FR2589462A1

FR2589462A1 - Plaster kiln of improved efficiency

Info

Publication number: FR2589462A1
Application number: FR8516274A
Authority: FR
Original assignee: SCHIAVINA OSCAR
Current assignee: SCHIAVINA OSCAR
Priority date: 1985-11-04
Filing date: 1985-11-04
Publication date: 1987-05-07

Abstract

Plaster kiln comprising a vessel mounted so that it rotates in a combustion chamber. According to the invention the rotating vessel 12 which comprises essentially a shell 13 is provided, chiefly at the outer surface of this shell, with reliefs 40 such as, for example, studs made of heat-conducting material, so as to at least increase the heat transfer area.

Description

LOUER A 1'T.ATRE A RENDEMENT M'iELIORE
L'invention se rapporte à un four à plâtre permettant de transformer du gypse par dessication à relativement basse température, de l'ordre de 135 à 1800; elle concerne plus particulièrement un perfectionnement visant à un meilleur rendement calorifique dans la production du plâtre, en améliorant notamment l'échange thermique entre les gaz chauds provenuant de la combustion et l'enceinte dans laquelle se trouve le gypse en cours de transformation.RENT AT L 'ATRE AT YIELD MELIEVE
The invention relates to a plaster oven making it possible to transform gypsum by drying at a relatively low temperature, of the order of 135 to 1800; it relates more particularly to an improvement aiming at a better calorific yield in the production of plaster, by improving in particular the heat exchange between the hot gases resulting from combustion and the enclosure in which the gypsum is located during transformation.

On connaît un four à plâtre constitué d'une enceinte montée en rotation à l'intérieur d'une chambre de combustion en matériau isolant réfractaire. L'enceinte, en métal, le plus souvent en acier réfractaire, contient le gypse et se compose d'une virole cylindrique de grande dimension prolongée axialement par deux portions tronconiques définissant deux ouvertures axiales constituant respectivement, par exemple, une entrée de gypse et une sortie de plâtre. L'enceinte est assujettie à tourner autour de son axe horizontal et au moins la plus grande partie de la virole est située dans la chambre de combustion.Celle-ci se compose essentiellement de deux parties : un soubassement équipé de brûleurs et une voûte à surface interne sensiblement semi-cylindrique, munie latéralement d'orifices d'évacuation des gaz brulés, situés approximativement à la base de la voute en des emplacements propres à créer un trajet d'évacuation des gaz entre le soubassement et les orifices de sortie qui longent une partie de la surface latérale de la virole en rotation. La chaleur se propage dans l'épaisseur de la virole jusqu'à l'intérieur de celle-ci où s'opère la transformation du gypse. Ce type de four donne entière satisfaction, mais on a pu constater que les gaz étaient évacués de la chambre de combustion
une température relativement élevée après avoir contourné, assez rapidement, une partie de la virole.L'invention vise à établir un meilleur échange thermique entre ces gaz et la virole, pour réaliser des économies d'énergie et abaisser ainsi les coûts de production du plâtre.A plaster oven is known which consists of an enclosure rotatably mounted inside a combustion chamber made of refractory insulating material. The enclosure, made of metal, usually made of refractory steel, contains gypsum and consists of a large cylindrical shell extended axially by two frustoconical portions defining two axial openings constituting respectively, for example a gypsum inlet and a plaster outlet. The enclosure is subject to rotate around its horizontal axis and at least the largest part of the shell is located in the combustion chamber, which essentially consists of two parts: a base equipped with burners and a surface vault internal substantially semi-cylindrical, provided laterally with exhaust ports for burnt gases, located approximately at the base of the vault in locations suitable for creating a gas discharge path between the base and the outlet ports which run along a part of the lateral surface of the rotating shell. The heat is propagated in the thickness of the shell up to the interior thereof where the transformation of the gypsum takes place. This type of oven is entirely satisfactory, but it has been found that the gases were evacuated from the combustion chamber
a relatively high temperature after having bypassed, fairly quickly, part of the shell. The invention aims to establish a better heat exchange between these gases and the shell, in order to achieve energy savings and thus lower the costs of producing plaster. .

L'une des particularités de l'invention est d'augmenter'la surface d'échange thermique entre la virole et les gaz chauds. Une autre particularité de l'invention est de prolonger le contact thermique de ces gaz chauds avec la virole, pour leur laisser davantage le temps de céder leurs calories à la virole, avant d'être rejetés à une température plus basse que celle des fours existants. One of the features of the invention is to increase the heat exchange surface between the shell and the hot gases. Another feature of the invention is to extend the thermal contact of these hot gases with the shell, to give them more time to transfer their calories to the shell, before being rejected at a temperature lower than that of existing ovens. .

Dans cet esprit, l'invention concerne essentiellement un four à plâtre du type comportant une enceinte tournante composée d'une virole cylindrique en matériau conducteur de la chaleur, par exemple en acier, rol:lgee axialenlent par des portions tronconiques, cet ensemble étant ur la plus grande partie installé dans une chanbre de combustion en ma tériau isolant réfractaire comportant des moyens de chauffage à sa partie inférieure, caractérisé en ce que la surface externe de ladite enceinte comporte des reliefs en matériau conducteur de la chaleur, situés à l'intérieur de la chambre de combustion, pour au moins augmenter la surface d'échange thermique. In this spirit, the invention essentially relates to a plaster oven of the type comprising a rotating enclosure composed of a cylindrical shell made of heat conducting material, for example steel, roll: lgee axialenlent by frustoconical portions, this assembly being ur most of it installed in a combustion chamber made of refractory insulating material comprising heating means at its lower part, characterized in that the external surface of said enclosure has reliefs made of heat conducting material, situated inside of the combustion chamber, to at least increase the heat exchange surface.

Les reliefs de matériau conducteur assureront ainsi une augmentation de la surface d'échange thermique recherchée. Ils seront bien entendu de préférence réalisés dans le même matériau (acier réfractaire) que la virole elle-meme et soudés à celle-ci. Mais ils seront en outre de préférence agencés suivant une configuration propre à organiser une circulation prolongée (sur plus d'on tour complet au moins) des gaz chauds autour de la virole et favoriser ainsi un meilleur transfert des calories entre ceux-ci et l'enceinte tournante renfermant le gypse. La configuration de ces reliefs pourra aussi être étudiée pour homogénéiser le chauffage de la virole longitudinalement, en provoquant un déplacement hélicoïdal des gaz chauffants.On évitera ainsi la création de zones de surchauffe à la verticale des brûleurs, entre lesquels s'intercalent des zones de relativement plus faible température. L'élimination de ces inhomogénéités de température le long de la virole permet ainsi un meilleur fonctionnement et élimine les contraintes mécaniques d'origine thermique dans le matériau de la virole. The reliefs of conductive material will thus ensure an increase in the desired heat exchange surface. They will of course preferably be made of the same material (refractory steel) as the shell itself and welded thereto. But they will also preferably be arranged according to a configuration suitable for organizing a prolonged circulation (over at least one full turn at least) of the hot gases around the shell and thus promoting a better transfer of calories between them and the rotating enclosure containing gypsum. The configuration of these reliefs could also be studied to homogenize the heating of the shell longitudinally, by causing a helical displacement of the heating gases. This will avoid the creation of overheating zones vertically between the burners, between which zones of relatively lower temperature. The elimination of these temperature inhomogeneities along the shell thus allows better operation and eliminates the mechanical stresses of thermal origin in the material of the shell.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation d'un four conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'un four conforme à l'invention;
- la figure 2 est une coupe II-II de la figure 1;
- la figure 3 représente schématiquement une variante de l'invention; et
- la figure 4 représente encore une autre variante possible.The invention will be better understood and other advantages of it will appear more clearly in the light of the following description of several embodiments of an oven in accordance with its principle, given solely by way of example and made with reference to the accompanying drawings in which
- Figure 1 schematically shows a top view of an oven according to the invention;
- Figure 2 is a section II-II of Figure 1;
- Figure 3 schematically shows a variant of the invention; and
- Figure 4 shows yet another possible variant.

En se référant aux dessins, on a représenté un four à plâtre constitué d'une chambre de combustion 11 en matériau réfractaire isolant à l'intérieur de laquelle est installée une enceinte tournante 12. Cette dernière est constituée principalement d'une virole 13 prolongée axialement par deux portions tronconiques 14 et 15, dans lesquelles sont respectivement ménagées deux ouvertures axiales constituant une entrée 16 pour le gypse à traiter et une sortie 17 de plâtre. Les moyens d'amenée du gypse à l'entrée 1.6 et les moyens d'évacuation du plâtre agencés en contrebas de la sortie 17 sont classiques et ne sont pas représentés, parce qu'ils ne font pas partie de l'invention.Les deux portions tronconiques ressortent de deux parois opposées de la chambre de combustion il et portent chacune un anneau de roulement 19, en acier usiné, reposant sur des galets 20. La portion tronconique 14 porte en outre une couronne dentée 22 couplée, par une pignannerie adéquate, à un moteur 23, pour l'entraînement en rotation de l'enceinte 12. Cette dernière comporte, le long de sa paroi interne, un agencement connu (non représenté pour cette raison) de nerv-res spiraiées et de pelles de brassage, assurant un renouvellement du contact du produit sur la paroi interne de la virole chauffée 13.Cet agencement se prolonge le long des parois internes tronconiques, de telle taxon que, dans un sons de rotation le four peut être rempli par l'entrée 16 et que, dans l'autre sens de rotation, le plâtre s'évacue progressivement et automatiquem.ent par la sortie 17. Des brûleurs 25 sont placés le long de la chambre de combustion 11, en partie basse et le long d'un môme côté de celle-ci. Les brûleurs peuvent être de tous types, a fuel, gaz, charbon, bois, etc...La chambre de combustion se compose d'un soubassement 26 de surface de base rectangulaire, en matériau isolant ré réfractaire comme par exemple de la brique ou du béton, et d'une voûte 27 démontable, formée d'une ossature métallique garnie d'une fibre céramique. Referring to the drawings, there is shown a plaster oven consisting of a combustion chamber 11 made of insulating refractory material inside which a rotating enclosure 12 is installed. The latter consists mainly of a shell 13 axially extended by two frustoconical portions 14 and 15, in which are respectively provided two axial openings constituting an inlet 16 for the gypsum to be treated and an outlet 17 of plaster. The means for bringing the gypsum to the inlet 1.6 and the means for removing the plaster arranged below the outlet 17 are conventional and are not shown, because they are not part of the invention. frusto-conical portions emerge from two opposite walls of the combustion chamber 11 and each carry a rolling ring 19, of machined steel, resting on rollers 20. The frusto-conical portion 14 further carries a toothed crown 22 coupled, by a suitable gable mill, to a motor 23, for driving the enclosure 12 in rotation. The latter comprises, along its internal wall, a known arrangement (not shown for this reason) of coiled nerves and shovels, ensuring a renewal of the contact of the product on the internal wall of the heated shell 13.This arrangement extends along the frustoconical internal walls, such a taxon that, in a rotating sound, the oven can be filled by the inlet 16 and that, in the other direction of rotation, the plaster is evacuated progressively and automatically via the outlet 17. Burners 25 are placed along the combustion chamber 11, in the lower part and along the same side thereof. The burners can be of all types, fuel oil, gas, coal, wood, etc. The combustion chamber consists of a base 26 with a rectangular base surface, made of refractory insulating material such as for example brick or concrete, and a removable vault 27, formed of a metal frame furnished with a ceramic fiber.

La surface interne 23 de la voûte 27 est semi-cylindrique. L'enceinte tournante est montée å la partie supérieure de la chambre de combustion et des orifices d'évacuation 30 de gaz de combustion, à section rectangulaire allongée dans le sens horizontal, sont pratiqués latéralement au voisinage et le long d'un bord longitudinal inférieur de ladite voûte, du meme côté que les brûleurs 25. D'autre part, la virole 13 est décalée axialement par rapport à la voûte, de façon que la section de passage définie entre la surface externe de la virole 13 et la surface interne 28 de la voûte diminue progressivement en considérant le sens de rotation de la virole, pendant une période de traitement du gypse. Ce sens de rotation est repéré par la flèche A sur la figure 2. Comme il ressort clairement des dessins, les orifices d'évacuation 30 des gaz scnt situés dans a zone où la section de passage est approximativement la plus faible.The internal surface 23 of the arch 27 is semi-cylindrical. The rotating enclosure is mounted at the upper part of the combustion chamber and combustion gas discharge orifices 30, of rectangular section elongated in the horizontal direction, are formed laterally in the vicinity and along a lower longitudinal edge of said arch, on the same side as the burners 25. On the other hand, the shell 13 is offset axially relative to the arch, so that the passage section defined between the external surface of the shell 13 and the internal surface 28 of the vault gradually decreases by considering the direction of rotation of the shell, during a period of treatment of the gypsum. This direction of rotation is indicated by the arrow A in Figure 2. As is clear from the drawings, the gas discharge ports 30 are located in the area where the passage section is approximately the smallest.

Cette configuration favorise l'entraînement des gaz chauds en rotation autour de la virole. Les orifices d'evacution 30 se prolongent extérieurement par des manchons 31 qui débouchent dans un collecteur 32 relié à l'entrée d'un échangeur 33 comportant intérieurement un faisseau de tubes en acier inoxydable, traverse par de l'air propre et collecté après chauf- fage à une sortie 34 pour alimanter les differents brûleurs, via une gaine horizontale de distribution 35 commune, et une pluralité de conduits verticaux 36 connectés entre etc gaîne et les différerts brûleurs 25 Les gaz de combustion refroidis sont évacués par une sortie latérale 38 de l'échangeur et dirigés vers une cheminée.This configuration favors the entrainment of hot gases in rotation around the shell. The evacuation orifices 30 are extended externally by sleeves 31 which open into a manifold 32 connected to the inlet of a heat exchanger 33 internally comprising a casing of stainless steel tubes, traversed by clean air and collected after heating - Fage at an outlet 34 to supply the different burners, via a common horizontal distribution duct 35, and a plurality of vertical conduits 36 connected between the duct and the different burners 25 The cooled combustion gases are evacuated by a side outlet 38 of the exchanger and directed towards a chimney.

Selon une caractéristique importante de l'invention, la surface externe de l'enceinte 12 et plus particulièrement celle de la virole 13, comporte des reliefs de matériau conducteur de la chaleur, par exemple en acier. Dans l'exemple des figures j et 2, ces reliefs sont matérialisés par une pluralité de tronçons cylindriques de faible dianietre on "picots" 40 faisant saillie sensiblement radialement de la surface externe de la virole. Les picots 40 peuvent âtre soudés a ia surface de la virole. According to an important characteristic of the invention, the external surface of the enclosure 12 and more particularly that of the shell 13, includes reliefs of heat conducting material, for example steel. In the example of FIGS. J and 2, these reliefs are materialized by a plurality of cylindrical sections of small diameter or "spikes" 40 projecting substantially radially from the external surface of the ferrule. The pins 40 can be welded to the surface of the shell.

Ils sont disposés de façon à définir une spirale avoir figure 1).They are arranged so as to define a spiral (see Figure 1).

Selon les variantes des figures 3 et 4, ces reliefs sont constitues par des bandes ou tronçons de bandes 41 formant des sortes d'ailettes, faisant saillie sensiblement radialement à la surface de la virole. Selon la figure 3, les tronçons 41 sont relativement courts et définissent plu- sieurs configurations en dents de scie 42, 43, 44 .. approximativement parallèles aux génératrices de la virole. Avantageusement, ces configurations parallèles sont décalées les unes par rapport aux autres de façon à présenter des tronçons 41 disposés de proche en proche le long de parcours hélicoldaux h la surface de la virole. On définit ainsi deux parcours hélicoïdaux croisés.Comme le montre la figure 4, les nervures 46, 47, peuvent aussi consister en des hélices continues, à pas assez large. Plus généralement, l'invention couvre toute configuration de relief susceptible d'au moins augmenter la surface d'échange thermique de la virole avec les gaz chauds rejetés par les brûleurs 25 à l'intérieur de la chambre de con- bustion 11. Cependant, les configurations particulières décrites cidessus et d'autres qui s'en déduisent facilement, présentent l'avantage supplémentaire de maintenir une sorte de couronne de gaz chauds plus longtemps autour de la virole, ces gaz effectuant un ou plusieurs tours complets avant d'être évacués par les orifices 30. Il en résulte un meilleur échange thermique entre les gaz chauds et la virole avant que ceux-ci soient rejetés. En outre les configurations spiralées décrites permettent un meilleur brassage longitudinal des gaz chauds et donc une égalisation de la température de la virole en dépit du nombre limité de brûleurs espa cés les uns des autres. Comme mentionné précédemment, cette meilleure répartition de la température améliore encore le rendement, tout en réduisant les contraintes mécaniques. Une autre solution à ce problème particulier consisterait à remplacer les brûleurs 25 par une rampe à gaz consinue. According to the variants of FIGS. 3 and 4, these reliefs are formed by strips or sections of strips 41 forming kinds of fins, projecting substantially radially from the surface of the shell. According to FIG. 3, the sections 41 are relatively short and define several sawtooth configurations 42, 43, 44 .. approximately parallel to the generatrices of the shell. Advantageously, these parallel configurations are offset with respect to each other so as to present sections 41 arranged step by step along the helical path on the surface of the shell. Two crossed helical paths are thus defined. As shown in FIG. 4, the ribs 46, 47 can also consist of continuous helices, with not enough width. More generally, the invention covers any relief configuration capable of at least increasing the heat exchange surface of the shell with the hot gases discharged by the burners 25 inside the combustion chamber 11. However, the particular configurations described above and others which can easily be deduced therefrom, have the additional advantage of maintaining a sort of ring of hot gases longer around the shell, these gases making one or more complete turns before being evacuated through the orifices 30. This results in better heat exchange between the hot gases and the shell before these are rejected. In addition, the spiral configurations described allow better longitudinal mixing of the hot gases and therefore equalization of the temperature of the shell despite the limited number of burners spaced from each other. As mentioned previously, this better temperature distribution further improves the yield, while reducing the mechanical stresses. Another solution to this particular problem would be to replace the burners 25 with a continuous gas train.

L'invention s'applique à d'autres types de fours, notamment elle s'applique de la même façon à un four ne comportant qu'un orifice axial faisant office à la fois d'entrée de gypse lorsque enceinte tourne dans un sens, et de sortie de plâtre lorsqu'elle tourne dans l'autre sens. The invention applies to other types of ovens, in particular it applies in the same way to an oven having only one axial orifice acting both as a gypsum inlet when the enclosure rotates in one direction, and out of plaster when it turns the other way.

Claims

PEVENDICATIONS

1. Plaster oven of the type comprising a rotating enclosure (12) composed of a cylindrical shell (13) made of heat conducting material, for example steel, extended axially by frustoconical portions (14, 15), this assembly being for the most part installed in a combustion chamber (11) made of insulating refractory material, comprising heating means (25) at its lower part, characterized in that the external surface of said enclosure has reliefs (40, 41) of heat conducting material, located inside the combustion chamber to at least increase the heat exchange surface.

2. Plaster oven according to claim 1, characterized in that these reliefs are at least partly constituted by a plurality of pins (40) projecting substantially radially from said external surface.

3. Oven according to claim 2, characterized in that said pins (40) are welded to said ferrule.

4. Oven according to claim 3, characterized in that spikes are arranged so as to define a spiral.

5. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that these reliefs are at least partly constituted by strips or sections of strips (41) projecting substantially radially from the surface of said ferrule.

6. Oven according to claim 5, characterized in that sections of strips define at least one sawtooth configuration (42, 43, 44).

7. Oven according to claim 6, characterized in that this sawtooth configuration is approximately arranged parallel to a generator of said ferrule (13).

8. Oven according to claim 6 or 7, characterized in that it comprises several sawtooth configurations arranged in parallel

9. Oven according to claim 8, characterized in that sections (41) of said parallel configurations are substantially arranged along helical paths.

10. Oven according to one of the preceding claims, characterized in that the shell (13) is partly housed under a vault (27) with internal surface (28) substantially semi-cylindrical, this vault constituting the upper part of said chamber combustion, and in that discharge orifices (30) are arranged laterally in the vicinity and along a lower longitudinal twist of this vault and in that said viro is offset relative to said vault so that the section passage between the eternal surface of the shell (13) and the internal surface of the vault (27) decreases by considering the direction of rotation of said shell during a period of treatment of the gypsum, said discharge orifices being located in the area where said section is approximately the smallest.