FR2646896A2

FR2646896A2 - Installation for manufacturing cement through a dry route with precalcination furnace

Info

Publication number: FR2646896A2
Application number: FR8906231A
Authority: FR
Inventors: Francis Dambrine
Original assignee: Fives Cail Babcock SA
Current assignee: Fives Cail Babcock SA
Priority date: 1988-06-21
Filing date: 1989-05-12
Publication date: 1990-11-16

Abstract

The subject of the invention is an installation for manufacturing cement by a dry route in accordance with the main patent and comprising a cyclone-type heat exchanger 1-5, 1'-4', a precalcination furnace 12, a cyclone 14 connected to the outlet of the said furnace, a clinkering furnace and a clinker cooler and in which the pipe 17 connecting the clinkering furnace to the last stage 5 of the exchanger includes a flared portion constituting a reactor 20, the outlet of the materials from the said cyclone 14 is connected to the lower part of the said reactor and the outlet of the materials from the penultimate stage 4 + 4' of the exchanger is connected to the precalcination furnace 12 and to the upper part of the reactor. To increase the decarbonisation rate of materials entering the clinkering furnace 16, the said reactor 20 is equipped, at its lower part, with means 48 for introducing a top-up fuel placed, preferably, above the inlet of the materials coming from the cyclone 14 associated with the precalcination furnace 12.

Description

La présente invention a pour objet une installation pour la fabrication du ciment par voie s@che selon le brevet principal, comprenant un échangeur de chaleur a cyclones qui comporte plusieurs étagez, un four de précalcination où les matières premières sont traitées er suspension dans un courant de gaz, un cyclone raccordé a la sortie dudit four et où les matières sont séparées des fumées, un four de clinkérisation et un refroidisseur de clinker, et dans laquelle la conduite reliant le four de clinkérisation au dernier étage de l'échangeur de chaleur comporte une portion élargie constituant un réacteur, la sortie des matières du cyclone associé au four de précalcination est reliée b la partie inférieure dudit réacteur, la sortie des matières de l'avant-dernier étage de l'echangeur est reliée au four de précalcination et a la partie supérieure dudit réacteur, et la sortie des matières du dernier étage de l'échangeur est reliée a l'entrée du four de clinkérisation. The present invention relates to an installation for the manufacture of cement by dry process according to the main patent, comprising a cyclone heat exchanger which comprises several stages, a precalcination furnace where the raw materials are treated and suspended in a stream gas, a cyclone connected to the outlet of said furnace and where the materials are separated from the fumes, a clinkerization oven and a clinker cooler, and in which the pipe connecting the clinkerization oven to the last stage of the heat exchanger comprises an enlarged portion constituting a reactor, the outlet of the materials from the cyclone associated with the precalcination oven is connected to the lower part of said reactor, the outlet of the materials from the penultimate stage of the exchanger is connected to the precalcination oven and a the upper part of said reactor, and the material outlet of the last stage of the exchanger is connected to the inlet of the furnace of c linkerization.

Cette disposition permet d'améliorer la calcination des matières premières et d'augmenter le rendement thermique, notamment en permettant de réaliser une combustion complète du combustible injecté dans le four de précalcination lorsque celui-ci se caractérise par un rapport carbone fixe/matieres volatiles élevé. This arrangement makes it possible to improve the calcination of the raw materials and to increase the thermal yield, in particular by making it possible to achieve complete combustion of the fuel injected into the precalcination oven when the latter is characterized by a high fixed carbon / volatile matter ratio. .

La présente invention a pour but d'augmenter le tau, de decarbonatation des matières introduites dans le four de clink@risation ce qui permet en particulier, de réduire la longueur du four et, par conséquent, le cOat de l'installation. The present invention aims to increase the tau, decarbonation of materials introduced into the clink @ risation oven which allows in particular to reduce the length of the oven and, therefore, the cost of the installation.

L'installation objet de la présente invention est caractérisée en ce que ledit réacteur comporte des moyens pour l'introduction d'un combustible d'appoint dans sa partie inférieure, de préférence au-dessus de l'entrée des matière provenant du cyclone associé au four de précalcination. L'air nécessaire à la combustion de ce combustible d'appoint pourra etre fourni au réacteur soit par une dérivation du conduit amenant l'air du refroidisseur de clinker au four de précalcination, scit à travers le four. The installation which is the subject of the present invention is characterized in that said reactor comprises means for the introduction of an auxiliary fuel in its lower part, preferably above the inlet of the materials coming from the cyclone associated with the precalcination oven. The air necessary for the combustion of this make-up fuel can be supplied to the reactor either by bypassing the duct bringing the air from the clinker cooler to the precalcination oven, scit through the oven.

Les calories fournies par cette combustion servent n compléter la décarbonatation de la fraction des matières provenant de 1 'avant-dernier étage de l'échangeur. La position relative du point d'injection du combustible et de l'entrée de cette fraction des matières dans le réacteur sera choisie pour réaliser une décarbonatation optimale tout en évitant la formation de points chauds. The calories provided by this combustion serve to complete the decarbonation of the fraction of the materials coming from the penultimate stage of the exchanger. The relative position of the fuel injection point and the entry of this fraction of the materials into the reactor will be chosen to achieve optimal decarbonation while avoiding the formation of hot spots.

Les caractéristiques de l'invention apparaitront å la lecture de la description qui suit et se réfère au dessin l'accompagnant qui est le schéma d'une installation réalisée conformément à l'invention. The characteristics of the invention will appear on reading the description which follows and refers to the accompanying drawing which is the diagram of an installation produced in accordance with the invention.

Cette installation est constituée par un échangeur a cyclones, un four de précalcination 12 auquel est associé un cyclone 14, un four de clinkérisation 16 et un refroidisseur de clinker, non représenté. This installation consists of a cyclone exchanger, a precalcination oven 12 with which is associated a cyclone 14, a clinkerization oven 16 and a clinker cooler, not shown.

L'échangeur comporte cinq étages, chaque étage, a 1 'exception du dernier, comprenant deux cyclones. Les cyclones 1, 2, , 4 et 5 forment un premier groupe associé au four de clinkérisation 16 et les cyclones 1', 2', 3' et 4' constituent un second groupe associé au four de précalcination 12. La numérotation des cyclones et des étages correspond au sens de circulation des matières qui sont introduites en R et A' dans les conduites reliant les cyclones 1, 2 et 1', 2' respectivement. The exchanger has five stages, each stage, with the exception of the last, comprising two cyclones. Cyclones 1, 2, 4 and 5 form a first group associated with the clinkerization furnace 16 and cyclones 1 ', 2', 3 'and 4' constitute a second group associated with the precalcination furnace 12. The numbering of the cyclones and of stages corresponds to the direction of circulation of the materials which are introduced at R and A 'in the conduits connecting the cyclones 1, 2 and 1', 2 'respectively.

L'entrée du cyclone 5 est reliée au capot de fumées 15 du four 16 par une conduite 17 comportant une portion élargie constituant un réacteur 20 et une portion supérieure en col de cygne, et la sortie des gaz de chacun des cyclones 2 à 5 est reliée a l'entrée du cyclone placé au-dessus par des conduites 22, 24, 26 et 28 de sorte que les fumées du four 16 passent successivement dans les cyclones 5, 4, 3, 2 et 1 et sont finalement rejetées a l'atmosphère. The inlet of the cyclone 5 is connected to the smoke hood 15 of the oven 16 by a pipe 17 comprising an enlarged portion constituting a reactor 20 and an upper swan neck portion, and the gas outlet of each of the cyclones 2 to 5 is connected to the inlet of the cyclone placed above by lines 22, 24, 26 and 28 so that the fumes from the oven 16 pass successively in the cyclones 5, 4, 3, 2 and 1 and are finally discharged to the atmosphere.

L'entrée du cyclone 14 est reliée à la sortie du four de précalcination 12 et la sortie des gaz de chacun des cyclones 2' a 4' et 14 est reliée å l'entrée-du cyclone placé audessus par des conduites 22' 24', 26' et 28', de sorte que les fumées du four 12 passent successivement dans les cyclones 14, 4', ', 2' et 1' et sont finalement rejetées a 1 'atmosphère. The inlet of the cyclone 14 is connected to the outlet of the precalcination furnace 12 and the outlet of the gases from each of the cyclones 2 'to 4' and 14 is connected to the inlet of the cyclone placed above by pipes 22 '24' , 26 'and 28', so that the fumes from the furnace 12 pass successively through the cyclones 14, 4 ',', 2 'and 1' and are finally discharged into the atmosphere.

Des conduits SD, .32 et 34 pour l'évacuation des matières préchauffées sont raccordés à la pointe des cyclones 1, 2 et et débouchent dans les conduites 26, 24 et 22, respectivement. Les matières sortant du cyclone 4 sont introduites, au moyen d'un conduit 36, soit dans la partie supérieure du réacteur 20, soit dans la portion de la conduite 17 située juste au-dessus du réacteur. Un conduit 42 raccordé à la pointe du cyclone 5 débouche dans le four 16. SD, .32 and 34 conduits for the evacuation of preheated materials are connected to the tip of cyclones 1, 2 and and lead into conduits 26, 24 and 22, respectively. The materials leaving the cyclone 4 are introduced, by means of a pipe 36, either into the upper part of the reactor 20, or into the portion of the pipe 17 located just above the reactor. A duct 42 connected to the tip of the cyclone 5 opens into the furnace 16.

Des conduits 0', 32' et 34' pour l'évacuation des matières préchauffées sont raccordés a la pointe des cyclones 1 ' et ' et débouchent dans les conduites 26', 24' et 22', respectivement. Les matières sortant du cyclone 4' sont amenées au four 12 par un conduit 36'. Les matières collectées a la pointe du cyclone 14 sont introduites par un conduit 50, soit directement dans la partie inférieure du réacteur 20, soit dans la portion de la conduite 17 située entre le capot de fumées 15 et le réacteur 20. Conduits 0 ', 32' and 34 'for the evacuation of preheated materials are connected to the tip of cyclones 1' and 'and open into conduits 26', 24 'and 22', respectively. The materials leaving the cyclone 4 'are brought to the furnace 12 by a conduit 36'. The materials collected at the tip of cyclone 14 are introduced through a pipe 50, either directly into the lower part of the reactor 20, or into the portion of the pipe 17 located between the flue hood 15 and the reactor 20.

Le four de précalcination 12 est d'un type connu; il peut être constitué par une chambre de révolution, à axe vertical, dont la partie supérieure est cylindrique et la partie inférieure tronconique. Il comporte à sa base une volute d'admission d'air 13 reliée au refroidisseur de clinker par une conduite 44, et a son extrémité supérieure une sortie reliée a l'entrée du cyclone 14. Un dispositif d'alimentation 46 permet d'injecter un combustible solide dans la partie inférieure du four 12, en un ou plusieurs points. The precalcination furnace 12 is of a known type; it can be constituted by a chamber of revolution, with a vertical axis, the upper part of which is cylindrical and the lower part frustoconical. It comprises at its base an air intake volute 13 connected to the clinker cooler by a pipe 44, and at its upper end an outlet connected to the inlet of the cyclone 14. A supply device 46 makes it possible to inject solid fuel in the lower part of the furnace 12, at one or more points.

Le réacteur 20 est conçu, d'une manière générale, comm@ four 12 et comporte, dans sa partie inférieure, un dlspositlf d'alimentation en combustible 48 et une entrée d'air reli@@ à la conduite 44 par une conduite 52. The reactor 20 is generally designed as a furnace 12 and comprises, in its lower part, a fuel supply dlspositlf 48 and an air inlet connected to the pipe 44 by a pipe 52.

Les matières premières introduites en A, sous forme d farine, dans la conduite 28, passent successivement dan les cyclones 1, 2, Z et 4, puis sont introduites dans le réacteur 20. Les matières premières introduites en A' dans la conduit 28', passent successivement dans les cyclones l', 2', 3' et 4', puis sont introduites dans le four 12 où elles sont partiellement calcinées.Les calories nécessaires et cette réaction sont fournies par la combustion d'un combustitle difficile à brler, par eemple a faible teneur en matieres volatiles, introduit dans le four au moyen du dispositif 46.6 la sortie du four 12, leE matières solides sont séparées de fumées dans le cyclone 14 pour être introduites dans le réacteur 20 où elles sont mises en suspension dans les fumées venant du four 16. Ces matières contiennent encore des particules de combustible qui brûlent dans le réacteur 20 avec le combustible injecté par le dispositif 48. L'air de combustion est fourni par la conduite 525 en variante, une partie ou la totalité de l'oxygène nécessaire a la combustion peut être amenée à travers le four 16. Cette combustion est favorisée par la haute température des fumées du four 16 et le tau élevé de décarbonatation des matières provenant d four 12. La chaleur dégagée par cette combustion est utilisée en partie pour compléter la calcination des matières précalcinées dans le four 12 et en partie pour calciner le matières provenant du cyclone 4. Les matières calcinées entrai nées par les fumées s'échappant à la partie supérieure du réacteur 20 sont séparées dans le cyclone 5 pour être introduites dans le four 16. The raw materials introduced into A, in the form of flour, in line 28, pass successively through cyclones 1, 2, Z and 4, then are introduced into reactor 20. The raw materials introduced into A 'in line 28' , pass successively through cyclones 1 ', 2', 3 'and 4', then are introduced into the furnace 12 where they are partially calcined. The calories required and this reaction are provided by the combustion of a fuel which is difficult to burn, for example, with a low volatile matter content, introduced into the furnace by means of the device 46.6 leaving the furnace 12, the solids are separated from the fumes in the cyclone 14 to be introduced into the reactor 20 where they are suspended in the fumes from the furnace 16. These materials still contain fuel particles which burn in the reactor 20 with the fuel injected by the device 48. The combustion air is supplied by the line 525 alternatively, some or all of the oxygen necessary for combustion can be brought through the oven 16. This combustion is favored by the high temperature of the fumes from the oven 16 and the high rate of decarbonation of the materials coming from the oven 12. The heat released by this combustion is used partly to complete the calcination of the precalcined materials in the oven 12 and partly to calcine the materials originating from the cyclone 4. The calcined materials entrained by the fumes escaping at the top from the reactor 20 are separated in the cyclone 5 to be introduced into the oven 16.

La répartition du combustible entre le four 12, le four 16 et le réacteur 20 pourra être choisie pour que la totalitÉ des matières premières soit pratiquement totalement calcinée avant d'entrer dans le four 16. The distribution of the fuel between the furnace 12, the furnace 16 and the reactor 20 can be chosen so that the totality of the raw materials is practically completely calcined before entering the furnace 16.

L'installation décrite ci-dessus, qui est conçue pour l'utilisation de combustible difficile à biler pourra etre prévue pour fonctionner avec des combustibles de meilleure oualité. Four cela, il suffira de prévoir des dErivation=, représentées en tirets sur de dessin, permettant de diriger les matières premières sortant du cyclone 14 vers le four 16 et d'introduire les matières sortant du cyclone 4 a un niveau inférieur dans le réacteur 20. The installation described above, which is designed for the use of fuel which is difficult to burn, may be designed to operate with fuels of better quality. For this, it will suffice to provide dErivation =, represented in dashes on the drawing, making it possible to direct the raw materials leaving the cyclone 14 towards the furnace 16 and to introduce the materials leaving the cyclone 4 at a lower level in the reactor 20 .

Bien que l'invention ait été décrite en application à une installation comportant deux colonnes de cyclones, il est bien évident qu'elle s'applique aussi aux installations décrites dans le brevet principal où l'échangeur ne comporte qu'une colonne de cyclones et la sortie des ga du cyclone associé au four de précalcination est reliée à l'échangeur en aval, en considérant le sens de circulation des gaz, du dernier cyclone. Although the invention has been described in application to an installation comprising two columns of cyclones, it is obvious that it also applies to installations described in the main patent where the exchanger comprises only one column of cyclones and the ga outlet of the cyclone associated with the precalcination furnace is connected to the downstream exchanger, considering the direction of circulation of the gases, of the last cyclone.

Claims

1. Installation for the manufacture of cement by the dry process,

according to claim I of the main patent, characterized in

what said reactor (20) has in its lower part

means (48) for the introduction of a fuel

extra.

2. Installation according to claim 1, characterized in that

that said means (48) for the introduction of a fuel

booster are placed above the material entry

from the cyclone (14) associated with the precalcination furnace

(12).

Installation according to claim l or 2, characterized

in that in said exchanger, each stage, except

of the latter, comprises two cyclones, in that one of the

cyclones (1 to 4> of each stage is crossed by smoke

of the clinkering furnace (16) and the other (1 'to 4') by the

smoke from the precalcination oven (12), the top stage does not

comprising only one cyclone which is crossed by the fumes

from the clinkering furnace, and in that, in the front

top floor, the material outlet of the cyclone (4) crossed

by the fumes from the clinkering furnace is connected to the

upper part of said reactor (20) and the outlet of the materials from the cyclone (4 ') through which the fumes from the

precalcination is connected to said furnace (12).

4. Installation according to claim 1 or characterized in that in said exchanger each stage comprises a single cyclone to all the cyclones being placed in series and traversed by the fumes from the clinkering furnace, and in that the gas outlet from the associated cyclone the precalcination furnace is connected to the exchanger, downstream, taking into account the direction of gas flow, of the last cyclone.