FR2616427A1 - Procede et installation pour la cuisson de materiaux pulverulents, destines notamment a la fabrication de clinker de ciment - Google Patents

Abstract

L'invention est relative à une installation du type comprenant : a) un four rotatif 1 de forme cylindrique creuse et allongée dont l'axe longitudinal 2 est légèrement incliné sur l'horizontale, ledit four comportant un brûleur alimenté en combustible, une première ouverture pour l'introduction de l'air de combustion, une deuxième ouverture 5' pour l'introduction des matières premières à cuire, ladite deuxième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité amont haute du four, une troisième ouverture pour l'évacuation des fumées de combustion et une quatrième ouverture 31 pour l'évacuation du clinker, ladite quatrième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité aval basse 9 du four; et b) un appareil 7 pour le refroidissement du clinker relié à la quatrième ouverture 31 par un couloir 22 de décharge par gravité. Cette installation est caractérisée en ce que le brûleur 16 et la première ouverture 17 sont disposés au voisinage de la deuxième ouverture 5', en ce que la troisième ouverture 30 est disposée au voisinage de la quatrième ouverture 31, et en ce que le couloir 22 comprend des moyens 23, 23' pour éviter la remontée de gaz depuis l'appareil de refroidissement 7 jusqu'au four 1, et inversement. Applicable notamment à la fabrication de clinker de ciment.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA CUISSON DE MATERIAUX
PULVERULENTS, DESTINES NOTAMMENT A LA FABRICATION DE
CLINKER DE CIMENT
La présente invention est relative à un procédé et à une installation pour la cuisson de matériaux pulvérulents, notamment d'une farine de ciment crue constituée d'un mélange intime et homogène de calcaire et d'argile plus ou moins purs, destinée à la fabrication de clinker de ciment.

On sait que l'industrie cimentière exploite actuellement, dans ses usines les plus modernes, des installations de production de clinker de ciment dont le fonctionnement est basé sur le procédé de cuisson, ou procédé de clinkérisation, dit "à voie sèche". Ce procédé de cuisson est celui qui permet la plus faible consommation thermique1 donc la plus faible consommation de combustible.

Chaque installation de cuisson se compose essentielle ment
- d'un échangeur à un ou, en général, plusieurs étages de cyclones dans lequel les matières premières sont introduites pulvérisées et séchées, sous la forme d'une farine, pour être préchauffées et partiellement décarbonatées en récupérant une part des calories contenues dans les fumées de combustion que dégage le four lors de la cuisson ; cet échangeur à cyclones est parfois, et avantageusement, équipé d'une installation de précuisson qui assure une précalcination et permet ainsi d'augmenter le taux de décarbonatation dans l'échangeur à cyclones ; à cette fin, l'installation de précuisson est pourvue d'un foyer nommé précalcinateur dans lequel une partie du combustible total nécessaire à la clinkérisation est brûlée ; que l'échangeur soit ou non équipé du précalcinateur, les fumées refroidies sortant de cet échangeur sont utilisées pour le séchage en amont des matières premières et, après dépoussiérage, elles sont ensuite rejetées à l'atmosphère
- d'un four rotatif, de forme cylindrique allongée dont l'axe longitudinal de symétrie autour duquel s'effectue la rotation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale, dans le- sens de l'écoulement de la matière, ledit four étant donc alimenté à sa partie amont en matières premières préchauffées et plus ou moins décarbonatées dans l'échangeur, et le cas échéant dans le précalcinateur, et alimenté à sa partie aval en air chaud de combustion et en combustible par le moyen d'un brûleur appelé tuyère de combustion.La matière introduite est cuite dans ce four à une haute température de l'ordre de 1.400 à 1.500 C, en s'agglomérant en morceaux de 5 à 50 millimètres environ appelés clinkers
- d'un refroidisseur à clinker, relié à ltextrémité aval basse du four par un couloir d'évacuation des matières premières cuites, ledit refroidisseur permettant de ramener à moins de 100" C la température du clinker, par refroidissement à l'air ; une partie de cet air, de l'ordre du tiers, est récupérée à une température de l'ordre de 900" C pour servir d'air de combustion dans le four ainsi que dans l'éventuel précalcinateur qui équipe l'échangeur à cyclones ; l'air excédentaire est rejeté à l'atmosphère après dépoussiérage ; il peut être également utilisé pour le séchage de matières ; parfois, une partie de cet air excédentaire est recirculé, c'est-à-dire passé deux fois dans le refroidisseur.

Ce procédé de cuisson utilisé actuellement est le résultat de l'évolution des fours rotatifs dans l'industrie cimentière concernée par la présente invention.

Il est à noter que les fours rotatifs actuellement employés utilisent un procédé de cuisson à contre-courant - le courant d'air chaud
de combustion remontant le four de l'aval vers l'amont tandis que les matières premières à cuire s écoulent de l'amont vers l'aval - procédé à contre-courant qui permet le meilleur échange thermique entre l'entrée du four et sa sortie, et dont l'emploi est d'autant plus intéressant que les matières premières entrent froides dans le four.Un tel four rotatif incliné a en effet été d'abord utilisé dans le procédé de fabrication de clinker de ciment dit "à voie humide", dans lequel les matières premières étaient introduites à la température ambiante sous la forme d'une pâte contenant 40 % d'eau environ, puis dans le procédé dit "à voie sèche" mais à four long, sans préchauffeur, dans lequel les matières premières étaient également introduites froides, à température ambiante .'j. en tout cas très faible puisque de l'ordre de 600 C.Avec l'introduction des échangeurs à cyclones, et plus encore avec celle des installations de précalcination, le four rotatif a vu sa longueur fortement réduite, de l'ordre de douze fois son diamètre, soit 48 m pour un four classique de 4 m de diamètre, la limite à cette réduction restant malgré tout fonction de la valeur à ne pas dépasser en ce qui concerne la température des fumées de combustion ; ainsi, un four d'un diamètre de 4 m a habituellement une longueur d'environ 48 m si la température des fumées peut être de l'ordre de 1.200 C, longueur qui est habituellement portée à environ 60 m si la température des fumées doit être seulement de l'ordre de 1.050 C.

Quoique très performant, ce procédé de clinkérisation comporte néanmoins certains inconvénients
a) à la jonction du four et de l'échangeur, lors de l'introduction dans le four de la matière préchauffée dans l'échangeur, une quantité non négligeable de cette matière est emportée par le courant gazeux de fumées qui sortent en remontant du four ; ces particules emportées ont alors tendance à se déposer et à s'agglomérer en concrétions sur les parois du carneau du four, ainsi que sur les parois de la gaine de liaison entre le four et l'échangeur à cyclones ; de telles agglomérations de particules ont en outre tendance à obstruer le carneau et/ou la gaine de liaison par clinkérisation sur les parois si la température des fumées est trop élevée : pour limiter cette tendance, la température de sortie des fumées du four doit alors être maintenue à une température nécessairement inférieure à 1.200 C.

b) ces concrétions sont également favorisées par les éléments alcalins, par exemple le sodium et le potassium, ainsi que par le chlore et par le soufre contenus dans -les matières premières et dans le combustible ; il y a en effet vaporisation de ces éléments dans le four, en particulier du soufre sous forme d'anhydride sulfureux et d'anhydride sulfurique notamment, et condensation dans une plage de température comprise entre 900 C et 1.200 C selon les composés formés ; à ces températures, il y a notamment dépôt de concrétions solides de spurite sulfatique produit par combinaison des vapeurs soufrées et des matières premières ; en conséquence, la limite de température est habituellement c omp r i s e entre 1.050"C C et l.1000C.

c) ces concrétions sont encore favorisées, dans le cas où-l'on équipe l'échangeur à cyclones d'une -installation de précalcination, par certaines préconisations de mettre en place un étranglement, fixe ou réglable, dans la partie verticale de la gaine de liaison entre le four et l'échangeur, pour créer la dépression nécessaire à l'admission dans le précalcinateur de l'air de combustion chaud provenant du refroidisseur ; on comprend aisément que cet étranglement créé des conditions préférentielles de dépôt de concrétions par la création de zones où les gaz sont quasi stationnaires.

d) le nettoyage des concrétions précitées nécessite l'utilisation de systèmes appelés ringardages, qui peuvent être manuels ou automatiques, par exemple sous la forme de canons à air ; or, à l'évidence, tous ces ringardages conduisent à une consommation de main d'oeuvre et d'air comprimé, et à la mise en oeuvre coûteuse des installations correspondantes.

e) la limitation de fait de la température dans le carneau du four, d'où prend naissance la gaine de liaison four-échangeur, impose que la longueur du tube du four soit suffisante pour abaisser la température des fumées au-dessous de la limite imposée et, pour ce faire, de terminer la décarbonatation dans le four, la réaction de décarbonatation étant fortement endothermique.

f) des concrétions, dues à la condensation des ma tières volatilisées dans les zones les plus chaudes du four, peuvent également se former dans le four rotatif, sous forme d'anneaux ; les condensations se produisent généralement dans une zone intermédiaire vers l'amont du four, sous forme liquide se solidifiant ensuite avec la farine arrivant dans cette zone, sans qu'il y ait entrainement par le flot de matières premières en cours de cuisson.

g) des concrétions sous forme d'anneaux se produisent également fréquemment dans le four, dans le cas d'utilisation de combustibles solides contenant des cendres, tel le charbon ; ces cendres fortement chauffées et fondues dans la flamme sont emportées par les fumées ; elles se déposent par décantation et se solidifient en amont de la zone de clinkérisation en agglomérant les matières crues ; ces cendres ne se mélangent aisément aux matières premières, argile et calcaire, que lors de la clinkérisation, lorsqu'une phase liquide se forme dans la matière en cours de cuisson ; cette phase liquide peut alors capter les cendres, en se combinant chimiquement avec elles, et les entraîner dans le flux de matières en cours de cuisson.

La présente invention a pour but de fournir un procédé et une installation pour la cuisson de matériaux pulvérulents dont'la mise en oeuvre permet de réduire notablement les inconvénients précités, voire pour certains de les supprimer totalement.

En particulier, l'invention permet
- de supprimer l'entraînement de farine par les fumées, au niveau du carneau du four ;
- de supprimer les concrétions dues à cette remontée de farine dans le carneau du four et dans la gaine de liaison four-échangeur, et par suite de supprimer les interventions manuelles de ringardage et les ringardages automatiques ;;
- de supprimer l'éventuel étranglement fixe ou réglable dans la gaine de liaison four-échangeur, dans la variante de construction consistant à associer une installation -de précalcination à l'échangeur à cyclones
- de pouvoir introduire dans le four de la farine très fortement décarbonatée
- de supprimer le risque de formation d'anneaux dans le four rotatif
- d'utiliser, en appoint de combustible, des déchets solides et liquides compatibles avec la protection de l'environnement
- de permettre l'utilisation de combustibles très cendreux
- de permettre de produire du clinker de ciment
blanc, de très forte blancheur, le clinker blanc avant trempe n'étant jamais en
contact avec l'air de combustion, et ne risquant donc pas de se recolorer ;
- et, surtout, de réduire la longueur du four, avec
pour conséquence directe : de réduire les pertes thermiques par les parois du four, de réduire la consommation thermique, de réduire le coût d'installation du four et la puissance électrique nécessaire à son entrainement, de diminuer le temps de rétention de la matière dans le four, de limiter la quantité de briques réfractaires de garnissage soumises à la rotation du four, et de réduire l'abrasion de ces briques par les matières à cuire ;
- et, aussi, de permettre une température de sortie des fumées plus élevée, avec pour conséquence de pouvoir créer un soutirage efficace permettant d'éliminer une partie des éléments alcalins, du chlore et du soufre volatilisés, par ponction d'une portion des fumées du four, lesdites fumées étant à la sortie du four à une très haute température pour laquelle tous les éléments nocifs sont volatilisés ;;
- et, encore, d'utiliser le procédé avec ou sans précalcination
- et, enfin, d'améliorer la qualité du clinker, et par suite celle du ciment, par une augmentation de température et une cuisson très rapides dans le four court, et d'obtenir une grande régularité de l'écoulement de la matière en cours de cuisson dans la mesure où, le procédé de l'invention proposant de cuire en équicourant, il ne peut dorénavant plus y avoir formation d'anneaux de concrétion dans le four.

La présente invention a donc pour premier objet un procédé de cuisson de matériaux pulvérulents, destinés notamment à la fabrication de clinker de ciment, ledit procédé comprenant : l'introduction, dans un four rotatif de forme cylindrique allongée dont l'axe longitudinal de symétrie autour duquel s'effectue la rotation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale: a) des matières premières introduites sous forme de farine, lesdites matières premières étant de préférence préchauffées et au moins partiellement décarbonatées, et étant introduites à l'extrémité haute amont du four, et b) de l'air de combustion au voisinage d'un brûleur alimenté en combustible, ledit air de combustion étant de préférence également préchauffé ; et l'évacuation des matières premières cuites ou clinker, depuis l'extrémité basse du four, encore dénommée partie aval, en direction d'un appareil pour le refroidissement du clinker, caractérisé en ce que l'on alimente le four en matières premières et en air introduits les unes et l'autre dans la même zone, au voisinage de l'extrémité amont haute du four, en ce que l'on cuit les matières premières en équicourant, lors de la descente des matières premières le long du four, en ce que l'on sépare les fumées du clinker, au voisinage de l'extrémité basse du four, et en ce que l'on dispose dans le couloir d'évacuation du clinker des moyens pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four.

Dans une première variante de mise en oeuvre dans laquelle les matières premières ont été préchauffées avant leur introduction dans le four, on récupère les fumées de combustion à l'aval du four et on les dirige vers l'équipement de préchauffage pour les utiliser lors dudit préchauffage des matières premières.

Selon une autre mise en oeuvre avantageuse, on règle la pression de gaz à l'intérieur du couloir d'évacuation du clinker à l'aide d'au moins une gaine d'équilibrage, de façon à soutirer par ladite gaine le flux gazeux de fumées descendant éventuellement du four et le flux d'air chaud remontant éventuellement du refroidisseur et à minorer les possibilités de fuite desdits gaz du four vers le refroidisseur, et inversement. De préférence, on récupère alors les gaz soutirés par la gaine d'équilibrage et on les dirige, soit vers l'équipement de préchauffage pour les utiliser lors du préchauffage des matières premières soit vers un précalcinateur dans le cas où un tel appareil
lage équipe l'échangeur, soit vers l'amont du four pour alors
les mélanger à l'air de combustion.

Selon une autre variante intéressante de mise en oeuvre, on traite si besoin les matières premières en cuisson réductrice, dans la zone de cuisson du four, cette technique étant permise par l'invention dans la mesure où les matières cuites sortant du four ne sont pas en contact avec l'air de combustion puisque celui-ci est introduit à l'autre extrémité dudit four.

De préférence également, on règle la section de la veine d'écoulement du clinker dans le couloir qui relie l'extrémité aval du four à l'appareil de refroidissement, à l'aide des moyens qui permettent d'éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement dans le four ainsi que la descente vers cet appareil de refroidissement des fumées de combustion produites par le four, de façon à l'ajuster aussi exactement que possible au débit de clinker et, ainsi, à réduire au maximum la veine libre par laquelle lesdits gaz pourraient circuler.

On peut également effectuer un prélèvement des éléments nocifs pour le produit, par un procédé de soutirage, par extraction à très haute température, au voisinage de l'extrémité basse aval du four, à proximité ou dans le carneau, des fumées enrichies en éléments volatils nocifs.

Dans le cas où l'on emploie un échangeur à cyclones équipé d'un précalcinateur, on peut choisir des températures d'air de combustion différentes pour le brûleur du four et pour le brûleur du précalcinateur, et en conséquence, selon les nécessités, on dirige l'air le plus chaud soit vers le brûleur du four, soit vers le brûleur du précalcinateur.

La présente invention a également pour objet une installation pour la cuisson de matériaux pulvérulents, destinés notamment à la fabrication de clinker de ciment, ladite installation comprenant : a) un four rotatif de forme cylindrique allongée dont l'axe longitudinal de symétrie autour duquel s'effectue la rotation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale, ledit four comportant un brûleur alimenté en combustible, une première ouverture pour l'introduction de l'air de combustion dans le four, une deuxième ouverture pour l'introduction des matières premières à cuire sous forme de farine, ladite deuxième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité haute du four, encore dénommée partie amont, une troisième ouverture pour l'évacuation des fumées de combustion et une quatrième ouverture pour l'évacuation des matières premières cuites ou clinker, ladite quatrième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité basse du four, encore dénommée partie aval ; et b) un appareil pour le refroidissement du clinker relié à la quatrième ouverture par un couloir de décharge par gravité, caractérisée en ce que le brûleur et la première ouverture sont disposés au voisinage de la deuxième ouverture, en partie haute amont du four, en ce que la troisième ouverture est disposée au voisinage de la quatrième ouverture, en partie basse aval du four, et en ce que le couloir de décharge du clinker comprend des moyens pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement jusqu'au four et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four.

Avantageusement, les moyens pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement jusqu'au four et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four comprennent au moins un panneau mobile et réglable en position verticale et/ou articulé autour d'un axe horizontal de pivotement, ledit panneau étant apte à être réglé en fonction du débit d'écoulement du clinker dans son couloir de décharge. Dans une forme préférée de construction, lesdits moyens comprennent au moins une écluse formée de deux panneaux l'un et l'autre mobiles et réglables en position.On peut alors disposer entre les panneaux d'au moins une écluse au moins une gaine de réglage de la pression relative régnant entre lesdits panneaux, ladite gaine communiquant avec le couloir de décharge du clinker de manière à limiter les fuites de gaz dans l'un et l'autre sens et de choisir ia direction de ces fuites.

Pour bien faire comprendre les objets de la présente invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et nonlimitatif, une forme de réalisation en référence aux dessins sur lesquels
- la figure 1 est une représentation schématique, par blocs, d'une installation actuelle montrant l'utilisation du four rotatif dans son fonctionnement à contre-courant,
- la figure 2 est une représentation schématique par blocs, de l'installation selon l'invention, montrant l'utilisation du four rotatif dans son fonctionnement en équicourant, ainsi que les moyens permettant de séparer au niveau du carneau les fumées de combustion et les produits cuits, et enfin les moyens d'équilibrage de pression placés dans le couloir d'évacuation des matières cuites,
- les figures 3 et 4 sont des vues, respectivement en perspective et de côté, des moyens disposés dans le couloir d'évacuation des matières cuites qui permettent d'éviter les fuites de gaz du four vers le refroidisseur, et inversement, et qui permettent de régler la pression dans les diverses chambres du couloir.

En se reportant à la figure 1 qui schématise une installation du type de celles qui sont actuellement exploitées, on voit que l'on a désigné par (I) un four rotatif de forme cylindrique creuse et très allongée. L'axe longitudinal (2) de ce four est légèrement incliné par rapport à l'horizontale, d'un angle OC de quelques degrés, de l'ordre de 3 à 5 dans le sens de l'écoulement de la matière qui est schématisé par la flèche (3).

Le four est alimenté à l'amont, à son extrémité haute, en matières premières préchauffées et plus ou moins décarbonatées dans un échangeur à cyclones (4), par une conduite (5) qui débouche en
(5') dans le four.

A l'aval, à son extrémité basse, le four est alimenté en air de combustion, par- exemple par l'air chaud (6) remontant d'un refroidisseur (7), et en combustible par le moyen d'un brûleur (8). La matière clinkérisée, qui a été cuite dans le four (1) à une température de l'ordre de 1.400 à 1.500 C s'écoule par simple gravité depuis l'extrémité basse (9) du four (1) dans le refroidisseur (7).

En amont du four (1), de façon connue, l'échangeur à cyclones (4) est éventuellement équipé d'une installation de précalcination (10) qui permet d'augmenter le taux de décarbonatation dans l'échangeur (4). Dans ce cas, la gaine (11) de liaison entre le four (1) et l'échangeur (4) qui débouche dans la boîte à fumées ou carneau (12) du four peut être dotée d'un étranglement (13), fixe ou réglable, dans sa partie verticale, pour créer la dépression nécessaire à l'admission dans le précalcinateur (10) de l'air de combustion chaud provenant du refroidisseur (7), ainsi qu'il a été schématisé par la conduite (14).

Dans l'installation décrite ci-dessus, on voit que la cuisson s'effectue à contre-courant, la matière à cuire s'écoulant en (3) venant à la rencontre de la flamme de combustion (15) produite par le brûleur (8).

Le procédé et l'installation selon l'invention se caractérisent en premier lieu par l'introduction des matières premières sous forme de farine, préchauffée et de préférence décarbonatée, du même côté que l'apport thermique par le brûleur du four et que l'introduction de l'air de combustion provenant du refroidisseur.

Dans la représentation de l'installation selon l'invention schématisée à la figure 2, les éléments communs à la réalisation connue selon la figure 1 conservent en conséquence leur référence, à savoir 1 à 5, 7, 9, 10 et 14.

L'installation représentée à la figure 2 se compose donc essentiellement d'un four rotatif (1), d'axe longitudinal (2) légèrement incliné d'un angle de l'ordre de 3 à 5", four qui de façon classique est garni intérieurement d'un revêtement de briques réfractaires et qui est du type de ceux qui sont exploités actuellement, avec toutefois pour caractéristique nouvelle d'être notablement plus court dans la mesure où il fonctionne en équicourant.

Le four (1) est associé en amont à un échangeur à cyclones (4), éventuellement équipé d'une installation de précalcination (10), la farine préchauffée, et de préférence fortement décarbonatée, sortant de l'échan- geur (4) étant amenée jusqu'à l'extrémité amont haute (5') du four (1) au moyen de la conduite (5). Tous ces équipements, ainsi que- leurs fonctionnements et associations, sont conventionnels.

A sa partie aval, le four (1) est associé à un refroidisseur (7) qui ramène à moins de 100" C la température du clinker cuit dans le four (1) et qui renvoie l'air réchauffé, récupéré lors de ce refroidissement, dans le four il) et dans l'éventuelle installation de précalcination (10) par l'intermédiaire de la conduite (14). Cet équipement est également classique.

Selon l'invention, le brûleur (16) et l'ouverture (17) par laquelle est introduit l'air de combustion conduit depuis le refroidisseur (7) par une gaine (18) sont disposés au voisinage de l'ouverture (5') de la conduite (5) d'amenée des matières premières préchauffées dans le four.

Dans cette installation de cuisson fonctionnant en équicourant puisque la flamme (19) du brûleur (16) est parallèle à la direction (3) d'écoulement des matières en cours de clinkérisation, le carneau (20) situé cette fois à l'extrémité aval basse (9) du four constitue la zone dans laquelle doivent être séparées les fumées de combustion et la matière clinkérisée.

Au niveau du carneau (20), les fumées de combustion sont donc dirigées , à travers une troisième ouverture (30) et par une gaine (21), vers l'équipement de préchauffage constitué par l'échangeur à cyclones (4) tandis que le clinker est dirigé vers le refroidisseur (7), à travers une quatrième
ouverture (31) et par un couloir de décharge (22) incliné et doté de moyens qui permettent la séparation des flux gazeux des fumées de combustion produites par le four (1) et d'air chaud remontant du refroidisseur (7) et qui plus particulièrement évitent la remontée d'air depuis le refroidisseur (7) et évitent la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four.

Les moyens en question, placés dans le couloir de décharge (22), se composent d'au moins un panneau (23) et de préférence d'au moins deux panneaux semblables (23 et 23') suffisamment éloignés l'un de l'autre pour constituer un système d'éclusage. Ce système d'éclusage est alors de préférence associé à une gaine d'équilibrage (24), et dans le cas d'utilisation de plusieurs écluses successives, formées chacune de deux battants, il permet de choisir le sens des fuites du refroidisseur (7) vers ladite gaine (24) ou du carneau (20) vers la gaine (24) tout en minorant les possibilités de fuite du refroidisseur vers le carneau, et inversement, par la mise en pression relative de la gaine (24).

Les gaz soutirés par la gaine (24) sont ensuite avantageusement récupérés et ils sont dirigés soit vers l'échangeur (4) pour être utilisés lors du préchauffage des matières premières, soit vers le précalcinateur (10) si un tel appareillage équipe l'échangeur (4), soit encore vers l'extrémité amont haute du four (1), directement vers l'ouverture (17) ou par l'intermédiaire de la gaine d'alimentation (18).

Le système d'éclusage placé dans le couloir incliné de décharge (22), qui permet le passage du clinker du four jusqu'au refroidisseur tout en empêchant la communication entre les gaz du carneau (20) et l'air du refroidisseur (7), est représenté plus en détail aux figures 3 et 4.

Chacun des panneaux (23, 23', 23"...) est, par exemple, articulé à sa partie supérieure, autour d'un axe horizontal (25, 25', 25"...), et il est maintenu normalement appliqué contre deux épaulements (26) que forme le couloir (22) par une construction à section quadrangulaire, présentant une succession d'élargissements (27), en partie supérieure et dans ses deux parties latérales, au droit de chaque axe (25). Cette construction, selon laquelle le couloir (22) va en s'évasant de l'ouverture (31) vers le refroidisseur (7), a pour avantage d'éliminer tout risque de blocage des panneaux, dans la mesure où leur dégagement par pivotement vers- l'aval est aisé.

De par sa hauteur choisie en fonction du débit de clinker et de sa position dans le couloir évasé (22X et en étant basculé contre les épaulements (26) sous l'effet de la commande, chaque panneau (23) ne laisse subsister qu'une veine de passage (28) limitée aux besoins de l'écoulement du clinker et, sous forme de perte de charge, il crée un obstacle au mélange de l'air chaud du refroidisseur et des fumées de combustion du four.

Chaque panneau (23, 23', 23"...) peut être relevé par rotation, en cas de nécessité, pour laisser passer des morceaux de clinker ou des blocs de dimension supérieure à la section de la veine (28, 28', 28"...), cette manoeuvre de pivotement (33) étant effectuée au moyen d'organes de commande extérieurs au couloir, commandés par vérin par exemple, ou plus simplement manoeuvrés par une poignée ou par un volant.

En variante, chaque panneau est conçu à déplacement vertical, son guidage et son déplacement étant assurés alors de l'extérieur du couloir (22). La position en hauteur de chaque panneau est ainsi ajustée de telle manière que le panneau ne freine pas l'écoulement de clinker, mais que l'espace èntre le bord horizontal inférieur du panneau et la surface de la veine de clinker soit nul, ou aussi réduit que possible, pour une nouvelle fois réduire au maximum la veine libre par laquelle les gaz pourraient circuler. Ces panneaux peuvent s'effacer totalement vers le haut en cas de besoin, notamment pour laisser le libre passage aux blocs et aux morceaux de clinker d'une dimension supérieure à la veine (28).

Avantageusement, des détecteurs de présence de matière, par exemple à rayons gamma, permettent de contrôler le bon écoulement du clinker, et en cas de blocage ils peuvent commander automatiquement le relèvement des panneaux (23, 23', 23").

Chaque chambre (29, 29') intermédiaire entre deux panneaux est maintenue à une pression relative judicieusement choisie, par le moyen de la gaine d'équilibrage (24, 24'), de manière à limiter les fuites de gaz dans l'un et l'autre sens et à choisir la direction de ces fuites.

Le procédé et l'installation proposés par l'invention ont de nombreux avantages, relativement à ceux employés actuellement.

Ainsi, la longueur du four peut être réduite à environ cinq à sept fois le diamètre du four, ce qui représente une longueur de l'ordre de 20 à 30 m pour un four d'un diamètre de 4 m au lieu d'une longueurs de 48 m minimum pour les fours utilisés actuellement.

En outre, le procédé et l'installation de l'invention ont pour avantage d'être compatibles avec l'utilisation de tous les combustibles, et même avec l'utilisation de charbons très cendreux, tant au brûleur du four qu'au brûleur de ltéventuel précalcinateur.

I1 est également permis d'utiliser, outre les combustibles principaux, des déchets divers en remplacement d'une quantité quelconque du combustible, ces déchets pouvant être introduits au brûleur du four, au brûleur de l'éventuel précalcinateur équipant l'échangeur, et également directement dans le tube du four (1), dans la même zone (5') que celle par laquelle est introduite la farine crue dans le four.

Du fait que les fumées enrichies en éléments volatils nocifs atteignent le carneau (20) à très haute température, il est aussi permis d'effectuer un prélèvement par extraction par la conduite (32), par un soutirage d'une portion des fumées désormais à très haute température, des divers éléments qui se révèleraient nocifs pour le procédé et pour le produit.

Dans le cas où l'on utilise un échangeur à cyclones équipé d'un précalcinateur, il est permis de choisir des températures d'air de combustion différentes pour le brûleur du four et pour le brûleur du précalcinateur, et de diriger l'air le plus chaud, en fonction de la nécessité, soit vers le brûleur du four, soit vers celui du précalcinateur de l'échangeur.

Le procédé et l'installation permettent également, si besoin est, de traiter les matières en cuisson réductrice, les matières traitées sortant du four n'étant pas en contact avec l'air de combustion puisque celui-ci est introduit à l'autre extrémité du four.

Enfin, le procédé et l'installation proposés par l'invention peuvent être utilisés pour la fabrication de clinker de ciment blanc de fort indice de blancheur, puisque tout risque de recoloration du clinker blanc par l'airde combustion est désormais éliminé. Pour une telle fabrication de clinker blanc, il est alors possible d'utiliser tous les procédés de refroidissement utilisés classiquement. Notamment, le procédé selon l'invention peut être utilisé en substitution de la méthode connue qui consiste à traiter le clinker sortant du four par un agent décolorant, dans le four ou dans un appareil appelé décolorateur.

Par exemple, pour cette fabrication de clinker blanc, on peut remplacer le refroidisseur (7) par un bac de trempe à l'eau dans lequel le clinker blanc sortant à haute température du four de cuisson est introduit par l'intermédiaire du couloir (22) et du système d'éclusage (23, 23', 23" ...), bac d'où le clinker ressort humide, sans recoloration, à une température voisine de 100" C avant d'être séché dans un séchoir séparé. Dans ce cas, l'air de combustion peut être produit par un échangeur récupérant de la chaleur sur les fumées du four.

En autre variante, le refroidisseur (7) peut être remplacé par un refroidisseur à vaporisation d'eau dans lequel la température du clinker blanc est abaissée, sans recoloration, à une température de l'ordre de 600 à 700 C, avant qu'il soit introduit dans un second refroidisseur, à air, qui produit de l'air de combustion réchauffé, en complément et remplacement de celui produit par l'échangeur de chaleur des fumées du four.

Naturellement, l'invention n'est pas limitée aux modes d'application non plus qu'au mode de réalisation qui ont été mentionnés et l'on peut concevoir diverses variantes sans sortir pour autant du cadre de ladite invention.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de cuisson de matériaux pulvérulents, destinés notamment à la fabrication de clinker de cimen t, ledit procédé comprenant : l'introduction, dans un four rotatif de forme cylindrique allongée dont l'axe longitudinal de symétrie (2) autour duquel s'effectue la rotation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale : a) des matières premières introduites sous forme de farine, lesdites matières premières étant de préférence préchauffées et au moins partiellement décarbonatées, et étant introduites à l'extrémité haute amont (5' ) du four (1), et b) de l'air de combustion au voisinage d'un brûleur alimenté en combustible, ledit air de combustion étant de préférence également préchauffé ; et l'évacuation des matières premières cuites ou clinker, depuis l'extrémité basse (9) du four, encore dénommée partie aval, en direction d'un appareil (7) pour le refroidissement du clinker, caractérisé en ce que l'on alimente le four (I ) en matières premières et en air introduits les unes et l'autre dans la même zone (5 ' , 1 7), au voisinage de l'extrémité amont haute du four, en ce que l'on cuit les matières premières en équicourant, lors de la descente (3) des matières premières le long du four, en ce que l'on sépare les fumées du clinker, au voisinage de l'extrémité basse (9) du four, ét en ce que l'on dispose dans le couloir (22) d'évacuation du clinker des moyens (23, 23' ) pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement (7) et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four (1).

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les matières premières ont été préchauffées avant leur introduction dans le four, caractérisé en ce que l'on récupère les fumées de combustion à l'aval (9) du four et en ce qu'on les dirige vers l'équipement de préchauffage (4) pour les utiliser lors dudit préchauffage des matières premières.

3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'on règle la pression de gaz à l'intérieur du couloir (22) d'évacuation du clinker à l'aide d'au moins une gaine d'équilibrage (24), de façon à soutirer par ladite gaine le flux gazeux de fumées descendant éventuellement du four (I) et le flux d'air chaud remontant éventuellement du refroidisseur (7) et à minorer les possibilités de fuite desdits gaz du four vers le refroidisseur, et inversement.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on récupère les gaz soutirés par la gaine d'équilibrage (24) et en ce qu'on les dirige, soit vers l'équipement de préchauffage (4) pour les utiliser lors du préchauffage des matières premières, soit vers un précalcinateur (10) associé à l'équipement (4), soit vers l'amont (17) du four pour les mélanger à l'air de combustion.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on traite les matières premières en cuisson réductrice, dans la zone de cuisson du four, et en ce que l'on évite tout contact des matières cuites sortant du four avec l'air de combustion.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on règle la section de la veine (28, 28' ) d'écoulement du clinker dans le couloir (22) qui relie l'extrémité aval (9) du four (1) à l'appareil de refroidissement (7) à l'aide des moyens (23, 23' ) qui permettent d'éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement dans le four

(1) ainsi que la descente vers cet appareil de refroidissement des fumées de combustion produites par le four, de façon à l'ajuster aussi exactement que possible au débit de clinker et, ainsi, à réduire au maximum la veine libre par laquelle lesdits gaz pourraient circuler.

7. Procédé ~ selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'on effectue le prélèvement (32) des éléments nocifs au voisinage de l'extrémité basse aval (9) du four, à proximité ou dans le carneau

(20), donc à très haute température.

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel les matières premières ont été préchauffées, avant leur introduction dans le four (1), dans un échangeur à cyclones (4) équipé d'un précalcinateur (1 0 ), caractérisé en ce que l'on transmet l'air chaud au brûleur du précalcinateur (1 0 ) à une température que l'on choisit inférieure, égale ou supérieure à celle de l'air chaud que l'on envoie au brûleur (1 6 ) du four (I).

9. Installation pour la cuisson - de matériaux pulvérulents, destinés notamment à la fabrication de clinker de ciment, ladite installation comprenant : a) un four rotatif (1) de forme cylindrique allongée dont l'axe longitudinal de symétrie (2) autour duquel s'effectue la rotation est légèrement incliné par rapport à l'horizontale, ledit four comportant un brûleur alimenté en combustible, une première ouverture pour l'introduction de l'air de combustion dans le four, une deuxième ouverture (5' ) pour l'introduction des matières premières à cuire sous forme de farine, ladite deuxième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité haute du four, encore dénommée partie amont, une troisième ouverture pour l'évacuation des fumées de combustion et une quatrième ouverture (3 1 ) pour l'évacuation des matières premières cuites ou clinker, ladite quatrième ouverture étant placée au voisinage de l'extrémité basse (9) du four, encore dénommée partie aval ; et b) un appareil (7) pour le refroidissement du- clinker relié à la quatrième ouverture (3 I (31) par un couloir (22) de décharge par gravité, caractérisée en ce que le brûleur (16) et la première ouverture (17) sont disposés au voisinage de la deuxième ouverture (5' ), en partie haute amont du four, en ce que la troisième ouverture (30) est disposée au voisinage de la quatrième ouverture (31), en partie basse aval du four, et en ce que le couloir

(22) de décharge du clinker comprend des moyens (23, 23' ) pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement (7) jusqu'au four (1) et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four.

10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les moyens (23, 23') pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement (7) jusqu'au four (1) et, inversement, pour éviter la descente vers cet- appareil des fumées de combustion produites par le four comprennent au moins un panneau mobile et réglable en position verticale et/ou articulé autour d'un axe horizontal (25) de pivotement, ledit panneau étant apte à être réglé en fonction du débit d'écoulement du clinker dans son couloir de décharge (22).

11. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens pour éviter la remontée d'air depuis l'appareil de refroidissement jusqu'au four et, inversement, pour éviter la descente vers cet appareil des fumées de combustion produites par le four comprennent au moins une écluse formée de deux panneaux (23, 23' ) l'un et l'autre mobiles et réglables en position.

12. Installation selon la revendication Il, caractérisée en ce que l'on dispose entre les panneaux (23, 23') d'au moins une écluse au moins une gaine (24) de réglage de la pression relative régnant entre lesdits panneaux, ladite gaine communiquant avec le couloir (22) de décharge du clinker de manière à limiter les fuites de gaz dans l'un et l'autre sens et de choisir la direction de ces fuites.