EP1807375A2 - INSTALLATION ET PROCÉDÉ DE CALCINATION D'UNE CHARGE MINÉRALE CONTENANT UN CARBONATE POUR PRODUIRE UN LIeN HYDRAULIQUE - Google Patents

INSTALLATION ET PROCÉDÉ DE CALCINATION D'UNE CHARGE MINÉRALE CONTENANT UN CARBONATE POUR PRODUIRE UN LIeN HYDRAULIQUE

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Publication number
EP1807375A2
EP1807375A2 EP05804195A EP05804195A EP1807375A2 EP 1807375 A2 EP1807375 A2 EP 1807375A2 EP 05804195 A EP05804195 A EP 05804195A EP 05804195 A EP05804195 A EP 05804195A EP 1807375 A2 EP1807375 A2 EP 1807375A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chamber
combustion
installation
gas
cooler
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05804195A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Dupuis
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technip Energies France SAS
Original Assignee
Technip France SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Technip France SAS filed Critical Technip France SAS
Publication of EP1807375A2 publication Critical patent/EP1807375A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B15/10—Arrangements of air or gas supply devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2/00—Lime, magnesia or dolomite
    • C04B2/10—Preheating, burning calcining or cooling
    • C04B2/106—Preheating, burning calcining or cooling in fluidised bed furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
    • C04B7/43—Heat treatment, e.g. precalcining, burning, melting; Cooling
    • C04B7/434—Preheating with addition of fuel, e.g. calcining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B7/00—Hydraulic cements
    • C04B7/36—Manufacture of hydraulic cements in general
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    • C04B7/44—Burning; Melting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B15/00—Fluidised-bed furnaces; Other furnaces using or treating finely-divided materials in dispersion
    • F27B15/02—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
    • F27B15/14—Arrangements of heating devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/40—Production or processing of lime, e.g. limestone regeneration of lime in pulp and sugar mills

Definitions

  • the present invention relates to a plant for calcination of a mineral filler containing a carbonate to produce a hydraulic binder, of the type comprising at least one calciner, the installation successively comprising a preheater, at least one binder production calciner comprising a chamber combustion, and a cooler; the combustion chamber comprising:
  • combustion means for maintaining in the chamber a temperature between 700 0 C and 900 0 C, the combustion means comprising means for introducing into the chamber an oxidizing gas from the cooler;
  • hydraulic binder a pulverulent material composed of fine particles which, in contact with water, react to form a solidified block to develop strength properties.
  • hydraulic binders are cements, lime, slags, pozzolans, ashes from thermal power stations.
  • the above-mentioned plant is intended for the production of an artificial hydraulic binder designated by the term "kalsin”, as described in application EP-A-0 167 465.
  • the binders of kalsin type are produced based on clay phases, and at least one carbonate, preferably a calcium carbonate with optionally a magnesium carbonate.
  • the carbonate is activated by dehydroxylation and by calcium combinations, without formation of free lime.
  • carbonate refers to a salt resulting from the combination of carbonic acid with a base. This salt comprises a carbonate anion and a metal cation, preferably alkaline or alkaline earth metal.
  • cement clinker is meant the material leaving a rotary flame-burning furnace, said material having formed balls or granules by partial melting at high temperature, for example about 1500 0 C, and by chemical combinations of different oxides such as oxides of calcium, silicon, aluminum, and iron.
  • the clinker thus obtained is, after grinding with appropriate additives, capable of producing a cement.
  • a known clinker production plant is described in EP 0 754 924.
  • An object of the invention is therefore to provide a calcination plant of the aforementioned type which has reduced pollutant emissions.
  • the subject of the invention is an installation of the aforementioned type, characterized in that the chamber comprises means for forming a fluidized bed, and in that the means for introducing the treatment gas are supplied with at least one partially by at least one bypass line of a part of the combustion fumes, the bypass pipe from the smoke evacuation means.
  • the invention may include one or more of the following features, taken singly or in any technically feasible combination:
  • the smoke evacuation means comprise a pipe for extracting the combustion fumes coming from the combustion chamber, the bypass pipe being stitched on the extraction pipe;
  • the extraction line is connected to the preheater; it comprises an additional clinker production calciner, separate from the hydraulic binder production calciner, the additional calciner comprising a flame combustion furnace and the flue gas discharge means comprise an additional flue gas extraction duct; flame-burning furnace, the bypass pipe being stitched onto the additional extraction pipe;
  • the additional extraction line is connected to an additional preheater, the additional preheater opening into the additional calciner;
  • the combustion means comprise, successively, between the means for forming the fluidized bed and the means for introducing a gas with a controlled content of carbon dioxide:
  • the means for injecting into the chamber the oxidizing gas coming from the cooler -
  • the cooler is fed at least partially by a secondary bypass line of a portion of the combustion fumes from the smoke evacuation means;
  • the cooler comprises secondary means for forming a fluidized bed for cooling the calcined mineral filler. it comprises recirculation means connecting a downstream region of the combustion chamber located downstream of the means for introducing the process gas, at an upstream region of the chamber, located upstream of the combustion means;
  • the means for sampling the calcined mineral filler open out between the means for introducing the treatment gas and the means for forming the fluidized bed;
  • the combustion means comprise a secondary combustion chamber comprising:
  • the secondary chamber being connected to the combustion chamber through an outlet duct opening between the means for introducing the inorganic filler and the additional means for introducing the treatment gas.
  • the invention also relates to a process for calcining a mineral filler containing a carbonate to produce a hydraulic binder, of the type comprising at least one calcination phase, the process comprising successively a preheating phase of the mineral filler in a preheater at least one calcination phase of the preheated mineral filler in a combustion chamber, and a cooling phase of the calcined mineral filler in a cooler; the calcination phase comprising the steps of:
  • combustion step comprising the introduction into the chamber of an oxidizing gas from a cooler; Introduction into the chamber of a treatment gas with a controlled content of carbon dioxide, to oppose the dissociation of the carbonate in the chamber; and
  • the method comprising a phase of evacuation into the atmosphere of combustion fumes produced during the or each calcination phase; characterized in that the calcination step comprises a step of forming a fluidized bed in the chamber, and in that the step of introducing a process gas comprises at least partial derivation of a part of the fumes combustion exhausted during the flue gas evacuation phase and a supply of the chamber by said combustion fumes derived.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a first installation according to the invention
  • Figure 2 is an enlarged view of an upstream portion of the installation of Figure 1;
  • Figure 3 is an enlarged view of a downstream portion of the installation of Figure 1;
  • FIG. 4 is a view similar to that of Figure 3 of a second installation according to the invention.
  • FIG. 5 is a view similar to that of Figure 3 of a third installation according to the invention.
  • FIG. 6 is a view similar to that of Figure 2 of a fourth installation according to the invention.
  • the calcination plant 11 of a crude mineral charge represented in FIG. 1 comprises a kalsin production unit 13, provided with a fluidized bed combustion chamber, and in parallel, a clinker production unit 17, provided with a rotary kiln 19 flame.
  • the installation 11 also comprises means 21 for evacuating the combustion flue gases into the atmosphere, comprising a pipe 23 for extracting combustion fumes generated in the fluidized bed chamber 15, and an additional pipe 25 for extracting fumes. generated in the flame rotary kiln 19.
  • Each conduit 23, 25 is provided with a fan 23A, 25A, and a device 23B, 25B for adjusting the fan, for example a shutter or a variable speed fan to separately adjust the respective flow rates of gas flowing in the respective installations. 13 and 17.
  • a fan 23A, 25A, and a device 23B, 25B for adjusting the fan for example a shutter or a variable speed fan to separately adjust the respective flow rates of gas flowing in the respective installations. 13 and 17.
  • the terms “upstream” and “downstream” refer to the circulation of the mineral charge in the installation.
  • the kalsin production unit 13 successively comprises, from upstream to downstream, a preheater 27, a calciner 29 comprising the fluidized bed combustion chamber 15, and a cooler 31.
  • the preheater 27 comprises a plurality of preheating cyclones 33 cascaded, in order to bring the descending mineral filler to the calciner 29 into contact with the fumes extracted from the calciner 29 which go back to the evacuation means 21.
  • three cyclones 33A , 33B 1 33C are cascaded.
  • the preheater 27 comprises an upper input 35 for introducing the raw mineral filler, a lower outlet 37 for discharging the preheated feedstock into the calciner 29, a lower inlet 39 for introducing the fumes from the calciner 29, and a upper outlet 41 for evacuating the cooled fumes opening into the extraction pipe 23.
  • Each cyclone 33 comprises a tangential inlet 43 for supplying gas and material, a lower outlet 45 for discharging material provided with a non-return valve and an upper outlet 47 for evacuating gas.
  • the upper feed inlet 35 of the raw mineral feedstock is connected in the gas conduit opening to the tangential inlet 43A for feeding the upper cyclone 33A.
  • the lower discharge outlet 37 of the preheated charge is formed by the lower outlet 45C of the lower cyclone 33C.
  • the lower inlet 39 for introducing the fumes from the calciner opens into the tangential inlet 43C of the lower cyclone 33C.
  • the upper outlet 41 for discharging the cooled fumes is formed by the upper outlet 47A of the upper cyclone 33A.
  • the tangential inlet 43B of the intermediate cyclone 33B is connected firstly to the lower outlet 45A of the upper cyclone 33A and secondly to the upper outlet 47C of the lower cyclone 33C.
  • the upper outlet 47B of the intermediate cyclone 33B is connected to the tangential inlet 43A of the upper cyclone 33A.
  • the lower exit 45B of the intermediate cyclone 33B opens into the tangential inlet 43C of the lower cyclone 33C.
  • the fluidized bed combustion chamber 15 extends substantially vertically. It comprises, from upstream to downstream, from bottom to top in FIG. 2, means 51 for forming a fluidized bed, inlet 53 for introducing the preheated mineral filler, means 55 for combustion, an inlet 57 introduction of a treatment gas with a controlled content of carbon dioxide, and means 59 for recirculating the calcined mineral filler.
  • the chamber 15 is furthermore provided, between the means for forming the fluidized bed 51 and the introduction inlet 53 of the inorganic filler, with an adjustable lateral outlet 61 for sampling the calcined mineral filler.
  • the fluidized bed forming means 51 comprises a compressor 63 connected on the one hand, to a gas source 65, and on the other hand, to a plurality of fluidization gas injection nozzles 67.
  • the source 65 contains for example carbon dioxide, or a gas comprising a mixture of carbon dioxide and oxygen, for example air mixed with combustion fumes or gases from a reactor producing carbon dioxide.
  • carbon such as for example the rotary kiln 19.
  • the carbon dioxide content by volume of this gas is for example between 10% and 40%.
  • the oxygen content by volume of this gas, if it contains, is for example between 3% and 21%.
  • the nozzles 67 are arranged in the bottom of the combustion chamber 15. Each nozzle 67 is connected to the compressor 63 via a pipe 69 provided with an adjustment valve 71.
  • the mineral charge introduction inlet 53 is connected to the exhaust outlet 37 of the preheater 27. It opens laterally into the combustion chamber 15.
  • the combustion means allow the introduction into the chamber 15 of fuel, with or without combustion gas, by means of burners.
  • the combustion means 55 comprise a fuel supply inlet 73 and a combustion gas injection inlet 75
  • the fuel supply inlet 73 is disposed substantially at the same level as the mineral charge introduction inlet 53. It is offset laterally with respect to this input input 53.
  • the inlet 73 is connected to a fuel storage, dosing and transport facility (not shown) which contains, for example, poor quality fuels.
  • Puls quality fuel means, for example, waste or by-products such as petroleum coke, used tires, plastic residues, sawdust, used oils, sludge, animal meal , which have a low calorific value and are difficult to burn. Since these low quality fuels are generally available on the market at low cost, their use represents a significant economic interest.
  • the combustion gas injection inlet 75 opens downstream of the fuel supply inlet 73, in the vicinity of this inlet 73.
  • This inlet 75 is formed of a plurality of peripheral openings opening into the chamber 15. These openings are distributed along an upstream gas injection crown 77, surrounding the combustion chamber 15.
  • This upstream ring 77 is directly connected to an upper exhaust outlet 79 for discharging smoke from the cooler 31.
  • the oxidizing gas introduced by the injection ring 77 is relatively rich in oxygen.
  • the oxygen content by volume of this gas is, for example, between 3% and 21%.
  • this gas is relatively low in carbon dioxide.
  • the carbon dioxide content by volume of this gas is, for example, between 0% and 5%.
  • the region 81 located between the injection nozzles 67 and the combustion gas injection inlet 75 defines a dense fluidized bed region, in which the inorganic filler is confined.
  • the region 83 downstream of the inlet 75 defines an expanded fluidized bed region.
  • the height of the dense region 81 that is to say the distance that separates the injection nozzles 67 from the combustion gas supply inlet 75, is chosen during the design of the installation 11, in function the nature of the fuel that will be used in that installation. 11. More specifically, this height is increased in the case where low quality fuels are used and decreased if the fuels used are easy to burn, such as high calorific fuels such as oil, natural gas or certain coals.
  • the entry 57 for introducing a controlled carbon dioxide content gas is formed by a plurality of peripheral openings opening into the chamber 15, distributed along a downstream ring 85 for introducing gas.
  • the downstream ring 85 is disposed downstream of the upstream ring 77, above this ring 77 in FIG.
  • the inlet inlet 57 is fed by first and second bypass lines 91 and 93 from the means 21 for evacuating combustion fumes.
  • the first bypass pipe 91 is stitched on the pipe 23 for extracting the combustion fumes generated in the combustion chamber 15.
  • the second bypass pipe 93 is stitched onto the additional pipe 25 for extracting the combustion fumes generated by the flame furnace 19.
  • Each bypass line 91, 93 is provided with an instrumentation comprising, successively from the extraction pipe 21, respectively, a flow regulating shutter 95, a blowing fan 97, a flow meter 99, and a sensor 101 of FIG. measuring the carbon dioxide content by volume in line 91, 93.
  • Each element contained in the instrumentation is electrically connected to a central unit 103 for regulating the carbon dioxide content in the controlled content gas which passes through the inlet 57.
  • the controlled carbon dioxide gas is relatively rich in carbon dioxide.
  • the carbon dioxide content by volume of this gas is for example between 20% and 40%.
  • this gas is also relatively low in oxygen.
  • the oxygen content by volume of this gas is for example between 0% and 5%.
  • the recirculation means 59 successively comprise from upstream to downstream, from top to bottom in FIG. 2, a pipe 111 for discharging material and gas and a separation cyclone 113.
  • the evacuation pipe 111 opens transversely to the upper end of the combustion chamber 15.
  • the cyclone 113 comprises a tangential inlet 115 connected to the evacuation pipe 111, a lower material discharge outlet 117, and an upper gas evacuation outlet 119 forming the lower entry 39 of the flue gas introduction. preheater 27.
  • the outlet 117 opens into a recirculation pipe 121 which opens laterally into the combustion chamber 15 between the gas injection nozzles 67 and the mineral feed introduction recess 53, in the vicinity of this inlet 53.
  • the opening of the pipe 121 in the chamber 15 is preferably located on the same side as the inlet 53.
  • the recirculation pipe 121 is provided with a nonreturn valve 121A.
  • the material withdrawal outlet 61 opens into a material supply inlet 122 of the cooler 31. It is provided with a control valve 123 of the amount of mineral charge taken.
  • the control valve 123 comprises, for example, a frustoconical circulation passage 125 and a conical movable piston 127 for closing off this passage 125.
  • the shutter piston 127 is mounted at the end of a rod movable in translation between a closed position of the passage and a fully open position of the passage.
  • the outlet of the valve 123 is provided with a non-return valve.
  • the cooler 31 comprises a plurality of cascaded cooling cyclones 133 of the same structure as the preheater 27, and a finished product extraction screw 135.
  • the tangential inlet 137A of the upper cooling cyclone 133A is connected to an outlet of the sampling valve 123.
  • the upper outlet 139A of the upper cyclone 133A is connected to the upstream injection ring 77.
  • the tangential inlet 137C of the lower cyclone 133C is fed by a fresh air introduction pipe 140 provided with an adjustable fresh air suction fan 141 and a flow meter 143 downstream of the fan 141 in the direction fresh air circulation.
  • a stitch 145 is provided between the tangential inlet 137C and the extraction screw 135, under the introduction line 140, to recover mineral matter from the lower outlet 147B of the intermediate cyclone 133B which would not be driven by the current. fresh air from the air introduction line 140.
  • the material discharge outlet 147C of the lower cyclone 133C also opens into the extraction screw 135.
  • the extraction screw 135 is disposed in a cooling chamber 149 whose walls are cooled by circulation of water. This is a cooling of the material from the quilting 145 and the outlet
  • the chamber 149 opens into a lower outlet outlet 151 of kalsin.
  • the kalsin production unit 13 is devoid of grinding means.
  • the clinker production unit is for example of the type described in application EP 0 754 924. It comprises, from upstream to downstream, a flour preheater 161, an additional calciner 163 of the flour preheated, provided with the rotary flame combustion furnace 19, a chiller 165 of the calcined flour forming the clinker, and a grinding device 167 of the cooled clinker.
  • the unit 13 comprises a duct 169 for evacuating the combustion fumes generated in the rotary kiln 19 which extends between the calciner 163 and the preheater 161. Furthermore, the additional extraction duct 25 is connected to the preheater 161. The combustion fumes produced in furnace 19 go up through preheater 161 and are evacuated via line 25.
  • the smoke evacuation means 21 comprise at least one filter 171 into which the extraction lines 23, 25, and a fan 173 for exhausting fumes into the atmosphere, connected to a discharge outlet for the dedusted gases, open.
  • the method of producing kalsin in the plant 11 will now be described.
  • the method comprises a step of preheating the mineral filler, a step of calcining the preheated mineral filler, and a step of cooling the calcined mineral filler.
  • the raw mineral filler or "flour" is introduced into the preheater 27 through the inlet 35.
  • the flour is obtained from a mixture, called "raw", of calcium carbonate, with or without magnesium carbonate, and clay or marl, containing oxides of silicon, aluminum and / or iron .
  • the raw material is milled in known manner in grinders with vertical grinding wheels or in ball mills, to a fineness characterized by a mass quantity of particles smaller than 200 microns of the order of 98 %, and a mass quantity of particles smaller than 100 microns of the order of 80% to 90%.
  • the raw mineral filler circulates successively up and down in the cyclones 33, countercurrently from the combustion fumes coming from the calciner 29 via the inlet 39.
  • the mineral filler is thus preheated in the preheater 27 by the combustion fumes to a temperature substantially between 650 ° and 800 ° C. at the outlet 37.
  • the preheated inorganic filler is introduced into the combustion chamber 15 through the material introduction inlet 53.
  • the mineral filler forms a dense fluidized bed in the region 81.
  • the concentration of material in the dense region 81 is substantially between 50 kg / Nm 3 and 200 kg / Nm 3 of gas considered under standard conditions of temperature and pressure (0 ° C. and 100000 Pascals).
  • the speed of the gases in the region 81 is between 0.6 m / s and 0.8 m / s, considered under the actual conditions of temperature and pressure.
  • the suspended material in the form of an upward flow is then supported by the gases from the gas supply inlet 75 and the gas introduction inlet 57.
  • a fluidized bed expanded in the dilute phase in which the gas velocity is greater than 2 m / s and preferably between 3 m / s to 5 m / s, and the concentration of material is decreased compared to that of the dense phase in the dense region 81.
  • the fuel is introduced into the region 81 via the feed inlet 73.
  • the fuel is brought into intimate contact with the feedstock by stirring produced by the fluidization phenomenon produced by the means 51.
  • the combustion of the fuel is initiated, thanks to the oxygen contained in the fluidification gas. This start of combustion consumes all the oxygen from the gas source 65, creating a carbon dioxide-rich gas atmosphere all around the mineral filler particles.
  • the temperature is then between 700 ° C. and 900 ° C. in the combustion chamber 15. Calcium combinations occur between the oxides of silicon, aluminum and / or iron activated during the preheating step, and the Activated calcium carbonate without release of carbon dioxide.
  • the controlled carbon dioxide content gas constituted by a portion of the combustion fumes generated in the calciner 29, and a portion of those generated in the calciner 163 of the clinker production unit 17 is introduced into the chamber 15 through the downstream ring 85.
  • the central unit 103 regulates the flow rate of the injected gas according to the carbon dioxide contents measured by the sensors 101 to maintain the carbon dioxide content in the chamber 15 measured by a sensor 199 substantially between 25% and 40%.
  • the recycling of a part of the combustion fumes coming from the calcination chamber 15 and the flame oven 19 avoids the introduction of additional carbon dioxide into the installation 11, which also contributes to reducing polluting emissions into the atmosphere.
  • the gas introduced by the ring 85 has a carbon dioxide content adapted to not impair the combustion of the fuel in the expanded region 83, even if the fuel is of poor quality. It is therefore possible to use a fluidized bed chamber to carry out the calcination, even with a poor quality fuel.
  • the distance between the rings 85 and 77 is chosen greater when the fuel used is of poor quality. Since carbon-carbon dioxide dissociation is related to heat input from fuel combustion, it is possible when low-grade fuels that burn slowly are used to have a higher reaction volume. important between the two rings 85 and 77, without risking a too sharp combustion causing a dissociation of the carbonates. This arrangement facilitates the use of poor quality fuels.
  • the inorganic filler is then conveyed by the gases to the upper end of the chamber 15, then discharged through the pipe 111 and the cyclone 113. It is then reintroduced into the dense region 81 by the recycling line 121. The load carries out thus, on average, several calcination cycles in the combustion chamber 15.
  • part of the calcined charge is taken through the valve 123 and flows by gravity into the cooling cyclones. 133 successive.
  • the charge is cooled by the fresh air introduced by the pipe 140 and circulating against the current of the charge in the cooling cyclones 133.
  • the charge thus cooled has a temperature between
  • the finished product discharged through exit 151 is a hydraulic binder designated by the term kalsin.
  • This finished product only requires a low grinding energy because it is in the form of a fluid powder, of which only a few particles can sometimes agglomerate. If necessary, the finished product is partially mixed with the clinker produced in the clinker production unit 17 in the proportions specified in EP 0 167 465 to constitute, after grinding, a hydraulic binder.
  • a material bypass pipe 201 is stitched between the material outlet 37 of the preheater 29 and the inlet inlet 53 in the calcining chamber 15, to divert part of the preheated mineral filler. This pipe 201 opens into the recirculation pipe 121.
  • the inlet 57 is connected only to the bypass line 93 of the flue gases produced in the rotary kiln 19 of the unit 17.
  • the second installation 211 according to the invention is similar to the first installation 11.
  • the cooler 31 is devoid of cascading cooling cyclones.
  • the cooler 31 comprises upstream and downstream fluidized bed corridors 213 and 215 arranged in cascade.
  • the upstream corridor 213 extends substantially horizontally between a material introduction inlet 217, to the left ⁇ in the drawing, and a material outlet outlet 219 opening into the downstream chamber 215. It comprises a plurality of nozzles gas injection 221 and a downstream discharge opening 223 of gas.
  • the material introduction inlet 217 is connected on the one hand to a sampling device 225 stitched on the recycling cyclone 113, and on the other hand, at the outlet of the sampling valve 123.
  • the injection nozzles 221 are distributed at the bottom of the corridor 213 between the inlet 217 and the outlet 219. They are able to produce a dense fluidized bed with the mineral filler received from the calciner 29, by means of air or a mixture of air and compressed carbon dioxide received from a compressor 226.
  • the bottom of the upstream corridor 213 is slightly inclined to promote the flow of the load from the inlet 217 to the outlet 219.
  • the corridor 213 is devoid of nozzles.
  • the cooling air is injected through a plurality of orifices in the bottom of the corridor 213.
  • the opening 223 of gas evacuation is provided at the upper downstream end of the corridor 213.
  • the opening is connected to a tangential conduit 227 for introduction into an evacuation cyclone 229.
  • the upper outlet 231 of the cyclone 229 supplies the upstream ring 77 of the inlet 75 with combustion gas via a fan 232A and a flow measurement sensor 232B. Furthermore, the lower material outlet 233 of the cyclone 229 opens into the outlet 219, through a non-return valve.
  • the structure of the second corridor 215 is similar to that of the first corridor 213. However, unlike the first corridor 213, a heat exchanger 235 with tube bundle, fed by water, is disposed in the corridor 215 facing injection nozzles 221. Furthermore, the upper outlet of the discharge cyclone 239 of the second passageway 215 opens into the smoke evacuation means 21, upstream of the filter 171 and downstream of the pipes 23 and 25, via a 237A fan.
  • the compressor 238 of the corridor 215 is preferably supplied with ambient air.
  • the gases from the cyclones 229 and 239 are sucked by the fans 232A and 237A.
  • the flow of gas flowing in the pipe 231 is measured by the device 232B, while its flow rate is controlled by the speed of rotation of the fan 232A or by means of adjustable registers in position.
  • the flow rate of gas passing through cyclone 239 is controlled by the speed of fan 237A so as to obtain a slightly negative static pressure in line 219A connecting the outlet 219 of the first passageway 213 to the second passageway 215.
  • a pressure measuring device is installed for this purpose in the conduit 219A. This arrangement in the conduit 219A prevents a rise of gas from the corridor 215 to the corridor 213 through the conduit 219A.
  • the material extraction device 225 comprises a fluidization chamber 251, opening into the lower extension of the cyclone of recirculation 113, and a lateral discharge outlet 253 taken off by a secondary sampling valve 255.
  • the fluidizing chamber 251 comprises in its bottom, a plurality of compressed air injection nozzles 257 from a compressor 259.
  • the valve 255 has a similar structure to the sampling valve 123. It is disposed between the outlet 253 sampling material and the inlet 217 of the upstream lane 213. The output of the valve 255 is provided with a non-return valve.
  • this installation 211 is moreover analogous to that of the installation 11 described with reference to FIG.
  • the calcined mineral filler is cooled by the fluidification gas injected into the successive corridors 213, 215.
  • the installation 311 shown in FIG. 5 differs from the first installation 11 in that the inlet 57 for introducing the controlled carbon dioxide content gas is connected only to the second bypass line 93 coming from the unit. 17 clinker production.
  • the cooler 31 comprises a primary cooler 313A and a secondary cooler 313B disposed under the primary cooler 313A.
  • the primary cooler 313A comprises two cascaded cooling cyclones 315A, 315B, as previously described.
  • the outlet of the sampling valve 123 is connected to the tangential inlet 317A of the upper cyclone 315A of the primary cooler 313A. Furthermore, the first bypass line 91 is connected to the tangential inlet 317B of the lower cyclone 315B of the primary cooler 313A. This tangential inlet 317B is also connected to a primary product extraction screw 319A.
  • the upper outlet 321 A of cyclone 315A opens into the upstream ring 77.
  • the secondary cooler 313B has a similar structure to the cooler 31 of the installation 11. However, the tangential inlet 329A of the upper cyclone 331A of the secondary cooler 313B is connected to the lower outlet 333B of the lower cyclone 315B of the primary cooler 313A.
  • the upper outlet 335A of the upper cyclone 331A of the secondary cooler 313B opens into the combustion chamber 15 via a secondary inlet 337 supplying oxidizing gas.
  • the mineral charge exiting the lower cyclone 331 C of the secondary cooler 313B opens into the secondary product extraction screw 337B.
  • the installation 11 is devoid of clinker production unit.
  • the input 57 for introducing the process gas is only connected to the first bypass line 91.
  • the installation 411 shown in FIG. 6 differs from that shown in FIG. 2 in that the combustion means 55 comprise a secondary combustion chamber 413 connected to the fluidized bed combustion chamber 15 via a pipe 415 exit, tilted down.
  • the outlet pipe 415 opens into the combustion chamber 15 between the mineral charge feed inlet 53 and the carbon dioxide-controlled gas injection ring 85, above the dense region 81.
  • chamber 15 is thus devoid of upstream ring 77 for introducing oxidizing gas, the inclined pipe 415 forming means 75 for injecting combustion gases into chamber 15.
  • the secondary combustion chamber 413 comprises means
  • the secondary combustion chamber 413 comprises two lines 419 and 421 for injecting combustion gas opening tangentially in the chamber 413, respectively in the upper part 418 and in a central portion 422 of the chamber 413. These conduits 419 and 421 are connected to the upper discharge outlet 79 of the cooler 31 of the cooler 31.
  • the outlet 79 unlike the installation 11 shown in Figures 1 to 2, is not connected directly to the combustion chamber 15.
  • the secondary combustion chamber 413 furthermore comprises a mineral feed inlet 423 emerging between the tangential lines for supplying combustion gases 419 and 421. This feed inlet
  • the distribution device 425 is controlled to adjust the relative proportion of mineral filler introduced into the fluidized bed combustion chamber 15 and the secondary combustion chamber 413.
  • the heat generated by the combustion of the fuel in this upper part 418 is then transmitted to the middle part 422 where the mineral filler introduced by the feed inlet 423 undergoes at least partial combustion, which continues in the outlet pipe 415.
  • the relative proportion of inorganic filler introduced respectively into the combustion chamber 15 and the secondary combustion chamber 413 is adjusted according to the respective amount of fuel introduced into these chambers 15 and 413.
  • the thermal energy consumed to implement the method according to the invention in the installation is reduced, given the low heat of reaction and the lower combustion temperatures compared to a clinker production unit. Furthermore, the use of kalsin as a hydraulic binder only requires a small amount of electrical grinding energy on the product delivered downstream of the cooler.
  • the plant according to the invention also makes it possible to use a fluidized bed chamber for calcining the mineral filler, which allows the use of poor quality fuels.
  • the facility may include a kalsin production unit connected to a conventional clinker production unit, to increase the overall capacity of the hydraulic binder production in the facility, while limiting the emissions of gaseous pollutants compared to a unit of unique clinker production of equivalent capacity.

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Abstract

Cette installation comprend une chambre de combustion (15) comportant des moyens (53) d'introduction de la charge minérale raccordés à un préchauffeur (27), des moyens (55) de combustion pour maintenir dans la chambre (15) une température comprise entre 700°C et 900°C, des moyens (57) d'introduction d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone pour s'opposer à la dissociation du carbonate dans la chambre (15) et des moyens (61) de prélèvement de la charge minérale calcinée débouchant dans un refroidisseur (31). La chambre (15) comprend des moyens (51) de formation d'un lit fluidisé. Les moyens (57) d'introduction des gaz de traitement sont alimentés au moins partiellement par une conduite de dérivation (91) d'une partie des fumées de combustion de la chambre (15) provenant de moyens d'évacuation (21) de ces fumées dans l'atmosphère. Application à la production d'un liant hydraulique de type ciment.

Description

Installation et procédé de calcinatioπ d'une charge minérale contenant un carbonate pour produire un liant hydraulique.
La présente invention concerne une installation de calcination d'une charge minérale contenant un carbonate pour produire un liant hydraulique, du type comprenant au moins un calcinateur, l'installation comportant successivement un préchauffeur, au moins un calcinateur de production de liant hydraulique comprenant une chambre de combustion, et un refroidisseur ; la chambre de combustion comportant :
• des moyens d'introduction de la charge minérale dans la chambre, raccordés au préchauffeur ;
• des moyens de combustion pour maintenir dans la chambre une température comprise entre 7000C et 9000C, les moyens de combustion comportant des moyens d'introduction dans la chambre d'un gaz comburant provenant du refroidisseur ;
• des moyens additionnels d'introduction dans la chambre d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone pour s'opposer à la dissociation du carbonate dans la chambre ; et
• des moyens de prélèvement de la charge minérale calcinée qui débouchent dans le refroidisseur ; l'installation comprenant des moyens d'évacuation dans l'atmosphère des fumées de combustion provenant du ou de chaque calcinateur. Par « liant hydraulique », on entend une matière pulvérulente composée de fines particules, qui, en contact avec de l'eau, réagissent en formant un bloc solidifié pour développer des propriétés de résistance mécanique. Des exemples de liants hydrauliques sont les ciments, les chaux, les laitiers, les pouzzolanes, les cendres de centrales thermiques. L'installation précitée est destinée à la production d'un liant hydraulique artificiel désigné par le terme « kalsin », tel que décrit dans la demande EP-A-O 167 465.
Les liants de type kalsin sont produits à base de phases argileuses, et d'au moins un carbonate, préférentiellement d'un carbonate de calcium avec éventuellement un carbonate de magnésium. Le carbonate est activé par déhydroxylation et par combinaisons calciques, sans formation de chaux libre. Le terme « carbonate » désigne un sel résultant de la combinaison de l'acide carbonique avec une base. Ce sel comprend un anion carbonate et un cation métallique, de préférence alcalin ou alcalino-terreux.
L'installation peut également produire, parallèlement au kalsin, du clinker de ciment. Par « clinker de ciment » on entend la matière sortant d'un four rotatif de cuisson à flamme, ladite matière ayant formée des boules ou granules par fusion partielle à haute température, par exemple environ 15000C, et par combinaisons chimiques de différents oxydes tels que les oxydes de calcium, de silicium, d'aluminium, et de fer. Le clinker ainsi obtenu est, après broyage avec des additifs appropriés, apte à produire un ciment. Une installation connue de production de clinker est décrite dans EP 0 754 924.
On connaît de l'article « High energy savings through the use of a new high performance hydraulic component » de M. PALIARD and M. MAKRIS, dans l'ouvrage "Energy efficiency in the cernent industry" édité par J. SIRCHIS, aux Editions ELSEVIER (1990), une installation de production de kalsin du type précité, qui comprend un calcinateur comprenant une région de combustion du combustible, dans laquelle un gaz comburant provenant du refroidisseur est introduit, et une région de confinement de la charge à calciner, dans laquelle un gaz à pression partielle contrôlée en dioxyde de carbone est introduit. La pression partielle en dioxyde de carbone est élevée dans la région de confinement pour s'opposer à la dissociation des carbonates.
Toutefois, le dioxyde de carbone qui est introduit dans la région de confinement est rejeté dans l'atmosphère, ce qui contribue à augmenter les émissions polluantes dans l'atmosphère. Un but de l'invention est donc de fournir une installation de calcination du type précité qui présente des émissions polluantes réduites.
A cet effet, l'invention a pour objet une installation du type précité, caractérisée en ce que la chambre comprend des moyens de formation d'un lit fluidisé, et en ce que les moyens d'introduction du gaz de traitement sont alimentés au moins partiellement par au moins une conduite de dérivation d'une partie des fumées de combustion, la conduite de dérivation provenant des moyens d'évacuation des fumées.
L'invention peut comprendre ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- les moyens d'évacuation des fumées comprennent une conduite d'extraction des fumées de combustion provenant de la chambre de combustion, la conduite de dérivation étant piquée sur la conduite d'extraction ;
- la conduite d'extraction est raccordée au préchauffeur ; - elle comprend un calcinateur additionnel de production de clinker, distinct du calcinateur de production de liant hydraulique, le calcinateur additionnel comportant un four de combustion à flamme et les moyens d'évacuation des fumées comprennent une conduite additionnelle d'extraction des fumées de combustion du four de combustion à flamme, la conduite de dérivation étant piquée sur la conduite additionnelle d'extraction ;
- la conduite additionnelle d'extraction est raccordée à un préchauffeur additionnel, le préchauffeur additionnel débouchant dans le calcinateur additionnel ;
- les moyens de combustion comprennent successivement, entre les moyens de formation du lit fluidisé et les moyens d'introduction d'un gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone :
- des moyens d'alimentation en combustible ; puis
- les moyens d'injection dans la chambre du gaz comburant provenant du refroidisseur ; - le refroidisseur est alimenté au moins partiellement par une conduite de dérivation secondaire d'une partie des fumées de combustion, provenant des moyens d'évacuation des fumées ;
- le refroidisseur comprend des moyens secondaires de formation d'un lit fluidisé pour refroidir la charge minérale calcinée. - elle comprend des moyens de recirculation raccordant une région aval de la chambre de combustion, située en aval des moyens d'introduction du gaz de traitement, à une région amont de la chambre, située en amont des moyens de combustion ;
- elle comprend des moyens secondaires de prélèvement d'une partie de la charge minérale recyclée circulant dans les moyens de recirculation, les moyens secondaires de prélèvement débouchant dans le refroidisseur ;
- les moyens de prélèvement de la charge minérale calcinée débouchent entre les moyens d'introduction du gaz de traitement et les moyens de formation du lit fluidisé ;
- les moyens de combustion comprennent une chambre secondaire de combustion comportant :
- des moyens secondaires d'introduction d'une partie de la charge minérale provenant du préchauffeur ; et
- des moyens d'injection dans la chambre secondaire d'un gaz comburant provenant du refroidisseur ; la chambre secondaire étant reliée à la chambre de combustion par une conduite de sortie débouchant entre les moyens d'introduction de la charge minérale et les moyens additionnels d'introduction du gaz de traitement.
L'invention a également pour objet un procédé de calcination d'une charge minérale contenant un carbonate pour produire un liant hydraulique, du type comprenant au moins une phase de calcination, le procédé comportant successivement une phase de préchauffage de la charge minérale dans un préchauffeur, au moins une phase de calcination de la charge minérale préchauffée dans une chambre de combustion, et une phase de refroidissement de la charge minérale calcinée dans un refroidisseur ; la phase de calcination comportant les étapes de :
• introduction dans la chambre de la charge minérale provenant du préchauffeur ;
• combustion d'un combustible pour maintenir dans la chambre une température comprise entre 7000C et 9000C, l'étape de combustion comprenant l'introduction dans la chambre d'un gaz comburant provenant d'un refroidisseur; • introduction dans la chambre d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, pour s'opposer à la dissociation du carbonate dans la chambre ; et
• prélèvement de la charge minérale calcinée pour l'introduire dans le refroidisseur ; le procédé comprenant une phase d'évacuation dans l'atmosphère des fumées de combustion produites lors de la ou de chaque phase de calcination ; caractérisé en ce que la phase de calcination comprend une étape de formation d'un lit fluidisé dans la chambre, et en ce que l'étape d'introduction d'un gaz de traitement comprend une dérivation au moins partielle d'une partie des fumées de combustion évacuées lors de la phase d'évacuation des fumées et une alimentation de la chambre par lesdites fumées de combustion dérivées.
Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels :
- la Figure 1 est un diagramme schématique représentant une première installation selon l'invention ;
- la Figure 2 est une vue agrandie d'une partie amont de l'installation de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue agrandie d'une partie aval de l'installation de la Figure 1 ;
- la Figure 4 est une vue analogue à celle de la Figure 3 d'une deuxième installation selon l'invention ;
- la Figure 5 est une vue analogue à celle de la Figure 3 d'une troisième installation selon l'invention ; et
- la Figure 6 est une vue analogue à celle de la Figure 2 d'une quatrième installation selon l'invention.
L'installation 11 de calcination d'une charge minérale brute représentée sur la Figure 1 comprend une unité 13 de production de kalsin, munie d'une chambre 15 de combustion à lit fluidisé, et parallèlement, une unité 17 de production de clinker, munie d'un four rotatif 19 à flamme. L'installation 11 comprend également des moyens 21 d'évacuation dans l'atmosphère des fumées de combustion comportant une conduite 23 d'extraction des fumées de combustion générées dans la chambre à lit fluidisé 15, et une conduite additionnelle 25 d'extraction des fumées de combustion générées dans le four rotatif à flamme 19.
Chaque conduite 23, 25 est munie d'un ventilateur 23A, 25A, et d'un dispositif 23B, 25B de réglage du ventilateur par exemple un volet ou un ventilateur à vitesse variable pour régler séparément les débits respectifs de gaz circulant dans les installations respectives 13 et 17. Dans tout ce qui suit, les termes « amont » et « aval » s'entendent par rapport à la circulation de la charge minérale dans l'installation.
L'unité 13 de production de kalsin comprend successivement, d'amont en aval, un préchauffeur 27, un calcinateur 29 comprenant la chambre 15 de combustion à lit fluidisé, et un refroidisseur 31. Comme illustré par la Figure 2, le préchauffeur 27 comprend une pluralité de cyclones de préchauffage 33 montés en cascade, afin de mettre en contact la charge minérale descendant vers le calcinateur 29 avec les fumées extraites du calcinateur 29 qui remontent vers les moyens d'évacuation 21. Dans l'exemple illustré, trois cyclones 33A, 33B1 33C sont montés en cascade. Le préchauffeur 27 comprend une entrée supérieure 35 d'introduction de la charge minérale brute, une sortie inférieure 37 d'évacuation de la charge préchauffée débouchant dans le calcinateur 29, une entrée inférieure 39 d'introduction des fumées provenant du calcinateur 29, et une sortie supérieure 41 d'évacuation des fumées refroidies débouchant dans la conduite d'extraction 23.
Chaque cyclone 33 comprend une entrée tangentielle 43 d'alimentation en gaz et en matière, une sortie inférieure 45 d'évacuation de matière munie d'un clapet anti-retour et une sortie supérieure 47 d'évacuation de gaz. L'entrée supérieure 35 d'introduction de la charge minérale brute est raccordée dans la conduite de gaz débouchant à l'entrée tangentielle 43A d'alimentation du cyclone supérieur 33A. La sortie inférieure 37 d'évacuation de la charge préchauffée est formée par la sortie inférieure 45C du cyclone inférieur 33C.
L'entrée inférieure 39 d'introduction des fumées provenant du calcinateur débouche dans l'entrée tangentielle 43C du cyclone inférieur 33C. La sortie supérieure 41 d'évacuation des fumées refroidies est formée par la sortie supérieure 47A du cyclone supérieur 33A.
L'entrée tangentielle 43B du cyclone intermédiaire 33B est raccordée d'une part, à la sortie inférieure 45A du cyclone supérieur 33A, et d'autre part, à la sortie supérieure 47C du cyclone inférieur 33C. La sortie supérieure 47B du cyclone intermédiaire 33B est raccordée à l'entrée tangentielle 43A du cyclone supérieur 33A. La sortie inférieure 45B du cyclone intermédiaire 33B débouche dans l'entrée tangentielle 43C du cyclone inférieur 33C.
Comme illustré par la Figure 2, la chambre 15 de combustion à lit fluidisé s'étend sensiblement verticalement. Elle comporte, d'amont en aval, de bas en haut sur la Figure 2, des moyens 51 de formation d'un lit fluidisé, une entrée 53 d'introduction de la charge minérale préchauffée, des moyens 55 de combustion, une entrée 57 d'introduction d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, et des moyens 59 de recirculation de la charge minérale calcinée. La chambre 15 est par ailleurs munie, entre les moyens de formation du lit fluidisé 51 et l'entrée d'introduction 53 de la charge minérale, d'une sortie 61 latérale réglable de prélèvement de la charge minérale calcinée.
Les moyens de formation du lit fluidisé 51 comprennent un compresseur 63 raccordé d'une part, à une source de gaz 65, et d'autre part, à une pluralité de buses 67 d'injection de gaz de fluidification.
La source 65 contient par exemple du dioxyde de carbone, ou un gaz comprenant un mélange de dioxyde de carbone et d'oxygène, par exemple de l'air mélangé avec des fumées de combustion ou des gaz provenant d'un réacteur produisant du dioxyde de carbone comme par exemple le four rotatif 19. La teneur volumique en dioxyde de carbone de ce gaz est par exemple comprise entre 10% et 40%. La teneur volumique en oxygène de ce gaz, si celui-ci en contient, est par exemple comprise entre 3% et 21%. Les buses 67 sont disposées dans le fond de la chambre de combustion 15. Chaque buse 67 est raccordée au compresseur 63 par une conduite 69 munie d'une vanne de réglage 71.
L'entrée 53 d'introduction de charge minérale est raccordée à la sortie d'évacuation 37 du préchauffeur 27. Elle débouche latéralement dans la chambre de combustion 15.
Les moyens de combustion permettent l'introduction dans la chambre 15 de combustible, avec ou sans gaz comburant, au moyen de brûleurs.
Les moyens de combustion 55 comprennent une entrée 73 d'alimentation en combustible et une entrée 75 d'injection de gaz comburant
L'entrée 73 d'alimentation en combustible est disposée sensiblement au même niveau que l'entrée 53 d'introduction de charge minérale. Elle est décalée latéralement par rapport à cette entrée d'introduction 53.
L'entrée 73 est raccordée à une installation de stockage, dosage et transport de combustibles (non représentée) qui contient par exemple des combustibles de mauvaise qualité.
Par « combustible de mauvaise qualité », on entend par exemple des déchets ou des sous-produits tels que du coke de pétrole, des pneumatiques usagés, des résidus de plastique, des sciures de bois, des huiles usagées, des boues, des farines animales, qui possèdent un faible pouvoir calorifique et qui sont difficiles à brûler. Ces combustibles de mauvaise qualité étant généralement disponibles sur le marché à faible coût, leur utilisation représente donc un intérêt économique important.
L'entrée 75 d'injection de gaz comburant débouche en aval de l'entrée 73 d'alimentation en combustible, au voisinage de cette entrée 73.
Cette entrée 75 est formée d'une pluralité d'ouvertures périphériques débouchant dans la chambre 15. Ces ouvertures sont réparties le long d'une couronne amont 77 d'injection de gaz, entourant la chambre de combustion 15.
Cette couronne amont 77 est raccordée directement à une sortie supérieure 79 d'évacuation de fumées du refroidisseur 31. Le gaz comburant introduit par la couronne d'injection 77 est relativement riche en oxygène. La teneur volumique en oxygène de ce gaz est par exemple comprise entre 3% et 21%.
Avantageusement, ce gaz est relativement pauvre en dioxyde de carbone. La teneur volumique en dioxyde de carbone de ce gaz est par exemple comprise entre 0% et 5%.
La région 81 située entre les buses d'injection 67 et l'entrée 75 d'injection de gaz comburant définit une région de lit fluidisé dense, dans laquelle la charge minérale est confinée. La région 83 en aval de l'entrée 75 définit une région de lit fiuidisé expansé. La hauteur de la région dense 81 , c'est-à-dire la distance qui sépare les buses d'injection 67 de l'entrée 75 d'alimentation en gaz comburant est choisie lors de la conception de l'installation 11 , en fonction de la nature du combustible qui sera utilisé dans cette installation 11. Plus précisément, cette hauteur est augmentée dans le cas où des combustibles de mauvaise qualité sont utilisés et diminuée si les combustibles utilisés sont faciles à brûler, comme les combustibles à pouvoir calorifique élevé tels que le fioul, le gaz naturel ou certains charbons.
L'entrée 57 d'introduction d'un gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone est formée par une pluralité d'ouvertures périphériques débouchant dans la chambre 15, reparties le long d'une couronne aval 85 d'introduction de gaz.
La couronne aval 85 est disposée en aval de la couronne amont 77, au dessus de cette couronne 77 sur la Figure 2.
L'entrée d'introduction 57 est alimentée par des première et deuxième conduites de dérivation 91 et 93 provenant des moyens 21 d'évacuation des fumées de combustion.
Comme illustré par la Figure 1 , la première conduite de dérivation 91 est piquée sur la conduite 23 d'extraction des fumées de combustion générées dans la chambre de combustion 15.
La deuxième conduite de dérivation 93 est piquée sur la conduite additionnelle 25 d'extraction des fumées de combustion générées par le four à flamme 19. Chaque conduite de dérivation 91 , 93 est munie d'une instrumentation comprenant, successivement depuis la conduite d'extraction 21 , 25 respectivement, un volet 95 de régulation du débit, un ventilateur 97 de soufflage, un débitmètre 99, et un capteur 101 de mesure de la teneur volumique en dioxyde de carbone dans la conduite 91 , 93.
Chaque élément contenu dans l'instrumentation est relié électriquement à une unité centrale 103 de régulation de la teneur en dioxyde de carbone dans le gaz à teneur contrôlée qui passe par l'entrée 57.
Le gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone est relativement riche en dioxyde de carbone. La teneur volumique en dioxyde de carbone de ce gaz est par exemple comprise entre 20% et 40%.
De manière avantageuse, ce gaz est par ailleurs relativement pauvre en oxygène. La teneur volumique en oxygène de ce gaz est par exemple comprise entre 0% et 5%. En référence à la Figure 2, les moyens de recirculation 59 comprennent successivement d'amont en aval, de haut en bas sur la Figure 2, une conduite 111 d'évacuation de matière et de gaz et un cyclone de séparation 113.
La conduite d'évacuation 111 débouche transversalement à l'extrémité supérieure de la chambre de combustion 15.
Le cyclone 113 comprend une entrée tangentielle 115 raccordée à la conduite d'évacuation 111 , une sortie inférieure 117 d'évacuation de matière, et une sortie supérieure 119 d'évacuation de gaz formant l'entrée inférieure 39 d'introduction de fumées dans le préchauffeur 27. La sortie 117 débouche dans une conduite de recirculation 121 qui s'ouvre latéralement dans la chambre de combustion 15 entre les buses d'injection de gaz 67 et rentrée 53 d'introduction de charge minérale, au voisinage de cette entrée 53. L'ouverture de la conduite 121 dans la chambre 15 est située de préférence du même côté que l'entrée 53. La conduite de recirculation 121 est pourvue d'un clapet anti-retour 121A.
En référence à la Figure 3, la sortie 61 de prélèvement de matière débouche dans une entrée 122 d'alimentation de matière du refroidisseur 31. Elle est munie d'une vanne de commande 123 de la quantité de charge minérale prélevée.
La vanne de commande 123 comprend par exemple un passage 125 de circulation de forme tronconique et un piston mobile conique 127 d'obturation de ce passage 125.
Le piston d'obturation 127 est monté à l'extrémité d'une tige mobile en translation entre une position d'obturation du passage et une position d'ouverture totale du passage.
La sortie de la vanne 123 est munie d'un clapet anti-retour. Le refroidisseur 31 comprend une pluralité de cyclones de refroidissement 133 montés en cascade, de même structure que le préchauffeur 27, et une vis 135 d'extraction de produit fini.
Toutefois à la différence du préchauffeur 27, l'entrée tangentielle 137A du cyclone de refroidissement supérieur 133A est raccordée à une sortie de la vanne de prélèvement 123.
Par ailleurs, la sortie supérieure 139A du cyclone supérieur 133A est raccordée à la couronne d'injection amont 77.
L'entrée tangentielle 137C du cyclone inférieur 133C est alimentée par une conduite 140 d'introduction d'air frais munie d'un ventilateur réglable 141 d'aspiration d'air frais et d'un débitmètre 143 en aval du ventilateur 141 dans le sens de circulation de l'air frais.
Un piquage 145 est prévu entre l'entrée tangentielle 137C et la vis d'extraction 135, sous la conduite d'introduction 140, pour récupérer des matières minérales provenant de la sortie inférieure 147B du cyclone intermédiaire 133B qui ne seraient pas entraînées par le courant d'air frais provenant de la conduite d'introduction d'air 140.
La sortie 147C d'évacuation de matières du cyclone inférieur 133C débouche également dans la vis d'extraction 135.
La vis d'extraction 135 est disposée dans une chambre 149 de refroidissement dont les parois sont refroidies par circulation d'eau. On effectue ainsi un refroidissement de la matière provenant du piquage 145 et de la sortie
147C, par échange indirect, sans contact ni mélange avec l'eau de refroidissement. La chambre 149 débouche dans une sortie inférieure 151 d'évacuation de kalsin.
L'unité 13 de production de kalsin est dépourvue de moyens de broyage. En référence à la Figure 1 , l'unité de production de clinker est par exemple du type décrit dans la demande EP 0 754 924. Elle comprend, d'amont en aval, un préchauffeur de farine 161, un calcinateur additionnel 163 de la farine préchauffée, muni du four rotatif de combustion 19 à flamme, un refroidisseur 165 de la farine calcinée formant le clinker, et un dispositif de broyage 167 du clinker refroidi.
L'unité 13 comprend une conduite 169 d'évacuation des fumées de combustion générées dans le four rotatif 19 qui s'étend entre le calcinateur 163 et le préchauffeur 161. Par ailleurs, la conduite additionnelle d'extraction 25 est raccordée au préchauffeur 161. Les fumées de combustion produites dans le four 19 remontent à travers le préchauffeur 161 et sont évacuées via la conduite 25.
Les moyens 21 d'évacuation de fumées comprennent au moins un filtre 171 dans lequel débouchent les conduites d'extraction 23, 25, et un ventilateur 173 d'évacuation de fumées dans l'atmosphère, relié à une sortie d'évacuation des gaz dépoussiérés du filtre 171. Le procédé de production de kalsin dans l'installation 11 va maintenant être décrit.
Ge procédé comprend une étape de préchauffage de la charge minérale, une étape de calcination de la charge minérale préchauffée, et une étape de refroidissement de la charge minérale calcinée. Dans l'étape de préchauffage, la charge minérale brute ou « farine » est introduite dans le préchauffeur 27 par l'entrée 35.
La farine est obtenue à partir d'un mélange, appelé « cru », de carbonate de calcium, avec ou sans carbonate de magnésium, et d'argiles ou de marnes, contenant des oxydes de silicium, d'aluminium ou/et de fer. Le cru est broyé de manière connue dans des broyeurs à meules verticales ou dans des broyeurs à boulets, jusqu'à une finesse caractérisée par une quantité massique de particules inférieures à 200 microns de l'ordre de 98 %, et une quantité massique de particules inférieures à 100 microns de l'ordre de 80 % à 90 %.
En référence à la Figure 2, la charge minérale brute circule successivement de haut en bas dans les cyclones 33, à contre-courant des fumées de combustion provenant du calcinateur 29 via l'entrée 39.
La charge minérale est ainsi préchauffée dans le préchauffeur 27 par les fumées de combustion jusqu'à une température sensiblement comprise entre 650° et 8000C au niveau de la sortie 37.
Au cours de ce préchauffage, des réactions de déshydroxylation des argiles se produisent lorsque la température est comprise entre 5000C et 7000C.
A l'étape de combustion, la charge minérale préchauffée est introduite dans la chambre de combustion 15 à travers l'entrée d'introduction de matière 53.
Sous l'effet de l'injection par les buses 67 du gaz de fluidification provenant de la source 65, la charge minérale forme un lit fluidisé dense dans la région 81.
La concentration en matière dans la région dense 81 est sensiblement comprise entre 50 kg/Nm3 à 200 kg/Nm3 de gaz considéré aux conditions normalisées de température et de pression (00C et 100000 Pascals). La vitesse des gaz dans la région 81 est comprise entre 0,6 m/s et 0,8 m/s, considérée aux conditions réelles de température et de pression.
Au-dessus de la région dense 81 , la matière mise en suspension sous la forme d'un flux ascendant est ensuite prise en charge par les gaz en provenance des entrée d'alimentation de gaz 75 et entrée d'introduction de gaz 57. On obtient ainsi dans la région expansée 83, un lit fluidisé expansé en phase diluée dans lequel la vitesse des gaz est supérieure à 2 m/s et de préférence comprise entre 3 m/s à 5 m/s, et la concentration en matière est diminuée par rapport à celle de la phase dense dans la région dense 81.
Simultanément, le combustible est introduit dans la région 81 par l'entrée d'alimentation 73. Le combustible est mis en contact intime avec la charge par le brassage produit par le phénomène de fluidisation produit par les moyens 51. Dans la région dense 81 , la combustion du combustible est amorcée, grâce à l'oxygène contenu dans le gaz de fluidification. Ce début de combustion consomme tout l'oxygène provenant de la source de gaz 65, en créant une atmosphère de gaz riche en dioxyde de carbone tout autour des particules de charge minérale.
Au contact du gaz comburant provenant du refroidisseur 31 à travers la couronne 77, la combustion du combustible se poursuit de manière plus vive.
La température est alors comprise entre 7000C et 9000C dans la chambre de combustion 15. Des combinaisons calciques se produisent entre les oxydes de silicium, d'aluminium ou/et de fer activés lors de l'étape de préchauffage, et le carbonate de calcium activé, sans libération de dioxyde de carbone.
Pour éviter que les carbonates contenus dans la charge minérale ne se dissocient après l'introduction du gaz comburant par l'entrée 77, le gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, constitué par une partie des fumées de combustion générées dans le calcinateur 29, et par une partie de celles générées dans le calcinateur 163 de l'unité 17 de production de clinker est introduit dans la chambre 15 à travers la couronne aval 85.
L'unité centrale 103 règle le débit du gaz injecté en fonction des teneurs en dioxyde de carbone mesurées par les capteurs 101 pour maintenir la teneur en dioxyde de carbone dans la chambre 15 mesurée par un capteur 199 sensiblement comprise entre 25% et 40%.
La dissociation des carbonates dans la région expansée 83 est ainsi réduite, ce qui diminue la production de dioxyde de carbone. Ce résultat est également obtenu lorsqu'une source externe de gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, telle qu'une citerne, est raccordée à la couronne 85, à la place des conduites 91 et 93.
Dans l'exemple représenté, le recyclage d'une partie des fumées de combustion provenant de la chambre de calcination 15 et du four à flamme 19 évite l'introduction de dioxyde de carbone additionnel dans l'installation 11 , ce qui contribue également à réduire les émissions polluantes dans l'atmosphère. Par ailleurs, le gaz introduit par la couronne 85 a une teneur en dioxyde de carbone adaptée pour ne pas nuire à la combustion du combustible dans la région expansée 83, même si ce combustible est de mauvaise qualité. Il est donc possible d'utiliser une chambre 15 à lit fluidisé pour effectuer la calcination, même avec un combustible de mauvaise qualité.
De plus, la distance entre les couronnes 85 et 77 est choisie plus grande lorsque le combustible utilisé est de mauvaise qualité. Comme la dissociation des carbonates avec émission de dioxyde de carbone est liée à l'apport de chaleur provoqué par la combustion du combustible, il est possible lorsque des combustibles de mauvaise qualité qui brûlent lentement sont utilisés, de disposer d'un volume de réaction plus important entre les deux couronnes 85 et 77, sans risquer une combustion trop vive provoquant une dissociation des carbonates. Cette disposition facilite l'utilisation de combustibles de mauvaise qualité. La charge minérale est ensuite convoyée par les gaz vers l'extrémité supérieure de la chambre 15, puis évacuée à travers la conduite 111 et le cyclone 113. Elle est ensuite réintroduite dans la région dense 81 par la conduite de recyclage 121. La charge effectue ainsi en moyenne plusieurs cycles de calcination dans la chambre de combustion 15. Dans l'étape de refroidissement, selon la Figure 3, une partie de la charge calcinée est prélevée à travers la vanne 123 et s'écoule par gravité dans les cyclones de refroidissement 133 successifs. La charge est refroidie par l'air frais introduit par la conduite 140 et circulant à contre-courant de la charge dans les cyclones de refroidissement 133. La charge ainsi refroidie présente une température comprise entre
3500C et 25O0C à l'entrée de la vis 135. Elle est ensuite évacuée par la vis 135, en subissant un refroidissement final. Le produit fini évacué par la sortie 151 est un liant hydraulique désigné par le terme kalsin.
Ce produit fini ne requiert qu'une faible énergie de broyage, car il se présente sous la forme d'une poudre fluide, dont seulement quelques particules peuvent parfois s'agglomérer. Si nécessaire, le produit fini est mélangé partiellement avec le clinker produit dans l'unité 17 de production de clinker dans les proportions précisées dans EP 0 167 465 pour constituer, après broyage, un liant hydraulique.
Dans une variante représentée en pointillés sur la Figure 2, une conduite 201 de dérivation de matière est piquée entre la sortie de matière 37 du préchauffeur 29 et l'entrée 53 d'introduction dans la chambre de calcination 15, pour dériver une partie de la charge minérale préchauffée. Cette conduite 201 débouche dans la conduite de recirculation 121.
En variante, l'entrée 57 est raccordée uniquement à la conduite de dérivation 93 des fumées de combustion produites dans le four rotatif 19 de l'unité 17.
En référence à la Figure 4, la deuxième installation 211 selon l'invention est analogue à la première installation 11.
Toutefois, à la différence de la première installation 11 , le refroidisseur 31 est dépourvu de cyclones de refroidissement en cascade.
Le refroidisseur 31 comprend des couloirs à lit fluidisé amont et aval 213 et 215, disposés en cascade.
Le couloir amont 213 s'étend sensiblement horizontalement entre une entrée 217 d'introduction de matière, à gaucheΦsur le dessin, et une sortie 219 d'évacuation de matière débouchant dans la chambre aval 215. Il comprend une pluralité de buses d'injection de gaz 221 et une ouverture aval d'évacuation 223 de gaz.
L'entrée 217 d'introduction de matière est reliée d'une part à un dispositif 225 de prélèvement piqué sur le cyclone de recyclage 113, et d'autre part, à la sortie de la vanne de prélèvement 123.
Les buses d'injection 221 sont réparties au fond du couloir 213 entre l'entrée 217 et la sortie 219. Elles sont aptes à produire un lit fluidisé dense avec la charge minérale reçue du calcinateur 29, au moyen d'air ou d'un mélange d'air et de dioxyde de carbone comprimé reçu d'un compresseur 226. Le fond du couloir amont 213 est légèrement incliné pour favoriser l'écoulement de la charge depuis l'entrée 217 vers la sortie 219. En variante, le couloir 213 est dépourvu de buses. L'air de refroidissement est injecté par une pluralité d'orifices ménagés dans le fond du couloir 213.
L'ouverture 223 d'évacuation de gaz est ménagée à l'extrémité aval supérieure du couloir 213. L'ouverture est reliée à une conduite tangentielle 227 d'introduction dans un cyclone d'évacuation 229.
La sortie supérieure 231 du cyclone 229 alimente en gaz comburant la couronne amont 77 de l'entrée 75, par l'intermédiaire d'un ventilateur 232A et d'un capteur 232B de mesure de débit. Par ailleurs, la sortie de matière inférieure 233 du cyclone 229 débouche dans la sortie 219, à travers un clapet anti-retour.
La structure du deuxième couloir 215 est analogue à celle du premier couloir 213. Toutefois, à la différence du premier couloir 213, un échangeur de chaleur 235 à faisceau de tubes, alimenté par de l'eau, est disposé dans le couloir 215 en regard des buses d'injection 221. Par ailleurs, la sortie supérieure du cyclone d'évacuation 239 du deuxième couloir 215 débouche dans les moyens d'évacuation de fumées 21, en amont du filtre 171 et en aval des conduites 23 et 25, via un ventilateur 237A.
Le compresseur 238 du couloir 215 est de préférence alimenté par de l'air ambiant.
Les gaz en provenance des cyclones 229 et 239 sont aspirés par les ventilateurs 232A et 237A. Le débit de gaz circulant dans la conduite 231 est mesuré par le dispositif 232B, tandis que son débit est contrôlé par la vitesse de rotation du ventilateur 232A ou bien au moyen de registres réglables en position. Le débit de gaz passant par le cyclone 239 est contrôlé par la vitesse du ventilateur 237A de manière à obtenir une pression statique légèrement négative dans le conduit 219A reliant la sortie 219 du premier couloir 213 au deuxième couloir 215. Un dispositif de mesure de pression est installé à cet effet dans le conduit 219A. Cette disposition dans le conduit 219A évite une remontée de gaz en provenance du couloir 215 vers le couloir 213 par le conduit 219A.
Le dispositif d'extraction de matière 225 comprend une chambre 251 de fluidification, débouchant dans le prolongement inférieur du cyclone de recirculation 113, et une sortie latérale 253 de prélèvement de matière obturée par une vanne de prélèvement secondaire 255.
La chambre de fluidification 251 comprend dans son fond, une pluralité de buses d'injection 257 d'air comprimé provenant d'un compresseur 259. La vanne 255 présente une structure analogue à la vanne de prélèvement 123. Elle est disposée entre la sortie 253 de prélèvement de matière et de l'entrée 217 du couloir amont 213. La sortie de la vanne 255 est munie d'un clapet anti-retour.
Le fonctionnement de cette installation 211 est par ailleurs analogue à celui de l'installation 11 décrite en regard de la Figure 1.
Toutefois, à la différence de l'installation 11 , la charge minérale calcinée est refroidie par le gaz de fluidification injecté dans les couloirs 213, 215 successifs.
L'installation 311 représentée sur la Figure 5 diffère de la première installation 11 par le fait que l'entrée 57 d'introduction du gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone est raccordée uniquement à la deuxième conduite de dérivation 93 provenant de l'unité 17 de production de clinker.
Par ailleurs, le refroidisseur 31 comprend un refroidisseur primaire 313A et un refroidisseur secondaire 313B disposé sous le refroidisseur primaire 313A.
Le refroidisseur primaire 313A comprend deux cyclones 315A, 315B de refroidissement montés en cascade, comme décrit précédemment.
La sortie de la vanne de prélèvement 123 est raccordée à l'entrée tangentielle 317A du cyclone supérieur 315A du refroidisseur primaire 313A. Par ailleurs, la première conduite de dérivation 91 est raccordée à l'entrée tangentielle 317B du cyclone inférieur 315B du refroidisseur primaire 313A. Cette entrée tangentielle 317B est par ailleurs raccordée à une vis primaire 319A d'extraction de produit.
La sortie supérieure 321 A du cyclone 315A débouche dans la couronne amont 77.
Le refroidisseur secondaire 313B présente une structure analogue au refroidisseur 31 de l'installation 11. Toutefois, l'entrée tangentielle 329A du cyclone supérieur 331 A du refroidisseur secondaire 313B est raccordée à la sortie inférieure 333B du cyclone inférieur 315B du refroidisseur primaire 313A.
Par ailleurs, la sortie supérieure 335A du cyclone supérieur 331A du refroidisseur secondaire 313B débouche dans ia chambre de combustion 15 par une entrée secondaire 337 d'alimentation en gaz comburant. L'entrée secondaire
337 s'ouvre en amont de la couronne amont 77 au voisinage de cette couronne
77.
La charge minérale sortant du cyclone inférieur 331 C du refroidisseur secondaire 313B débouche dans la vis secondaire d'extraction de produit 337B. La charge minérale extraite par les vis d'extraction de produit 319A,
337B respectives des refroidisseurs primaire 313A et secondaire 313B forme le liant hydraulique sous forme pulvérulente désigné par kalsin.
En variante (non représentée), l'installation 11 est dépourvue d'unité de production de clinker. Dans cette variante, l'entrée 57 d'introduction du gaz de traitement est uniquement reliée à la première conduite de dérivation 91.
L'installation 411 représentée sur la figure 6 diffère de celle représentée sur la Figure 2 en ce que les moyens de combustion 55 comprennent une chambre 413 de combustion secondaire raccordée à la chambre de combustion à lit fluidisé 15 par l'intermédiaire d'une conduite 415 de sortie, inclinée vers le bas.
La conduite de sortie 415 débouche dans la chambre de combustion 15 entre l'entrée 53 d'alimentation de charge minérale et la couronne 85 d'injection du gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, au-dessus de la région dense 81. La chambre 15 est ainsi dépourvue de couronne amont 77 d'introduction de gaz comburant, la conduite inclinée 415 formant des moyens 75 d'injection de gaz comburant dans la chambre 15.
La chambre de combustion secondaire 413 comprend des moyens
417 d'alimentation en combustible débouchant dans la partie supérieure 418 de la chambre 413. La quantité de combustible introduit dans la chambre secondaire 413 par les moyens 417 est réglable par rapport à la quantité totale de combustible envoyée dans le calcinateur 29. Par ailleurs, la chambre de combustion secondaire 413 comprend deux conduites 419 et 421 d'injection de gaz comburant débouchant tangentiellement dans la chambre 413, respectivement dans la partie supérieure 418 et dans une partie médiane 422 de la chambre 413. Ces conduites 419 et 421 sont reliées à la sortie 79 supérieure d'évacuation des fumées du refroidisseur 31. La sortie 79, à la différence de l'installation 11 représentée sur les figures 1 à 2, n'est pas reliée directement à la chambre de combustion 15.
La chambre de combustion secondaire 413 comprend en outre une entrée 423 d'alimentation en charge minérale débouchant entre les conduites tangentielles d'amenée de gaz comburant 419 et 421. Cette entrée d'alimentation
423 est reliée à un dispositif répartiteur 425 placé sur la conduite 427 qui relie la sortie 37 du préchauffeur à l'entrée 53 d'introduction de charge minérale dans la chambre 15. Le dispositif répartiteur 425 est piloté pour régler la proportion relative de charge minérale introduite dans la chambre de combustion à lit fluidisé 15 et dans la chambre de combustion secondaire 413.
Dans cette installation 411 , la combustion du combustible introduit par les moyens 417 d'introduction est amorcée dans la partie supérieure 418 de la chambre de combustion secondaire 413, en l'absence de charge minérale.
Ainsi, les combustibles extrêmement difficiles à brûler commencent à s'enflammer dans la partie supérieure 418 de la chambre de combustion secondaire 413.
La chaleur générée par la combustion du combustible dans cette partie supérieure 418 est alors transmise à la partie médiane 422 où la charge minérale introduite par l'entrée d'alimentation 423 subit une combustion au moins partielle, qui se poursuit dans la conduite de sortie 415. La proportion relative de charge minérale introduite respectivement dans la chambre de combustion 15 et dans la chambre de combustion secondaire 413 est réglée en fonction de la quantité de combustible respective introduite dans ces chambres 15 et 413.
Grâce à l'invention qui vient d'être décrite, il est possible de disposer d'une installation de production de liant hydraulique qui réduit notablement les émissions de dioxyde de carbone rejetées dans l'atmosphère, par l'utilisation d'une chambre de calcination à lit fluidisé et par un recyclage des fumées de combustion générées dans l'installation.
L'injection de fumées de combustion recyclées dans la région aval de la chambre de combustion limite par ailleurs la production de dioxyde de carbone par décarbonation dans cette région aval.
L'énergie thermique consommée pour mettre en œuvre le procédé selon l'invention dans l'installation est réduite, compte tenu de la faible chaleur de réaction et des températures de combustion plus faibles par rapport à une unité de production de clinker. Par ailleurs, l'utilisation du kalsin comme liant hydraulique ne nécessite qu'une faible énergie électrique de broyage sur le produit délivré en aval du refroidisseur.
L'installation selon l'invention permet également d'utiliser une chambre à lit fluidisé pour effectuer la calcination de la charge minérale, ce qui autorise l'utilisation de combustibles de mauvaise qualité. L'installation peut comprendre une unité de production de kalsin raccordée à une unité de production de clinker classique, pour augmenter la capacité globale de production de liant hydraulique dans l'installation, tout en limitant les émissions de gaz polluants par rapport à une unité de production unique de clinker de capacité équivalente.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) de calcination d'une charge minérale contenant un carbonate pour produire un liant hydraulique, du type comprenant au moins un calcinateur (29 ; 163), l'installation comportant successivement un préchauffeur (27), au moins un calcinateur (29) de production de liant hydraulique comprenant une chambre de combustion (15) et un refroidisseur (31) ; la chambre de combustion (15) comportant :
• des moyens (53) d'introduction de la charge minérale dans la chambre (15), raccordés au préchauffeur (27) ; • des moyens (55) de combustion pour maintenir dans la chambre
(15) une température comprise entre 7000C et 9000C, les moyens de combustion (55) comportant des moyens (75) d'introduction dans la chambre (15) d'un gaz comburant provenant du refroidisseur (31) ;
• des moyens additionnels (57) d'introduction dans la chambre (15) d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone pour s'opposer à la dissociation du carbonate dans la chambre (15) ; et
• des moyens (61) de prélèvement de la charge minérale calcinée qui débouchent dans le refroidisseur (31) ; l'installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) comprenant des moyens (21) d'évacuation dans l'atmosphère des fumées de combustion provenant du ou de chaque calcinateur (29 ; 163) ; caractérisée en ce que la chambre (15) comprend des moyens (51) de formation d'un lit fluidisé, et en ce que les moyens (57) d'introduction du gaz de traitement sont alimentés au moins partiellement par au moins une conduite (91 ; 93) de dérivation d'une partie des fumées de combustion, la conduite de dérivation (91 ; 93) provenant des moyens d'évacuation des fumées (21).
2. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon la revendication 1 , caractérisée en ce que les moyens d'évacuation des fumées (21) comprennent une conduite (23) d'extraction des fumées de combustion provenant de la chambre de combustion (15), la conduite de dérivation (91) étant piquée sur la conduite d'extraction (23).
3. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la conduite d'extraction (23) est raccordée au préchauffeur (27).
4. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un calcinateur additionnel (163) de production de clinker, distinct du calcinateur de production de liant hydraulique (29), le calcinateur additionnel (163) comportant un four (19) de combustion à flamme et en ce que les moyens d'évacuation des fumées (21) comprennent une conduite additionnelle (25) d'extraction des fumées de combustion du four de combustion à flamme (19), la conduite de dérivation (93) étant piquée sur la conduite additionnelle d'extraction (25).
5. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon la revendication 4, caractérisée en ce que la conduite additionnelle d'extraction (25) est raccordée à un préchauffeur additionnel (161), le préchauffeur additionnel (161) débouchant dans le calcinateur additionnel (163).
6. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de combustion (55) comprennent successivement, entre les moyens de formation (51) du lit fluidisé et les moyens d'introduction (57) d'un gaz à teneur contrôlée en dioxyde de carbone : - des moyens (73) d'alimentation en combustible ; puis
- les moyens (75) d'injection dans la chambre (15) du gaz comburant provenant du refroidisseur (31).
7. Installation (311) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le refroidisseur (31) est alimenté au moins partiellement par une conduite de dérivation secondaire (91) d'une partie des fumées de combustion, provenant des moyens d'évacuation des fumées (21).
8. Installation (211) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le refroidisseur (31) comprend des moyens secondaires (213, 215) de formation d'un lit fluidisé pour refroidir la charge minérale calcinée.
9. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (59) de recirculation raccordant une région aval (83) de la chambre de combustion (15), située en aval des moyens d'introduction du gaz de traitement (57), à une région amont (81) de la chambre (15), située en amont des moyens de combustion (55).
10. Installation (211) selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens secondaires (225) de prélèvement d'une partie de la charge minérale recyclée circulant dans les moyens de recirculation (59), les moyens secondaires (225) de prélèvement débouchant dans le refroidisseur (31).
11. Installation (11 ; 211 ; 311 ; 411) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de prélèvement
(61) de la charge minérale calcinée débouchent entre les moyens d'introduction du gaz de traitement (57) et les moyens de formation du lit fluidisé (51).
12. Installation (411) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de combustion (55) comprennent une chambre (413) secondaire de combustion comportant :
- des moyens (417) secondaires d'introduction d'une partie de Ia charge minérale provenant du préchauffeur (27) ; et
- des moyens d'injection (419, 421) dans la chambre secondaire (413) d'un gaz comburant provenant du refroidisseur (31) ; la chambre secondaire (413) étant reliée à la chambre de combustion (15) par une conduite de sortie (415) débouchant entre les moyens d'introduction (53) de la charge minérale et les moyens additionnels d'introduction (57) du gaz de traitement.
13. Procédé de calcination d'une charge minérale contenant un carbonate pour produire un liant hydraulique, du type comprenant au moins une phase de calcination, le procédé comportant successivement une phase de préchauffage de la charge minérale dans un préchauffeur (27), au moins une phase de calcination de la charge minérale préchauffée dans une chambre de combustion (15), et une phase de refroidissement de la charge minérale calcinée dans un refroidisseur (31 ) ; la phase de calcination comportant les étapes de :
• introduction dans la chambre (15) de la charge minérale provenant du préchauffeur (31) ; • combustion d'un combustible pour maintenir dans la chambre (15) une température comprise entre 7000C et 9000C, l'étape de combustion comprenant l'introduction dans la chambre (15) d'un gaz comburant provenant d'un refroidisseur (31) ; • introduction dans la chambre (15) d'un gaz de traitement à teneur contrôlée en dioxyde de carbone, pour s'opposer à la dissociation du carbonate dans la chambre (15) ; et
• prélèvement de la charge minérale calcinée pour l'introduire dans le refroidisseur (31) ; le procédé comprenant une phase d'évacuation dans l'atmosphère des fumées de combustion produites lors de la ou de chaque phase de calcination ; caractérisé en ce que la phase de calcination comprend une étape de formation d'un lit fluidisé dans la chambre (15), et en ce que l'étape d'introduction d'un gaz de traitement comprend une dérivation au moins partielle d'une partie des fumées de combustion évacuées lors de la phase d'évacuation des fumées et une alimentation de la chambre (15) par lesdites fumées de combustion dérivées.
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