Procédé de cuisson de clinker de ciment de Portland et dispositif pour la mise en #uvre du procédé Le présent brevet a pour objet un procédé<B>de</B> cuisson de clinker de ciment de Portland, caracté risé par le fait qu'on introduit de l'air secondaire destiné<B>à</B> un four rotatif<B>à</B> clinker de ciment<B>de</B> Portland dans un dispositif refroidisseur dans lequel ledit four se décharge, ledit air secondaire refroidis sant le clinker et se chargeant de farines introduites dans le refroidisseur et destinées<B>à</B> faire partie inté grante du clinker,
dont la chaleur sensible est utilisée avec le concours de cet air secondaire pour la pré- cuisson de ces farines.
On -sait qu7il existe un procédé consistant<B>à</B> injec ter<B>à</B> travers un brûleur de four rotatif des poussières ou farines froides avec l'air primaire, dans le but de corriger chimiquement les cendres du combustible et de réintroduire dans le cycle de cuisson des poussiè res captées dans les gaz perdus du four.
Dans ce procédé, les poussiùres ou farines froi des injectées avec le combustible soustraient<B>à</B> la flamme des calories riches pour assurer leur échauf fement, déshydratation et décarbonisation, au détri ment de l'inflammabilité du combustible, de la tem pérature de la combustion et du rendement thermi que en général.
Dans la zone de combustion, de telles poussières ou farines injectées<B>à</B> grande vitesse sont principa- Iement distribuées au sein du dard de la flamme, en trajectoire centrale dans la veine gazeuse parcourant rapidement la zone de cuisson, lesdits produits étant injectés surtout en amont de la zone de clinkérisa- tion, où la phase liquide en évolution est insuffisante pour leur fixation neutralisante dans la charge.<B>Il</B> en résulte une teneur plus élevée de poussières dans les gaz d'échappement.
Dans le procédé objet de la présente invention, les poussières ou farines abordent la zone<B>de</B> com- bustion <B>déjà à</B> température élevée, déshydratées et totalement ou partiellement décarbonatées, ne cau sant plus de préjudice appréciable<B>à</B> l'inflammabilité du combustible, ni<B>à</B> la température de combustion.
D'autre part, les poussières ou farines introduites dans l'air secondaire abordent la zone de clinkérisa- tion selon une distribution annulaire, en enveloppant le dard de la<U>flamme</U> situé dans la partie centrale de la veine gazeuse.
De cette façon, la fixation de telles poussières ou farines dans la charge et sur le revêtement du four s'effectue dans de meilleures conditions tout le long de la zone de cuisson, depuis son extrémité en aval, selon les disponibilités de phase liquide en excès en surface<B>;</B> ce qui empêche la fuite des pous sières dans les gaz d'échappement du four et pro tège le revêtement contre la radiation directe de la flamme, en plus des autres avantages mentionnés ci-dessus.
L'introduction de poussières ou farines selon la présente invention conduit<B>à</B> la, perte totale de la visibilité<B>de</B> l'intérieur du four, ce qui empêche la vision permanente de la zone de cuisson.
Cependant, cet inconvénient est minime du fait que l'atmosphère s'éclaircit très rapidement dès la suspension du déversement des poussières dans le refroidisseur. L'observation nette est rendue possible <B>à</B> la fréquence que les conditions de régularité de marche du four exigent pratiquement.
Toutefois, une meilleure régularité de marche et la protection<B>déjà</B> citée de. la chemise contre la sur chauffe sont facilitées par ]!application<B>de</B> ce procédé et permettent d'atténuer sans risques la vigilance visuelle<B>de</B> la zone de cuisson. Ce procédé est applicable aux fours avec refroi disseur<B>à</B> grille, sans exclure & autres genres de re froidisseurs.
Le présent brevet a aussi pour objet un dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé, ce dispositif étant caractérisé par le fait qu#i1 comprend un refroi disseur<B>à</B> grilles, aménagé dans le prolongement et en contrebas d'un four rotatif<B>à</B> clinker de ciment Portland, ledit refroidisseur comportant une cham bre supérieure et une chambre inférieure, lesdites chambres étant séparées par des grilles, la paroi ver ticale<B>de</B> la chambre supérieure, attenant au four, présentant une ouverture dans laquelle débouche une vis sans fin pour l'introduction des farines des tinées<B>à</B> être mélangées au clinker tombant libre ment dudit four.
Dans une forme d'exécution préférée, la moitié des grilles est animée mécaniquement d'un mouve ment de va-et-vient au moyen d'un dispositif placé <B>à</B> l'extérieur du refroidisseur.
Ces grilles mobiles impriment au clinker son cheminement. En contrebas de Parrivée du clinker, les grilles sont normalement fixes pour que le clinker puisse s'y accumuler sous forme d7un talus d'ébou lement qui se prolonge jusqu'à l'emplacement des premières plaques mobiles. Le clinker, étalé en une couche régulière, subit, tout le long de son chemi nement, un mouvement mixte d'écoulement et d'en traînement pratiquement continu.
Durant ce parcours, le lit de clinker, appuyé sur les grilles, est sujet, de façon permanente,<B>à</B> un con tact intime avec l'air qui le traverse. En effet, l'air est insufflé<B>à</B> travers les compartiments inférieurs par l'action de ventilateurs et dirigé sous une con duite forcée<B>à</B> travers les grilles superposées.
Uair secondaire destiné au four effectue, soit son unique, soit son dernier passage<B>à</B> travers le lit de clinker dans sa zone la plus chaude.
Dans cette zone, la vitesse tangentielle de l'air au contact du clinker est suffisante pour que les par ticules de dimensions inférieures<B>à</B> 0,2 mm soient complètement entraînées dans le four, ledit entrai- nement s'effectuant d'autant mieux que la densité de ces particules est plus faible. L'air secondaire peut atteindre des températures de l'ordre de 1000,) <B>C.</B>
Le dessin schématique annexé représente une forme eexécution du dispositif pour la mise en #u- vre du procédé, donnée<B>à</B> titre d!exemple.
La fig. <B>1</B> est une vue partielle en élévation en coupe, suivant la ligne I-1 de la fig. 2, d'un refroi disseur<B>à</B> grilles.
La fig. 2 en est une vue en plan en coupe, sui vant la ligne II-11 de la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>3</B> en est une vue en coupe, suivant la ligne III-III de la fig. <B>1.</B>
Le dispositif, destiné<B>à</B> l'introduction de farines dans le clinker, est constitué par un refroidisseur<B>à</B> grilles aménagé dans le prolongement et en contre bas d'un four<B>1,</B> par exemple rotatif,<B>à</B> clinker de ciment de Portland, ledit four étant pourvu d#un brûleur 2. Le refroidisseur<B>à</B> grilles comprend une chambre supérieure<B>3</B> et une chambre inférieure<B>8,</B> lesdites chambres étant séparées par des grilles.
La paroi verticale de la chambre supérieure<B>3,</B> attenant au four<B>1,</B> présente une ouverture dans laquelle<B>dé-</B> bouche une vis sans fin<B>5</B> pour l'introduction de farines, par exemple de farines calcaires ou argilo- calcaires froides, lesdites farines étant destinées<B>à</B> être mélangées au clinker 4 tombant librement du four<B>1.</B>
Dans sa chute, le clinker 4 se mélange avec la farine introduite par la vis sans fin<B>5</B> et tombe en <B>6</B> sur les grilles de séparation des deux chambres<B>3</B> et<B>8.</B>
Dans la zone adjacente du lit<B>7</B> de clinker en refroidissement, l'air sous pression dans la chambre inférieure<B>8</B> traverse les grilles et provoque le lavage et le refroidissement du clinker, entramant avec lui les grains fins et légers vers le tube de cuisson.
L'inflammation d'un combustible en poussière, introduit avec les farines calcaires par la vis sans fin<B>5,</B> est instantanée.
De cette façon,<B>le</B> clinker, déplacé par l'action des grilles qui le portent, quitte la zone de lavage en étant exempt des matières introduites par la vis d'alimentation<B>5.</B>
Ce, dispositif utilise, avec le concours de l'air secondaire, la chaleur sensible du clinker pour la précuisson d'une partie des constituants de ce der nier et, en cas de besoin, la chaleur latente contenue, dans un combustible auxiliaire.
Sa viabilité résulte des circonstances suivantes, préexistantes, mais imparfaitement exploitées jus qu'à présent<B>:</B> <B>1 )</B> La disponibilité d'un important excédent calo rifique de potentiel thermique élevé en voie de refroidissement qui peut être greffé partiellement sur des farines ou poussières froides et intro duites dans les dispositifs de refroidissement du clinker.
2) L'action d'un lavage sélectif qu'exerce l'air in sufflé sur les mélanges de clinker et de farines permettant, surtout si celles-ci sont fines et<B>légè-</B> res, leur bonne préparation après et durant leur réchauffage et leur précuisson <B>à</B> un degré varia ble dépendant des conditions de marche du four.
<B>3)</B> La vitesse suffisante<B>de</B> l'air secondaire pour le transport, dans l'ambiance de la zone de cuisson du four d'une phase solide finement dispersée dans son sein, réalisant intégralement les con ditions favorables d'une cuisson dans l'espace considéré, comme, par exemple, dans un four<B>à</B> turbulence, ces conditions étant susceptibles de parachever la précuisson de cette phase solide.
4) Les fonctions de support et de préchauffage de l'air comburant que le clinker en refroidissement offre dans les conditions les plus avantageuses possibles pour la combustion de matières coin- bustibles solides de qualité inférieure permettant la création d'une ambiance de foyer auxiliaire. De cette façon, quand la chaleur sensible du clinker est insuffisante pour chauffer convena blement l'air secondaire. et pour réaliser le degré de précuisson désirable du débit de matière pre mière crue qu'on veut enfourner par l'air secon daire, on pourrait inclure dans ladite matière une quantité de chaleur convenable sous forme de combustible, intégré ou non, dans sa composition technologique.
Le procédé et le dispositif décrits ont notamment les avantages suivants<B>:</B> <B>1)</B> La réintroduction dans le cycle de cuisson des poussières entraînées dans les produits gazeux de la cuisson et captées avant leur expulsion dans l'atmosphère utilisant,<B>à</B> cet effet, l'air secondaire comme véhicule de transport.
2) Une récupération plus efficace de la chaleur sen sible du clinker sous l'effet de son contact intime avec des farines ou poussières froides, réduisant ainsi la quantité d'air nécessaire au refroidissement du clinker, cet air n'étant plus <B>le</B> seul agent de récupération et de dispersion de la chaleur, comme c'est le cas avec les dis positifs connus, en excès forcé sur les besoins du four et de ses organes annexes en air chaud, et profitant de l'excès de chaleur perdue pour la précuisson d'une certaine proportion<B>de</B> cru, en vue d'une production supplémentaire de clinker.
<B>3)</B> La modification des conditions de transmission de la chaleur dans le four, atténuant l'effet radiant, brutal de la flamme sur la chemise, avec le minimum préjudiciable de température <B>à</B> l'intérieur de la flamme, améliorant ainsi les conditions de transmission<B>à</B> l'amont<B>de</B> la zone de combustion et ne causant aucun préjudice par l'inflammation du combustible et la propa gation de la flamme.
4) L'élévation de la basicité de la croûte protec trice du revêtement de la zone de cuisson, due <B>à</B> la présence d'une atmosphère annulaire char gée de poussière basique provoquant des croû tes plus réfractaires, moins sujettes<B>à</B> désagré gation par l'effet du refroidissement et évitant les collages excessifs en amont et en aval de la zone de combustion.
<B><I>5)</I></B> Une meilleure correction que celle produite dans le cas d'injection par l'air primaire de l'hétérogénéité des, grains de clinker produits par la migration de la phase liquide de l'inté rieur vers la périphérie des grains de clinker, constatée au cours de la clinkérisation et de la contamination superficielle par les cendres du combustible, élevant la basicité moyenne et surtout extérieure du clinker et, par conséquent, la valeur hydraulique du ciment correspondant.
<B>6)</B> La réduction de la granulométrie du clinker du fait de l'élimination de l'effet<B>de</B> collage de l'excès de phase liquide<B>à</B> la surface des grains qui tendent<B>à</B> s'agglomérer au cours de la clin- kérisation.
<B>7)</B> Uau-mentation de l'aptitude<B>à</B> la mouture du clinker par l'effet de sa granulométrie réduite, de sa meilleure homogénéité physique et d'une proportion plus faible de la matière surcuite et vitrifiée réalisée, d'une part, par l'atténuation de la radiation directe de la flamme sur le clinker en formation et, d'autre part, par suite de la correction chimique imposée<B>à</B> l'excédent super ficiel de la phase liquide des grains de clinker.
<B>8)</B> Une plus grande efficacité de refroidissement du clinker, due<B>à</B> sa granulométrie plus fine, augmentant sa surface spécifique et<B>à</B> la double action réfrigérante de l'air et du contact des poussières ou farines.
<B>9)</B> Une économie thermique nouvelle du fait qu'on procède<B>à</B> une combustion auxiliaire effectuée lors d'une production supplémentaire de clinker.
<B>10)</B> Une augmentation de la capacité de production du four.
<B>11)</B> L'utilisation de combustible<B>à</B> pouvoir calori fique d#une extrême pauvreté tel que les schis- tes et les houilles, avec moins de 20 % de matière combustible.
12) Enfin, la réalisation simultanée des avantages <B>de</B> la voie humide et de la voie sèche, du fait qu'on enfourne par l'air secondaire les matiè res, premières les plus économiques<B>à</B> traiter par voie sèche et, de manière usuelle, les matières premières marneuses plus facilement mises en #uvre par voie humide.
Portland cement clinker firing process and device for carrying out the process The present patent relates to a <B> </B> baking process for Portland cement clinker, characterized in that secondary air for <B> </B> a <B> </B> Portland cement clinker <B> </B> rotary kiln is introduced into a cooling device into which said kiln discharges, the said secondary air cooled which is the clinker and is loaded with flour introduced into the cooler and intended <B> to </B> to form an integral part of the clinker,
whose sensible heat is used with the help of this secondary air for the pre-cooking of these flours.
It is known that there is a process consisting of <B> in </B> injecting <B> through </B> through a rotary oven burner cold dust or flour with primary air, with the aim of chemically correcting the ashes from the fuel and reintroduce dust collected in the waste gases from the furnace into the cooking cycle.
In this process, the cold dust or flour injected with the fuel subtracts the rich calories from the flame to ensure their heating, dehydration and decarbonization, to the detriment of the flammability of the fuel, of the heat. combustion tem perature and thermal efficiency in general.
In the combustion zone, such dust or flour injected <B> at </B> high speed are mainly distributed within the stinger of the flame, in a central trajectory in the gas stream rapidly traversing the cooking zone, said products being injected especially upstream of the clinkerization zone, where the evolving liquid phase is insufficient for their neutralizing fixation in the feed. <B> This </B> results in a higher content of dust in the gases d 'exhaust.
In the process which is the subject of the present invention, the dust or flour enters the <B> combustion </B> zone <B> already at </B> high temperature, dehydrated and totally or partially decarbonated, no longer causing appreciable damage <B> to </B> the flammability of the fuel, nor <B> to </B> the combustion temperature.
On the other hand, the dust or flour introduced into the secondary air enters the clinkerization zone in an annular distribution, enveloping the stinger of the <U> flame </U> located in the central part of the gas stream. .
In this way, the fixing of such dust or flour in the load and on the coating of the oven takes place under better conditions all along the cooking zone, from its downstream end, depending on the availability of excess liquid phase. on the surface <B>; </B> which prevents the escape of dust into the furnace exhaust gases and protects the coating against direct radiation from the flame, in addition to the other advantages mentioned above.
The introduction of dust or flour according to the present invention leads <B> to </B> the total loss of visibility <B> of </B> the interior of the oven, which prevents permanent vision of the area Cooking.
However, this disadvantage is minimal because the atmosphere clears very quickly as soon as the discharge of dust in the cooler is suspended. The clear observation is made possible <B> at </B> the frequency which the conditions of regular operation of the furnace practically require.
However, better walking regularity and the <B> already </B> mentioned protection of. the jacket against overheating are facilitated by]! application of this process and allow the visual vigilance <B> of </B> the cooking zone to be reduced without risk. This process is applicable to ovens with a <B> to </B> grid cooler, without excluding & other types of coolers.
The present patent also relates to a device for the implementation of this method, this device being characterized in that it comprises a <B> with </B> grid cooler, arranged in the extension and below of a Portland cement <B> clinker </B> rotary kiln, said cooler comprising an upper chamber and a lower chamber, said chambers being separated by grids, the vertical <B> wall of </B> the upper chamber, adjoining the furnace, having an opening into which emerges an endless screw for the introduction of the flour of the tines <B> to </B> to be mixed with the clinker falling freely from said oven.
In a preferred embodiment, half of the grids are mechanically driven back and forth by means of a device placed <B> outside </B> the cooler.
These mobile grids give the clinker its path. Below the clinker inlet, the screens are normally fixed so that the clinker can accumulate there in the form of a collapse slope which extends to the location of the first mobile plates. The clinker, spread in a regular layer, undergoes, throughout its course, a mixed movement of flow and practically continuous dragging.
During this journey, the clinker bed, resting on the grids, is permanently subject to <B> </B> intimate contact with the air which passes through it. In fact, the air is blown <B> through </B> through the lower compartments by the action of fans and directed under a forced duct <B> through </B> through the superimposed grilles.
The secondary air intended for the furnace makes either its only or its last passage <B> through </B> through the clinker bed in its hottest zone.
In this zone, the tangential speed of the air in contact with the clinker is sufficient for the particles of dimensions less than <B> to </B> 0.2 mm to be completely entrained in the furnace, said entrainment. performing all the better as the density of these particles is lower. The secondary air can reach temperatures of the order of 1000,) <B> C. </B>
The accompanying schematic drawing shows one embodiment of the device for carrying out the method, given <B> to </B> by way of example.
Fig. <B> 1 </B> is a partial elevational view in section, taken along the line I-1 of FIG. 2, a <B> </B> grid cooler.
Fig. 2 is a plan view in section, taken along line II-11 of FIG. <B> 1. </B>
Fig. <B> 3 </B> is a sectional view, taken along line III-III of FIG. <B> 1. </B>
The device, intended <B> for </B> the introduction of flour into the clinker, consists of a <B> </B> grid cooler fitted in the extension and against the bottom of an oven <B> 1, </B> for example rotary, <B> to </B> Portland cement clinker, said furnace being provided with a burner 2. The <B> to </B> grate cooler comprises an upper chamber < B> 3 </B> and a lower chamber <B> 8, </B> said chambers being separated by grids.
The vertical wall of the upper chamber <B> 3, </B> adjoining the furnace <B> 1, </B> has an opening in which <B> un- </B> blocks an endless screw <B> 5 </B> for the introduction of flours, for example cold calcareous or clay-limestone flour, said flours being intended <B> for </B> to be mixed with clinker 4 falling freely from the furnace <B> 1. < / B>
In its fall, the clinker 4 mixes with the flour introduced by the endless screw <B> 5 </B> and falls at <B> 6 </B> on the separation grids of the two chambers <B> 3 < / B> and <B> 8. </B>
In the area adjacent to the <B> 7 </B> cooling clinker bed, the pressurized air in the lower <B> 8 </B> chamber passes through the grids and causes the clinker to wash and cool, causing with it the fine and light grains to the cooking tube.
The ignition of a fuel to dust, introduced with the calcareous flour by the endless screw <B> 5, </B> is instantaneous.
In this way, <B> the </B> clinker, displaced by the action of the grids which carry it, leaves the washing zone free from the materials introduced by the feed screw <B> 5. </ B >
This device uses, with the help of the secondary air, the sensible heat of the clinker for the precooking of part of the constituents of the latter and, if necessary, the latent heat contained in an auxiliary fuel.
Its viability results from the following circumstances, pre-existing, but imperfectly exploited so far <B>: </B> <B> 1) </B> The availability of a large heat surplus of high thermal potential in process of cooling which can be partially grafted onto cold flour or dust and introduced into the clinker cooling devices.
2) The action of a selective washing exerted by the inhaled air on the mixtures of clinker and flour allowing, especially if these are fine and <B> light- </B> res, their good preparation after and during their reheating and precooking <B> to </B> a variable degree depending on the operating conditions of the oven.
<B> 3) </B> The sufficient speed <B> of </B> secondary air for the transport, in the environment of the cooking zone of the oven, of a solid phase finely dispersed in it, fully achieving the favorable conditions for baking in the space under consideration, such as, for example, in a <B> turbulence </B> oven, these conditions being capable of completing the precooking of this solid phase.
4) The functions of supporting and preheating the combustion air that the cooling clinker offers under the most advantageous possible conditions for the combustion of inferior solid coin-bustible materials allowing the creation of an auxiliary fire environment. This way, when the sensible heat of the clinker is insufficient to properly heat the secondary air. and in order to achieve the desirable degree of precooking of the flow of raw raw material which is to be fed through the secondary air, it is possible to include in said material a suitable quantity of heat in the form of fuel, integrated or not, in its composition. technological.
The method and the device described have in particular the following advantages <B>: </B> <B> 1) </B> The reintroduction into the cooking cycle of the dust entrained in the gaseous cooking products and captured before their expulsion in the atmosphere using, <B> to </B> this effect, secondary air as a transport vehicle.
2) A more efficient recovery of the sensitive heat of the clinker under the effect of its intimate contact with cold flour or dust, thus reducing the quantity of air necessary for cooling the clinker, this air no longer being <B> the only agent for recovering and dispersing heat, as is the case with known devices, in forced excess on the needs of the furnace and its ancillary devices in hot air, and taking advantage of the excess waste heat for the precooking of a certain proportion of raw <B> raw </B>, with a view to additional production of clinker.
<B> 3) </B> The modification of the conditions of heat transmission in the oven, attenuating the radiant, brutal effect of the flame on the jacket, with the detrimental minimum of temperature <B> to </B> inside the flame, thus improving the conditions of transmission <B> to </B> upstream <B> of </B> the combustion zone and causing no damage by the ignition of the fuel and the propa flame generation.
4) The increase in the basicity of the protective crust of the coating of the cooking zone, due <B> to </B> the presence of an annular atmosphere charged with basic dust causing more refractory crusts, less prone <B> to </B> disintegration by the effect of cooling and avoiding excessive bonding upstream and downstream of the combustion zone.
<B><I>5)</I> </B> Better correction than that produced in the case of injection by primary air of the heterogeneity of the clinker grains produced by the migration of the liquid phase from the interior to the periphery of the clinker grains, observed during clinkerization and surface contamination by fuel ash, raising the average and above all exterior basicity of the clinker and, consequently, the hydraulic value of the corresponding cement .
<B> 6) </B> The reduction in the particle size of the clinker due to the elimination of the <B> sticking </B> effect of the excess liquid phase <B> to </B> the surface of the grains which tend <B> to </B> agglomerate during clin- kerization.
<B> 7) </B> Uau-mentation of the <B> to </B> grinding ability of clinker by the effect of its reduced particle size, its better physical homogeneity and a lower proportion of the overbaked and vitrified material produced, on the one hand, by the attenuation of the direct radiation of the flame on the clinker in formation and, on the other hand, as a result of the chemical correction imposed <B> to </B> the superficial excess of the liquid phase of the clinker grains.
<B> 8) </B> A greater cooling efficiency of the clinker, due <B> to </B> its finer particle size, increasing its specific surface and <B> to </B> the double cooling action of air and contact with dust or flour.
<B> 9) </B> A new thermal economy due to the <B> </B> auxiliary combustion carried out during an additional production of clinker.
<B> 10) </B> An increase in the production capacity of the furnace.
<B> 11) </B> The use of extremely poor calorific <B> fuels such as shales and coal, with less than 20% combustible material.
12) Finally, the simultaneous realization of the advantages <B> of </B> the wet process and the dry process, due to the fact that the secondary air is fed the most economical raw materials <B> to < / B> treat by the dry process and, in the usual way, the raw marly materials more easily processed by the wet process.