où sort le gaz ou air de refroidissement le moins chaud. 8. Installation selon la revendication 7-, caractérisée en ce que la conduite (12) citée en dernier lieu, se divise en une portion de conduite (102) reliée à un système de préchauffage (4) situé en amont d'un four de cuisson (7) et en une portion de conduite (101) reliée au système précité (1) de séchage préalable.