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KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIENGESELLSCHAET, résidant à KOLN-DEUTZ (Allemagne) .
INSTALLATION DE CHAUFFAGE DE MATIERES A FINS GRAINS, PARTICULIEREMENT DE
FARINE CRUE DE CIMENT.
La présente invention concerne une installation pour le chauffa- ge à l'aide des gaz brûlés d'un four, de matières à fins grains, particu- lièrement de farine crue de ciment.
On connaît une installation de ce genre constituée par un certain nombre de séparateurs de poussière centrifuges raccordés de telle manière entre-eux par des conduites, que les gaz brûlés d'un four passent consécu- tivement par ces séparateurs, le tuyau d'évacuation de poussière de chaque séparateur étant raccordé à la conduite des gaz brûlés allant au séparateur précédent, ou à l'extrémité de chargement du four.
La présente invention a pour but de perfectionner une telle instal- lation de façon à réaliser une construction peu élevée. On atteint ce ré- sultat en montant les séparateurs en deux rangées verticales dont chaque fois deux séparateurs sont situés sensiblement à la même hauteur, et la con- duite des gaz brûlés d'un des deux séparateurs est dirigée en substance ho- rizontalement vers l'autre.
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple une forme de réa- lisation de l'installation suivant l'invention.
La fig. 1 montre partiellement en perspective et en coupe la nou- velle installation.
Fig. 2 est à une plus grande échelle une coupe suivant la ligne A-B de la fig. 1.
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne E-F de la fig. 2.
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Figo 4 montre à une plus grande échelle un détail du dispositif de chauffage.
Figo 5 est un séparateur de finissage et
Figo 6 est une coupe suivant la lign G-H de la fig. 5.
La fige 1 représente un four % çiment 1. A celui-ci est raccor- dé un sac à poussière 24 pourvu de tuyaux d'évacuation de la poussière 26 et 27. Au-dessus du sac à poussière sont montés quatre séparateurs centri- fuges de poussière (cyclones) 3, 7, 9 et 12. Comme on peut le constater, ils sont montés en deux rangées verticales dont chaque fois deux cyclones 3,7 ou 9, 12 sont sensiblement à la même hauteur. La conduite des gaz brûlés 2 débouche tangentiellement dans le cyclone 3. La tubulure de sortie des gaz dépoussiérés 4 du cyclone 3 est pourvue dans le haut d'une chambre de tourbillonnement 5. A celle-ci est raccordée une conduite horizontale 6, de préférence de section carrée. Elle débouche tangentiellement dans le cyclone 7.
La conduite de sortie des gaz dépoussiérés 8 de ce cyclone 7 se dirige obliquement vers le haut pour aboutir dans le cyclone 9. La con- duite de sortie des gaz dépoussiérés 28 de celui-ci est raccordée au cy- clone 12 par l'intermédiaire d'une chambre de tourbillonnement 10 et d'une conduite 11 également de section carrée. La conduite de sortie des gaz dépoussiérés 29 du cyclone 12 est pourvue également d'une chambre de tour- billonnement 16. Cette dernière est raccordée à un séparateur de finissa- ge 45,-par l'intermédiaire d'une conduite 17. Ce séparateur 45 est par exemple avantageusement constitué par quatre cyclones distincts 55 d'un diamètre plus petit. Les conduites de sortie des gaz dépoussiérés 47 des cyclones 55, débouchent dans une conduite collectrice 56. Celle-ci est raccordée à l'aspiration d'uns soufflerie 18.
Les tuyaux d'évacuation des poussières 46 des cyclones 55 débouchent dans un tuyau commun 48. Celui-ci est interrompu et coupé en biseau à son extrémité inférieure. A cet en- droit est monté un clapet 49 susceptible de s'appliquer sur la partie cou- pée en biseau. Il est monté sur un axe 50. Celui-ci peut pivoter dans un carter 51 qui entoure le clapet. A l'extérieur du carter, l'axe 50 porte un levier 53 sur lequel est monté un poids 52 pouvant coulisser. Ce poids est réglé de façon que le clapet ne puisse fermer que faiblement. A l'ex- trémité inférieure du carter 51 se.raccorde le prolongement du tuyau 48.
Celui-ci à son tour débouche à l'extrémité de chargement du four 1.
Au-dessus du cyclone 9 est montée une trémie 19 pour la farine crue de ciment, comportant une roue à augets 20 qui sert de dispositif d'a- limentation et de fermeture étanche. A cette roue 20 se raccorde un tuyau 15. Celui-ci débouche dans la conduite 11, avantageusement près de la pa- roi inté rieure 22 comme montré sur la fig. 2. Sous l'extrémité inférieure du tuyau 15 est montée une plaque de percussion oblique 21. Le tuyau d'é- vacuation des poussières 13 du cyclone 12, aboutit axialement dans la par- tie inférieure de la conduite 8. Comme montré sur la figo 4, un entonnoir 25 ouvert vers le haut est mont$ à une certaine distance de l'extrémité inférieure du tuyau 13 Cet entonnoir.est fixé à cette conduite par les éléments 23. Il comporte dans le bas 1-*ouverture 30.
Une plaque 31 est prévue à une certaine distance sous l'entonnoir auquel elle est fiée par les éléments 32, Dans le tuyau d'évacuation des poussières 14 du cyclone 9 est également monté un clapet basculant 33 pourvu d'un contrepoids 34. Le tuyau d'évacuation des poussières 14 débouche dans la conduite 6 tout com- me le tuyau 15 dans la conduite 11. Le tuyau d'évacuation des poussières 23 du cyclone 7 débouche axialement dans la partie inférieure de la con- duite 2, où il est aussi pourvu d'un entonnoir et d'une plaque comme sur la fig. 4. Le tuyau d'évacuation des poussières 32 du cyclone 3 conduit à l'extrémité de déchargement du four 1. Dans ce tuyau 32 est monté un cla- pet 36 pourvu d'un poids 57.
Pendant la marche de l'installation les gaz brûlés du four à ciment rotatif 1 cheminent d'abord dans le sac à poussière 24 sous l'effet
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de l'aspiration de la soufflerie 18. Dans ce sac 24 se dépose une grande partie de la poussière contenue dans les gaz. Cette poussière est évacuée en permanence ou périodiquement par les tuyaux 26,27. Les gaz brûlés quit- tent le sac à poussière par la conduite 2. De cette dernière, ils débou- chent à grande vitesse tangentiellement dans le cyclone 3. Ceci leur im- pose un tourbillonnement. Ces gaz traversent alors, toujours en tourbil- lonnant, la conduite de sortie pour les gaz dépoussiérés 4. Ils arrivent ensuite dans la chambre de tourbillonnement 5 qu'ils quittent tangentielle- ment.
Les gaz sont ainsi efficacement déviés de la chambre 5 dans la con- duite horizontale 6. Comparativemert à un coude ordinaire la chambre de tourbillonnement offre non seulement l'avantage d'une déviation paisible, mais aussi celui d'une construction peu élevée. A leur sortie de la con- duite 6 les gaz poursuivent leur chemin par les cyclones 7, 9, 12 et le cy- clone de finissage 45. Après cela ils sortent par la soufflerie 18, à l'air libre.
La farine crue de ciment se trouvant dans la trémie 19 est dis- tribuée par la roue à augets 20 dans le tuyau 15 qu'elle traverse à une as- sez grande vitesse. Elle rencontre alors la plaque de percussion 21 qu'el- le quitte bien meuble pour arriver dans la conduite 11. Dans cette dernière la farine de ciment est entraînée par le courant des gaz vers le cyclone 12. La vitesse des gaz, par exemple de 25 à 30 m sec., est telle qu'il n'y a pratiquement pas de dépôt de poussière dans la conduite 11.
Comme la fa- rine crue est intrqduite près de la paroi intérieure 22 de la conduite 11, ses particules sont en majeure partie entraînées parallèlement à cette pa- roi dans le cyclone 12. ' Ainsi que le montre clairement la fig. 2, dans ce cylone les particules sont projetées par la force centrifuge progressi- vement de la voie intérieure vers la voie extérieure jusqu'à ce qu'elles arrivent enfin tout près de la paroi du cyclone. Les particules sont ainsi mises intimement en contact avec les gaz, ce qui assure une transmission efficace de la chaleur. Les particules de farine glissent ensuite vers le bas le long de la paroi du cyclone pour aboutir dans le tuyau 13. Elles tombent alors dans l'entonnoir 25 qu'elles remplissent, son ouverture 30 étant relativement petite.
Enfin, la farine crue déborde de l'entonnoir, tandis qu'une petite partie passant par l'ouverture 30 déborde de la pla- que 31. Cette dernière est maintenue à une distance telle de l'ouverture 30 de l'entonnoir, qu'à cet endroit il ne puisse se produire d'obstruction par la matière. Cependant, l'entonnoir rempli constitue une fermeture et empêche que les gaz pénètrent dans le tuyau 13. Comme l'ouverture 30 de l'entonnoir laisse continuellement s'écouler une faible quantité de farine crue, le contenu de l'entonnoir 25 est maintenu en mouvement et la vidange de celui-ci est ainsi assurée à l'arrêt de l'installation. De cette ma- nière, les matières humides ou collantes ne peuvent adhérer en cuisant.
Il peut être avantageux de pouvoir régler la profondeur de pé- nétration du tuyau 13 dans l'entonnoir 25. Elle sera de préférence déter- minée par la densité de la farine crue et par la différence de pression existant à cet endroit entre l'intérieur du tuyau 13 et l'intérieur de la conduite 8.
La farine crue tombant du tuyau 13 dans la conduite 8 est en- traînée par les gaz passant dans cette dernière, vers le cyclone 9. La farine qui se dépose dans ce cyclone sort par le tuyau 14. Le clapet 33 de ce tuyau s'ouvre dès qu'une certaine quantité de farine qrue s'est ac- cumulée. Il s'ouvre alors suffisamment pour laisser tomber la farine; cette dernière empêche ainsi que les gaz pénètrent dans le tuyau 14. De celui-ci la farine arrive dans la conduite 6 et enfin dans le cyclone 7.
Dans cette conduite 6 les gaz cheminent aussi à une vitesse telle que les particules de farine ne peuvent se déposer, mais sont entraînées dans le cyclone 7 de la même façon que dans la conduite 11 et le cyclone 12. La farine crue déposée dans ce dernier cyclone passe par le tuyau 23 pour
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tomber dans la conduite 2 et être entraînée dans le cyclone 3. La farine crue séparée dans ce cyclone tombe par le tuyau 32 dans le four rotatif 1.
Le clapet 36 empêche les gaz du four de s'échapper par le tuyau'32= La farine crue récupérée dans le cyclone de finissage arrive par le tuyau 48, également dans le four rotatif lo Ici aussi le clapet 49 empêche les gaz du four de monter dans le tuyau 48.
Ainsi qu'il ressort de ce qui précède au lieu de l'entonnoir 25 et de la plaque 31 on peut aussi utiliser un clapet basculant pour empêcher la pénétration des gaz par le tuyau 13 ; vaut également pour le tuyau 23.
Le traitement thermique substantiel de la farine crue de ciment dans l'installation suivant l'invention, n'a pas lieu dans les conduites de raccordement 2,6, 8 et 11, mais bien dans les cyclones. On peut donc utiliser des conduites de petites dimensionso Il est avantageux que les cyclones 3, 7 et 9 de même que les conduites 2,6, 8 et 11 soient pourvus d'une maçonnerie extérieure ou d'une enveloppe thermiquement isolante, ce qui réduit les pertes de chaleuro
Grâce au montage ho rizontal des conduites 6 et 11 de même qu'au montage particulier en oblique des conduites 2 et 8, l'installation de chauffage suivant l'invention peut être construite relativement basse.
Ceci est particulièrement avantageux lorsque cette installation doit être montée dans des bâtiments existants ou lorsque les conditions locales, par exemple de mauvaises fondations, nécessitent une construction la plus basse possible.
Comme cyclone distinct pour la séparation des poussières restan- tes, on utilise avantageusement un cyclone suivant la forme de réalisation montrée sur la fig. 5. Ce cyclone possède une enveloppe cylindrique 37 qui dans le bas débouche dans un réservoir 38. Dans l'embouchure du cylindre 37 est monté un cône tronqué 39 de telle sorte qu'entre celui-ci et la pa- roi du cylindre 37, il subsiste un espace annulaire 40. Le réservoir 38 se termine vers le bas en forme d'entonnoir. A ce dernier se raccorde le tuyau 43 pour l'évacuation des poussières. L'enveloppe 37 comporte dans le haut une chambre de tourbillonnement 41. Elle est traversée par une conduite de sortie 42 pour les gaz dépoussiérés.
L'extrémité inférieure de cette dernière pénètre faiblement dans l'enveloppe 37. Cette conduite 42 porte à son extrémité supérieure une chambre de tourbillonnement 53.
La poussière séparée tombe par la fente 40 dans le réservoir 38 pour être évacuée par le tuyau 43. Ce cylone montré sur la figo 5 permet d'obtenir une séparation très poussée dans particules de poussière. Comme montré sur la figo 6, les différents cyclones sont avantageusement montés en pa- rallèleo Dans ce cas, leurs chambres de tourbillonnement 41 sont raccor- dées à une conduite commune 54 d'air poussiéreux et les chambres 53 à une conduite commune 55 d'air dépoussiérée La vitesse des gaz traversant les conduites 54 et 55 est telle qu'il ne s'y dépose pas de particules de matière ; vaut aussi pour les conduites 17 et 56 de la fig. 1.
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KLOCKNER-HUMBOLDT-DEUTZ AKTIENGESELLSCHAET, residing in KOLN-DEUTZ (Germany).
HEATING PLANT FOR FINE GRAIN MATERIALS, PARTICULARLY OF
RAW CEMENT FLOUR.
The present invention relates to an installation for heating, with the aid of flue gases from a furnace, fine grain materials, in particular raw cement flour.
An installation of this type is known, consisting of a number of centrifugal dust separators connected in such a way to each other by pipes, that the burnt gases from a furnace pass consecutively through these separators, the exhaust pipe of the furnace. dust from each separator being connected to the flue gas line going to the previous separator, or to the charging end of the furnace.
The object of the present invention is to improve such an installation so as to achieve a low construction. This is achieved by mounting the separators in two vertical rows, each time two separators are located substantially at the same height, and the flue gas duct from one of the two separators is directed substantially horizontally towards the same height. 'other.
The appended drawings show by way of example one embodiment of the installation according to the invention.
Fig. 1 shows partially in perspective and in section the new installation.
Fig. 2 is on a larger scale a section taken along the line A-B of FIG. 1.
Fig. 3 is a section taken along line E-F of FIG. 2.
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Figo 4 shows on a larger scale a detail of the heating device.
Figo 5 is a finishing separator and
Figo 6 is a section on the line G-H of fig. 5.
Fig. 1 shows a cement oven 1. To this is connected a dust bag 24 provided with dust evacuation pipes 26 and 27. Above the dust bag are mounted four centrifugal separators. dust (cyclones) 3, 7, 9 and 12. As can be seen, they are mounted in two vertical rows, each time two cyclones 3, 7 or 9, 12 are substantially at the same height. The flue gas pipe 2 opens tangentially into the cyclone 3. The outlet pipe for the dusted gases 4 of the cyclone 3 is provided at the top with a swirl chamber 5. To this is connected a horizontal pipe 6, preferably of square section. It emerges tangentially into cyclone 7.
The outlet pipe for the dedusted gases 8 of this cyclone 7 runs obliquely upwards to terminate in the cyclone 9. The outlet pipe for the dusted gases 28 from the latter is connected to the cyclone 12 via the intermediary. a swirl chamber 10 and a pipe 11 also of square section. The outlet pipe for the dedusted gases 29 of the cyclone 12 is also provided with a swirl chamber 16. The latter is connected to a finishing separator 45, via a pipe 17. This separator 45 is for example advantageously constituted by four separate cyclones 55 of a smaller diameter. The dust-free gas outlet pipes 47 from the cyclones 55 open into a collecting pipe 56. The latter is connected to the suction of a blower 18.
The dust evacuation pipes 46 of the cyclones 55 open into a common pipe 48. The latter is interrupted and beveled at its lower end. At this location is mounted a valve 49 capable of being applied to the bevel-cut part. It is mounted on an axis 50. The latter can pivot in a housing 51 which surrounds the valve. Outside the housing, the shaft 50 carries a lever 53 on which is mounted a weight 52 which can slide. This weight is adjusted so that the valve can only close slightly. At the lower end of the housing 51 is connected the extension of the pipe 48.
This in turn opens at the loading end of furnace 1.
Above the cyclone 9 is mounted a hopper 19 for the raw cement flour, comprising a bucket wheel 20 which serves as a feeding and sealing device. A pipe 15 is connected to this wheel 20. The latter opens into the pipe 11, advantageously near the inner wall 22 as shown in FIG. 2. Under the lower end of the pipe 15 is mounted an oblique percussion plate 21. The dust evacuation pipe 13 of the cyclone 12, terminates axially in the lower part of the pipe 8. As shown in the figure. Figo 4, a funnel 25 open upwards is mounted at a certain distance from the lower end of the pipe 13 This funnel is fixed to this pipe by the elements 23. It has at the bottom 1- * opening 30.
A plate 31 is provided at a certain distance under the funnel to which it is connected by the elements 32. In the dust evacuation pipe 14 of the cyclone 9 is also mounted a tilting valve 33 provided with a counterweight 34. The pipe dust evacuation pipe 14 opens into line 6 just like pipe 15 into line 11. Dust evacuation pipe 23 of cyclone 7 opens axially in the lower part of pipe 2, where it is also provided with a funnel and a plate as in fig. 4. The dust evacuation pipe 32 of the cyclone 3 leads to the discharge end of the furnace 1. In this pipe 32 is mounted a valve 36 provided with a weight 57.
During the operation of the installation, the burnt gases from the rotary cement kiln 1 first pass into the dust bag 24 under the effect of
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suction of the blower 18. In this bag 24 is deposited a large part of the dust contained in the gases. This dust is evacuated permanently or periodically by the pipes 26,27. The burnt gases leave the dust bag via line 2. From the latter, they emerge at high speed tangentially into cyclone 3. This causes them to swirl. These gases then pass, still swirling, through the outlet pipe for the dust-free gases 4. They then arrive in the swirl chamber 5 which they leave tangentially.
The gases are thus efficiently diverted from the chamber 5 into the horizontal duct 6. Compared to an ordinary bend the swirl chamber offers not only the advantage of a smooth deflection, but also of a low construction. On leaving the duct 6, the gases continue their way through the cyclones 7, 9, 12 and the finishing cycle 45. After that they exit through the blower 18, into the open air.
The raw cement meal in the hopper 19 is distributed by the bucket wheel 20 into the pipe 15 which it passes through at a fairly high speed. It then meets the percussion plate 21 which it leaves quite loose to arrive in the pipe 11. In the latter the cement flour is entrained by the flow of gases towards the cyclone 12. The speed of the gases, for example of 25 to 30 m sec., Is such that there is practically no deposit of dust in the pipe 11.
As the green flour is introduced near the inner wall 22 of the conduit 11, most of its particles are entrained parallel to this wall in the cyclone 12. As is clearly shown in FIG. 2, in this cylinder the particles are projected by the centrifugal force progressively from the inner path towards the outer path until they finally arrive very close to the wall of the cyclone. The particles are thus placed intimately in contact with the gases, which ensures efficient transmission of heat. The flour particles then slide down the wall of the cyclone to end in pipe 13. They then fall into funnel 25 which they fill, its opening 30 being relatively small.
Finally, the raw flour overflows from the funnel, while a small part passing through the opening 30 overflows from the plate 31. The latter is kept at such a distance from the opening 30 of the funnel, that 'at this point there can be no obstruction by the material. However, the filled funnel provides a closure and prevents gases from entering pipe 13. As the funnel opening 30 continuously lets a small amount of raw flour flow, the contents of funnel 25 are maintained. in motion and the emptying thereof is thus ensured when the installation is stopped. In this way, moist or sticky materials cannot adhere when cooking.
It may be advantageous to be able to adjust the depth of penetration of the pipe 13 into the funnel 25. It will preferably be determined by the density of the raw flour and by the pressure difference existing there between the interior. pipe 13 and the inside of pipe 8.
The raw flour falling from the pipe 13 into the pipe 8 is entrained by the gases passing through the latter, towards the cyclone 9. The flour which is deposited in this cyclone comes out through the pipe 14. The valve 33 of this pipe s' opens as soon as a certain quantity of plain flour has accumulated. It then opens enough to drop the flour; the latter thus prevents gases from entering pipe 14. From this, the flour arrives in pipe 6 and finally in cyclone 7.
In this pipe 6 the gases also travel at a speed such that the flour particles cannot be deposited, but are entrained in the cyclone 7 in the same way as in the pipe 11 and the cyclone 12. The raw flour deposited in the latter cyclone passes through pipe 23 to
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fall into line 2 and be entrained in cyclone 3. The raw flour separated in this cyclone falls through pipe 32 into rotary kiln 1.
The valve 36 prevents the gases from the oven from escaping through the pipe'32 = The raw flour collected in the finishing cyclone arrives through the pipe 48, also in the rotary oven lo Here also the valve 49 prevents the gases from the oven from escaping. fit into pipe 48.
As emerges from the above, instead of the funnel 25 and the plate 31, it is also possible to use a tilting valve to prevent the penetration of gases through the pipe 13; also applies to pipe 23.
The substantial heat treatment of the raw cement flour in the installation according to the invention does not take place in the connecting pipes 2, 6, 8 and 11, but in the cyclones. It is therefore possible to use pipes of small dimensions o It is advantageous that the cyclones 3, 7 and 9 as well as the pipes 2, 6, 8 and 11 are provided with an external masonry or a thermally insulating envelope, which reduces heat losses
Thanks to the horizontal mounting of the pipes 6 and 11 as well as to the particular oblique mounting of the pipes 2 and 8, the heating installation according to the invention can be constructed relatively low.
This is particularly advantageous when this installation is to be mounted in existing buildings or when local conditions, for example poor foundations, require the lowest possible construction.
As a separate cyclone for the separation of the remaining dust, a cyclone according to the embodiment shown in FIG. 5. This cyclone has a cylindrical casing 37 which at the bottom opens into a reservoir 38. In the mouth of cylinder 37 is mounted a truncated cone 39 such that between the latter and the wall of cylinder 37, there remains an annular space 40. The reservoir 38 ends downwards in the form of a funnel. To the latter is connected the pipe 43 for the evacuation of dust. The casing 37 has a swirl chamber 41 at the top. It is crossed by an outlet pipe 42 for the dust-free gases.
The lower end of the latter penetrates weakly into the casing 37. This pipe 42 carries at its upper end a swirl chamber 53.
The separated dust falls through the slot 40 into the reservoir 38 to be discharged through the pipe 43. This cylinder shown in FIG. 5 makes it possible to obtain a very thorough separation in dust particles. As shown in figo 6, the different cyclones are advantageously mounted in parallel. In this case, their swirl chambers 41 are connected to a common duct 54 of dusty air and the chambers 53 to a common duct 55 of dust-free air The speed of the gases passing through the pipes 54 and 55 is such that no particles of material are deposited therein; also applies to pipes 17 and 56 of fig. 1.
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