Brevet FR2697078A1 — publié le 19940422

L'invention concerne les fours à chaux et, plus particulièrement, les conduits de gaz recyclés pour ces fours à chaux. Les conduits de gaz recyclés servant à la circulation des gaz recyclés sont réalisés par maçonnage avec des matériaux réfractaires silico-alumineux qui ne sont pas démontables. Un conduit est normalement constitué, dans sa partie cylindrique, de dix buses réfractaires, ce qui présente neuf joints d'empilage. La remise en état des cinq conduits de gaz recyclés d'un four nécessite un arrêt du four, par exemple quinze jours de travaux par campagne tous les trois à cinq ans. Par ailleurs, l'état de surface interne des buses constituant la partie cylindrique du conduit d est poreux, présente des aspérités et des joints de maçonnage, ce qui entraîne l'accrochage des matières poussiéreuses transportées par le flux gazeux. Ceci a pour conséquence un encrassement des conduits et nécessite un nettoyage de ces derniers. Ce nettoyage est réalisé à chaud tous les quatre mois environ, ce qui entraîne une interruption de six heures du brûleur concerné et, par suite, une dégradation de la qualité de la chaux et un choc thermique sur les voussettes. Du fait de l'accroissement des durées de vie des fours qui a été obtenu grâce à diverses améliorations, l'encrassement des conduits et de leur injecteur constitue un problème sérieux qui se répercute sur le fonctionnement du four. En effet, plus l'encrassement du conduit augmente, moins le débit des gaz recyclés est important et plus la température des réfractaires (voussettes et ponts) s'approche de la limite supérieure acceptable. Il s'ensuit un amorçage de la spirale de destruction des réfractaires, en plus des problèmes du procédé de fabrication de la chaux qui se posent alors. Le nettoyage des conduits de gaz recyclés nécessite six heures tous les quatre mois ; cette opération présente beaucoup de difficultés et de risques pour le personnel dans des conditions de travail pénibles (chaleur, poussière, outils très chauds). De plus, le nettoyage effectué n'est pas satisfaisant malgré beaucoup d'efforts et son résultat reste médiocre. La présente invention se propose de fournir un conduit de gaz recyclés pour four à chaux qui permet d'obtenir un nettoyage performant, facile à réaliser, sans dégradation de la qualité de la chaux et sans choc thermique dans les réfractaires, la durée d'intervention étant inférieure à 30 mn. A cet effet, la présente invention a pour objet un conduit de gaz recyclés pour four à chaux, logé dans une enceinte cylindrique en maçonnerie, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une chemise en métal réfractaire fixée de manière amovible dans ladite enceinte. Du fait que la chemise est amovible, l'opération de nettoyage peut être effectuée à l'extérieur du four le temps d'intervention sur le four est alors limité au temps nécessaire au changement de la chemise encrassée par une chemise qui a été nettoyée auparavant. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite enceinte présente un logement cylindrique intérieur dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur de ladite chemise et l'espace compris entre ledit logement et ladite chemise est rempli de grains de matériau réfractaire. Cette disposition permet de faciliter les opérations de montage et de démontage de la chemise. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, ladite chemise comporte au moins trois guides de centrage sur sa face extérieure. Ceci permet de réduire le temps nécessaire à la mise en place de la nouvelle chemise. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, ladite chemise comporte au moins trois dispositifs d'accrochage disposés sur sa face extérieure. Cette disposition permet d'extraire la chemise par le haut. La présente invention a également pour objet un procédé d'extraction de la chemise précitée, caractérisé en ce qu'on introduit dans le fond du four une pièce présentant au moins dans sa partie supérieure une forme de révolution se rétrécissant vers le haut, le diamètre maximal de ladite pièce étant supérieur au diamètre interne de la chemise et inférieur au diamètre interne du logement, on tire ladite pièce dans le conduit jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la partie inférieure de la chemise et on tire l'ensemble de ladite pièce et du conduit vers le haut, les grains de matière réfractaire s'écoulant dans le cendrier du four. Cette procédure permet de simplifier au maximum l'opération d'extraction de la chemise. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit d'un mode de réalisation de l'invention fait en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un brûleur de four à chaux - la figure 2 est une vue en coupe d'un conduit de gaz recyclés de type connu - la figure 3 est une vue en coupe d'une enceinte de conduit de gaz recyclés selon la présente invention - la figure 4 est une vue en coupe de l'enceinte munie de la chemise selon la présente invention ; et - la figure 5 est une vue en coupe analogue à celle de la figure 4 illustrant le procédé d'extraction de la chemise. La figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un brûleur de four à chaux ; il comporte une chambre de brûleur 1 dans laquelle est envoyé un débit d'air primaire donné par un injecteur 2. La vitesse de cet air primaire surpressé et réchauffé dans un échangeur provoque une dépression par effet "Venturi". Cette dépression aspire les gaz recyclés qui circulent dans un conduit cylindrique 3. La figure 2 représente de manière schématique en coupe ce conduit de gaz recyclés 3. Il est constitué d'une enceinte 4 en maçonnerie dans laquelle sont logées des buses 5, par exemple au nombre de dix. Ces buses sont fixées dans l'enceinte 4 et ne peuvent en être extraites qu'en les cassant. Comme indiqué plus haut, ces buses sont soumises à un encrassement qui nécessite des opérations de nettoyage fréquentes et dont le résultat n'est pas satisfaisant. Les figures 3 et 4 représentent un conduit de gaz recyclés conforme à la présente invention. Il est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte une chemise 11 qui est fixée de manière amovible dans l'enceinte 12 de manière à pouvoir être extraite par le haut. La figure 4 représente l'enceinte 12 qui comporte une partie cylindrique en maçonnerie de type classique 13 de section intérieure cylindrique. Cette enceinte présente dans sa partie supérieure un canal annulaire 14 rempli de béton compacté et, à sa partie inférieure, un autre canal annulaire 15 également rempli de béton compacté; la section intérieure de ce deuxième canal inférieur est conique et se rétrécit vers le bas. Dans cette enceinte 12 est disposée une chemise cylindrique 11 en métal réfractaire, comme on peut le voir sur la figure 4. Le logement cylindrique intérieur 16 de l'enceinte 12 a un diamètre qui est supérieur au diamètre de la chemise 11. De ce fait, il existe entre l'élément de maçonnerie 13 et la chemise 11 un espace annulaire qui est rempli de grains de matériaux ré vrac taires, avantageusement constitués par des billes d'alumine 17. La chemise 11 est réalisée par exemple en acier inoxydable réfractaire du type Z 12 CN 25/10. La chemise 11 comporte, dans sa partie supérieure, sur sa face extérieure des guides de centrage 18 ; ces guides de centrage sont au moins au nombre de trois et ils font saillie de la surface extérieure de la chemise 11 de manière à venir en contact avec l'enceinte en maçonnerie 13. La chemise 11 comporte également, à sa partie supérieure, au moins trois dispositifs d'accrochage constitués par exemple par un crochet 19 qui permettent la mise en place d'une nouvelle chemise dans l'enceinte 12. La chemise 11 est mise en place par le haut en utilisant les dispositifs d'accrochage 19. Les trois dispositifs de centrage permettent de bien positionner la chemise 11 dans l'enceinte 12. Dans sa position définitive représentée à la figure 4, la chemise vient reposer sur le béton remplissant le canal annulaire 15 qui, à cet effet, présente une section intérieure tronconique se rétrécissant vers le bas. La chemise comporte à sa partie inférieure un épaulement annulaire extérieur 21 qui vient en contact avec le béton du canal 15. Dans cette position, l'espace annulaire compris entre la chemise 11 et la paroi interne de la pièce en maçonnerie 13 est fermé. On introduit alors dans cette enceinte des billes en alumine 17, environ jusqu'au niveau des crochets 19. Le reste de l'enceinte annulaire comprise entre la chemise 11 et la partie en maçonnerie 13 est rempli de matière isolante en vrac 22, constitué par exemple par de la fibre de céramique. On réalise ensuite un joint d'étanchéité 20, par exemple en ciment de manière à fermer cet espace annulaire disposé entre la chemise 11 et la pièce en maçonnerie 13 et d'éviter la pénétration des poussières. La figure 5 illustre le procédé d'extraction d'une chemise 11 colmatée. A cet effet, on introduit dans le fond du four une pièce présentant au moins dans sa partie supérieure une forme de révolution se rétrécissant vers le haut, le diamètre maximal de cette pièce étant supérieur au diamètre interne de la chemise et inférieur au diamètre interne du logement 16. Dans l'exemple représenté, cette pièce est constituée par une boule de forme sphérique 31 dont le diamètre est légèrement supérieur au diamètre interne de la chemise 11. Cette boule est introduite dans le fond du four et est accrochée à une chaîne 32 qui est introduite par le haut après démontage de l'injecteur et qui passe à l'intérieur du conduit de gaz recyclés, et en particulier à l'intérieur de la chemise 11. Lorsqu'on désire extraire une chemise encrassée 11, on tire la chaîne 32, par exemple au moyen d'un palan pneumatique et la sphère 31 vient se coincer dans la partie inférieure colmatée de la chemise 11. Si l'on continue à tirer sur la chaîne, on extrait la chemise encrassée 11 qu'on peut aussitôt remplacer par une chemise qui a été nettoyée. Comme on peut le voir sur la figure 5, lorsque la chemise 11 s'est dégagée de l'anneau de béton remplissant le canal 15, les billes réfractaires 17 s'évacuent vers le bas du brûleur. Elles peuvent être récupérées dans le cendrier 33 (voir figure 1). Dans un mode de réalisation particulier, l'épaisseur de la chemise 11 est de 4 mm et la matière choisie est calculée pour résister à une température 1200 C. Les billes ont un diamètre compris entre 2 et 5 mm. Elles peuvent résister à une température de 18500C. Elles permettent d'immobiliser la chemise et de faciliter la tenue aux vibrations et à la dilatation. A leur tempera- ture d'utilisation, ces billes ne présentent aucun risque d'agglomération et leur écoulement lors de l'extraction de la chemise 11 s'effectue donc très facilement. On voit que l'invention permet de simplifier très fortement les opérations de nettoyage des conduits de gaz recyclés pour four à chaux. La demanderesse a constaté par ailleurs, que l'utilisation de chemises en métal réfractaire limite l'encrassage du conduit, l'épaisseur de la couche de poussières déposées restant limitée à 2 mm au bout de trois mois de fonctionnement. En effet, aux moindres variations de température, inévitables sur un long fonctionnement du four, les effets de dilatation provoquent la plupart du temps la rupture de la couche d'encrassement. Par conséquent les fréquences des opérations de remplacement du conduit peuvent être notablement réduites, ce qui améliore les performances du four. Le procédé d'extraction de la chemise en métal réfractaire peut également être utilisé pour effectuer le remplacement d'une chemise usagée. REVENDICATIONS 1. Conduit de gaz recyclés pour four à chaux, logé dans une enceinte cylindrique (3,12) en maçonnerie, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une chemise (11) en métal réfractaire fixée de manière amovible dans ladite enceinte (12). 2. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite enceinte (12) présente un logement cylindrique (16) intérieur dont le diamètre est supérieur au diamètre extérieur de ladite chemise (11) et en ce que l'espace compris entre ledit logement (16) et ladite chemise est rempli de grains de matériau réfractaire (17). 3. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal réfractaire est de l'acier inoxydable. 4. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 2, caractérisé en ce que les grains de matériau réfractaire (17) sont des billes d'alumine. 5. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie inférieure dudit logement (16) comporte un canal annulaire rempli de béton compacté (15). 6. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit canal annulaire (15) présente une section intérieure conique se rétrécissant vers le bas. 7. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie supérieure dudit logement (16) comporte un canal annulaire rempli de béton compacté (14). 8. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite chemise (11) comporte au moins trois guides de centrage (18) sur sa face extérieure. 9. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite chemise comporte au moins trois dispositifs d'accrochage (19) disposés sur sa face extérieure. 10. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie supérieure de l'espace annulaire entre le logement cylindrique et la chemise est remplie de matière isolante en vrac (22). 11. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite matière isolante en vrac (22) est de la fibre de céramique. 12. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie supérieure de la chemise (11) est scellée de manière étanche dans le logement. 13. Conduit de gaz recyclés selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite chemise est scellée dans ledit logement au moyen d'un ciment (20). 14. Procédé d'extraction de la chemise d'un conduit de gaz recyclés selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on introduit dans le fond du four une pièce (31) présentant au moins dans sa partie supérieure une forme de révolution se rétrécissant vers le haut, le diamètre maximal de ladite pièce étant supérieur au diamètre interne de la chemise (11) et inférieur au diamètre interne du logement (16), en ce qu'on tire ladite pièce (31) dans le conduit jusqu'à ce qu'elle vienne en contact avec la partie inférieure de la chemise (11) et en ce qu'on tire l'ensemble de ladite pièce et du conduit vers le haut, les grains de matière réfractaire (17) s'écoulant dans le cendrier du four. 15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce que ladite pièce (31) est de forme sphérique.