FR2998565A1 - Procede et appareil ameliores a circulation de co2 pour la production de clinker de ciment - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé à circulation de CO2 pour la production de clinker de ciment, comprenant les phases suivantes : a) une phase de surchauffage d'un flux de CO2 de 400 °C à 1200-1400 °C dans un ensemble chaudière/ échangeur, ledit flux de CO2 surchauffé et ensuite mis en contact avec du carbonate de calcium fournissant l'énergie thermique nécessaire à la décomposition du carbonate de calcium en CaO et en CO2 à une température de 900 °C ; b) une phase de séparation du CaO d'avec le CO2, suivie d'une phase de refroidissement du CO2 de 900 °C à 400 °C environ par échange thermique avec un flux d'air à la température ambiante ; c) une phase de dépoussiérage poussé du flux de CO2 résultant dans un filtre à haut rendement, ledit flux de CO2 résultant étant en partie remis en circulation et en partie extrait du cycle puis refroidi à 120-180°C environ et envoyé au stockage ou à autre usage. L'invention concerne également l'appareil correspondant.

Description

"Procédé et appareil améliorés à circulation de CO2 pour la production de clinker de ciment" La présente invention concerne un procédé et un 5 appareil améliorés à circulation de CO2 pour la production de clinker de ciment. Le problème technique que la présente invention vise à résoudre est celui de proposer un procédé et un équipement qui permettent de produire du clinker de 10 ciment et de l'énergie électrique, tout en permettant de produire en même temps du CO2 de haute pureté destiné à être enfoui dans un stockage souterrain ou à d'autres usages. Dans le procédé de production de ciment suivant 15 la technologie dite "par voie sèche", le clinker est obtenu par cuisson à haute température d'un mélange de matières premières principalement constituées de calcaire (carbonate de calcium) et de porteurs d'oxydes acides (silice, alumine, oxyde de fer) tels 20 que, par exemple, l'argile. Les matières premières sont mélangées à l'état solide dans les proportions voulues puis finement broyées jusqu'à obtenir une poudre homogène appelée "farine crue", utilisée comme matériau de départ pour la production de clinker. 25 Le procédé de production du clinker dans les équipements existants comprend généralement les phases principales suivantes : dans un "préchauffeur à suspension" ou "préchauffeur multiétages à cyclones" (également 30 appelé simplement "préchauffeur" ci-après), constitué d'une tour de cyclones, le calcaire (CaCO3) et les autres matières premières qui constituent la "farine crue" solide (principalement du Si02, du Fe2O3 et de l'A1203 comme indiqué plus haut) sont préchauffées 35 dans une suite de colonnes montantes et de cyclones, par contact direct avec les fumées chaudes provenant à contrecourant du four et du calcinateur ; - 2 - dans un précalcinateur/calcinateur, le CaCO3 est presque entièrement dissocié en CaO et CO2 (opération appelée calcination) avec l'apport d'énergie fournie par la combustion d'un combustible 5 générique dans un flux d'air ; - dans un four rotatif (en anglais "rotary kiln"), essentiellement constitué d'un cylindre rotatif, le CaO et les autres minéraux sont chauffés sous l'effet de la combustion d'autre combustible jusqu'à atteindre 10 une température d'environ 1450-1500°C afin de former le clinker qui, comme indiqué, est le matériau de base pour la production de ciment. Les phases de préchauffage et de calcination, qui ont lieu respectivement dans le préchauffeur et dans le 15 calcinateur, permettent d'introduire dans le four rotatif la farine presque entièrement calcinée (9095%) et préchauffée à une température d'environ 950°C, avec une réduction notable de la consommation d'énergie dans la réaction de clinkérisation 20 consécutive, et elles permettent en outre d'utiliser des fours rotatifs de dimensions réduites. Ceci permet donc de réduire également les pertes de chaleur qui se produisent dans ce genre de fours et d'augmenter le rendement énergétique global du procédé 25 de production de clinker. Dans le préchauffeur, la farine crue de départ est portée graduellement d'une température de 70°C à environ 850°C. Le chauffage est réalisé en maintenant la farine en suspension dans un flux de gaz chauds, 30 constitué des fumées de combustion du four rotatif et du calcinateur, en se servant de la grande surface d'échange de chaleur entre la farine et les fumées de combustion.

Dans la phase de préchauffage, la durée du contact entre la phase solide (farine) et la phase gazeuse (fumées de combustion du four rotatif) a une importance primordiale. Pour garantir un temps de contact optimal, le préchauffeur à suspension est constitué, en plus du calcinateur, d'une série de cyclones disposés les uns au-dessus des autres de façon à former une tour de hauteur variable, pouvant aller jusqu'à une hauteur de 130-150 m. Ce préchauffeur peut être défini comme un préchauffeur à cyclones multiétages à précalcination. Le premier étage du préchauffeur peut être constitué de deux cyclones en parallèle qui garantissent un meilleur rendement de séparation de la farine d'avec le flux gazeux avant que ce dernier sorte du préchauffeur. Pendant son passage dans le four rotatif, la farine crue subit d'abord une calcination complète puis l'oxyde de calcium réagit en formant des silicates de calcium (réaction de clinkérisation), qui sont les principaux constituants du clinker. Plus précisément, pendant la réaction de clinkérisation, il se produit des réactions chimiques entre les oxydes de calcium, de silicium, d'aluminium et de fer, réactions favorisées par la fusion d'une partie desdites matières premières (oxydes d'aluminium et de fer). L'énergie nécessaire pour élever la température du matériau de façon de permettre la réaction de clinkérisation est produite au moyen d'un brûleur à combustible placé en tête du four rotatif, à l'extrémité opposée à celle où la farine est chargée. Les combustibles généralement utilisés sont le charbon fossile, le coke de pétrole, le pétrola combustible, le méthane, ainsi que des combustibles alternatifs - 4 - tels que, par exemple, les farines animales. Dans le préchauffeur à cyclones multiétages, les fumées de combustion issues du four rotatif et du calcinateur, dont la température est d'environ 9005 1000°C, circulent dans la tour de bas en haut. La farine crue de départ est mélangée aux fumées de combustion dans le conduit qui relie le second étage de cyclones au premier. La farine crue monte dans ce conduit et elle est ensuite séparée du flux de gaz 10 dans le premier étage de cyclones. Les gaz quottent le préchauffeur, tandis que la farine séparée retombe dans le conduit qui relie le troisième étage au second et se disperse dans les gaz qui montent du troisième au second étage pour ensuite être 15 séparée des gaz dans le second étage de cyclones. Un processus identique procédé se déroule dans les étages inférieurs, par exemple entre le troisième et le quatrième étage et ainsi de suite. À chaque étage, 80% environ de la phase solide (farine) sont séparés de la 20 phase gazeuse (fumées de combustion) pour ensuite être réintroduits dans la phase gazeuse sortant du cyclone situé en dessous. Par contre, la phase gazeuse qui contient la fraction solide restante (environ 20% de la farine) s'écoule vers le cyclone suivant situé au- 25 dessus. Au fond du préchauffeur, on obtient une farine préchauffée à une température d'environ 850°C. Depuis l'avant-dernier étage de préchauffage du préchauffeur à cyclones multiétages, la farine préchauffée est 30 amenée du préchauffeur au calcinateur, à l'intérieur duquel elle est soumise au processus de calcination. La farine calcinée sort du calcinateur et est amenée, ensemble avec les fumées de combustion du calcinateur, - 5 - au dernier étage du préchauffeur, où la farine est séparée des gaz et retombe dans le four rotatif. Les fumées de combustion du calcinateur confluent avec celles du four rotatif et remontent dans le préchauffeur jusqu'à la sortie en tête, après le premier cyclone. Le flux gazeux sortant du préchauffeur, qui comprend les fumées de combustion du four rotatif et celles du calcinateur, a une température d'environ 300-330°C.

Avant être rejeté à l'atmosphère, ce flux est en général utilisé dans d'autres phases du procédé de production du ciment (par exemple pour le broyage et le séchage des matières premières) afin d'en récupérer la contenu calorique.

La présente invention a pour objet de pallier les inconvénients des procédés et des appareils de l'état de la technique, en proposant un procédé et un appareil optimisés qui permettent de produire du clinker de ciment et de énergie électrique tout en permettant en même temps de produire du CO2 de haute pureté destiné au stockage souterrain ou à d'autres usages. En conséquence, un premier objet de la présente invention est un procédé à circulation de CO2 pour la 25 production de clinker de ciment, qui comprend les phases suivantes : a) une phase de surchauffage de 400°C à 12001400°C d'un flux de CO2 dans un ensemble chaudière/ échangeur, où ledit flux de CO2 30 surchauffé et ensuite mis en contact avec du carbonate de calcium fournit l'énergie thermique nécessaire à la décomposition du carbonate de calcium en CaO et en CO2 à une - 6 - température de 900°C ; b) une phase de séparation du CaO d'avec le CO2, suivie d'une phase de refroidissement du 002 de 900°C à 400°C environ par échange thermique avec un flux d'air à la température ambiante ; c) une phase de dépoussiérage poussé du flux de CO2 résultant dans un filtre à haut rendement, ledit flux de 002 résultant étant en partie remis en circulation et en partie extrait du cycle puis refroidi à 120-180°C environ et envoyé au stockage ou à un autre usage. Dans le procédé de la présente invention, la phase a) de surchauffage de 400°C à 1200-1400°C du flux de CO2 s'effectue en utilisant l'air de combustion préchauffé à 450-600°C dans un échangeur, avec récupération de la chaleur sensible des gaz provenant du four de cuisson du clinker de ciment. De préférence, l'air de combustion préchauffé à 450600°C est l'air provenant de la phase b).

La partie du flux de 002 provenant de la phase de dépoussiérage poussé c) qui est extrait du cycle correspond à la quantité de CO2 produite par la décomposition du carbonate de calcium. Un autre objet de la présente invention est un 25 appareil servant à produire du clinker de ciment, comprenant : un étage de cyclones 1 unique constitué d'une colonne montante l' et d'un étage de cyclones 1", un calcinateur 2 et un four rotatif 3, où le calcinateur 30 2 est relié en amont dudit étage 1 unique par rapport au sens d'écoulement du mélange solide et ledit étage 1 unique est relié en aval dudit four rotatif 3 par rapport au sens d'écoulement des fumées de combustion - 7 - provenant dudit four 3 ; ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend un premier échangeur de chaleur (SC1) 4 raccordé par une ligne 5 au calcinateur 2, par une ligne 6 à un 5 échangeur de chaleur (SC2) 7 suivant et par une ligne 8 à un ensemble chaudière/échangeur (S002) 9, ledit ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9 étant lui-même relié par la ligne 10 au calcinateur 2, l'échangeur 7 étant lui-même relié par la ligne 11 à l'ensemble 10 chaudière/échangeur (SCO2) 9. L'appareil de la présente invention comporte donc un four destiné à la production de clinker de ciment par voie sèche mono-étage, constitué d'un refroidisseur pour le clinker produit, d'un tube rotatif et d'un 15 étage de cyclone unique. L'étage de cyclone unique comprend une colonne montante et un étage de cyclones, avec le conduit associé d'admission des gaz produits par le four et dans lequel sont alimentés l'argile séchée et broyée et l'oxyde de calcium provenant du 20 calcinateur. L'étage de cyclone sert à mélanger entre eux les deux composants, alimentés dans des proportions adéquates, pour ensuite les introduire dans le four, où ils seront transformés en clinker de ciment Portland. 25 Plus précisément, le mélange comprend de préférence de 70 à 80% en poids d'oxyde de calcium, rapporté au poids total du mélange, le reste étant de l'argile. Comme on le verra ci-après en détail, les fumées venant de l'étage de cyclone sont encore à une 30 température élevée, environ 700-800°C. Elles sont d'abord traitées dans un échangeur qui assure le chauffage de l'air de combustion destiné à l'ensemble chaudière/échangeur où le CO2 est chauffé. Les gaz - 8 - refroidis à 450-600°C passent ensuite dans une chaudière de récupération qui produit de la vapeur servant à produire de l'énergie électrique ; ensuite, ces gaz à la température de 180-200°C sont utilisés par le moulin pour broyer et sécher l'argile puis dépoussiérés avant d'être rejetés à l'atmosphère. L'air chaud à 300-400°C produit par l'échangeur qui a refroidi le CO2 provenant du calcinateur, réchauffé ensuite à 450-600°C par l'échangeur qui refroidit les fumées produits par le four, est ensuite utilisé comme air de combustion dans l'ensemble chaudière/échangeur qui chauffe le CO2 jusqu'à 1200-1400°C ; au contraire, il est en partie refroidi à 120-130°C dans un échangeur servant à générer de la vapeur destinée à produire de l'énergie électrique puis ajouté aux gaz provenant du moulin de broyage du mélange cru et envoyé avec ces derniers au filtre de dépoussiérage puis le tout est rejeté à l'atmosphère par le biais d'un ventilateur adéquat.

Un mode de réalisation du procédé et de l'appareil amélioré selon la présente invention est illustré sur la figure 1, tandis que la figure 2 est un schéma montrant les principaux flux thermiques d'un mode de réalisation du procédé selon la présente invention.

En particulier, le procédé et l'appareil de la présente invention mettent à disposition de grandes quantités de chaleur (à une température pratiquement constante) qui peuvent être employées pour le séchage des matières premières et pour la production d'énergie électrique. En effet, en séparant le processus de calcination de celui de combustion et en utilisant un flux gazeux de CO2 à haute température pour la décarbonatation du - 9 - calcaire, le procédé et l'appareil de la présente invention permettent de manière surprenante de récupérer de grandes quantités de chaleur. En substance, le procédé et l'appareil de la présente invention comportent trois circuits 1 - le circuit dit de CO2 dans lequel le CO2, chauffé de 400-450 à 1200-1400°C dans l'ensemble chaudière/ échangeur (SCO2), traverse un calcinateur (CC) où il cède de la chaleur au carbonate de calcium, lequel se décompose en CaO et CO2 à une température de 900°C. Le mélange de CO2 et CaO est séparé par un cyclone (30) et le CaO est envoyé par gravité dans le four à ciment, tandis que le CO2 traverse un échangeur de chaleur (SC1) pour être refroidi à 400-450°C en renvoyé dans le cycle après avoir été dépoussiéré dans un filtre à haute température (31). Une aliquote du CO2 précité égale à celle provenant de la décarbonatation du calcaire est refroidie (avec récupération de chaleur) à 120-180°C dans un récupérateur/échangeur (E2) et ensuite envoyée au stockage souterrain ou à la réutilisation ; 2 - le circuit dit air/fumées dans lequel l'air ambiant échange de la chaleur en premier avec le CO2 à 900°C provenant du calcinateur dans un échangeur (SC1), atteignant 400-450°C. Ensuite, une partie de l'air est chauffée dans l'échangeur (SC2) par les fumées du four, où il atteint 600°C et où il est utilisé comme air de combustion pour l'ensemble chaudière/ échangeur (SCO2). Les fumées de combustion à environ 1200-1400°C cèdent de la chaleur au CO2 jusqu'à être expulsées à 400-450°C et envoyées dans un récupérateur/échangeur (El) ; - elles sont ensuite dépoussiérés et rejetées à l'atmosphère par le biais d'un extracteur adéquat ; 3 - le circuit dit de four (3), comportant un four classique à voie sèche à un seul étage, c'est-à- dire une colonne montante (riser duct) et un étage de cyclones, est alimenté en CaO provenant du calcinateur à circulation de CO2 et de l'argile précédemment séchée et broyée. L'étage unique a pour seule fonction de mélanger le CaO et l'argile. À la sortie de l'étage four, compte tenu de l'absence de processus endothermiques, les fumées se maintiennent à une température de 800900°C.

En particulier, dans l'appareil selon la présente invention, l'échangeur de chaleur (SC2) 7 peut, par le biais de la ligne 14, introduire de l'air à 600°C dans un récupérateur/échangeur (E3) 15. En outre, dans l'appareil de la présente invention, l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9 peut, par le biais de la ligne (23), introduire des fumées de combustion à 400°C dans un récupérateur/échangeur (El) 24. Dans l'appareil selon la présente invention, un filtre à haut rendement 31 est disposé le long de la ligne 8 qui relie l'échangeur de chaleur (SC1) 4 à l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9, suivi d'un ventilateur de circulation. Dans l'appareil de la présente invention, l'échangeur de chaleur (SC1) 4 peut aussi, par le biais des lignes 6 et 6', introduire de l'air à 400°C dans un récupérateur/échangeur (E4) 17 et l'échangeur de chaleur (SC1) 4, par le biais des lignes 8 et 21, peut - introduire du 002 à 400°C dans un récupérateur/échangeur (E2) 22. Le procédé et l'appareil à circulation de CO2 selon la présente invention se caractérisent par de nombreux avantages par rapport aux solutions de l'art antérieur. En premier lieu, ils présentent le gros avantage de produire du 002 pratiquement pur (sauf pénétration d'air dénaturé) pour le stockage ou pour d'autres usages.

Bien qu'il consomme une quantité de combustible plus importante comparé à un four classique, l'appareil produit une quantité de 002 moindre car les émissions concernent seulement les fumées de combustion de l'ensemble chaudière/échangeur ; en outre, il produit des volumes de fumées inférieurs, ce qui permet un gain en termes de dimensionnement des systèmes d'élimination des agents polluants (N0x, S0x) et aussi, compte tenu du bilan des consommations cumulées, une production d'énergie électrique notable (8,9 MW pour un four de 3000 tonnes/jour). Sur la figure 1 jointe en annexe, les lignes en trait plein indiquent les flux de matériau solide, les lignes en tirets les flux de courants gazeux. Sur le schéma de la figure 1, l'argile est alimentée dans un étage unique par une entrée 12 ; par une entrée séparée 25, toujours dans la même zone, est alimenté le CaO provenant du calcinateur 2 CC à circulation de 002, où le mélange de CO2 et CaO est séparé par un cyclone (30).

Le CaO provenant du calcinateur 2 à circulation de CO2 et l'argile précédemment séchée et broyée sont mélangés dans l'étage de cyclones 1 unique du four 3, tandis qu'à la sortie dudit étage de cyclones du four - 12 3, en l'absence de procédés endothermiques les fumées chaudes se maintiennent à une température voisine de 800-900°C et sont envoyées par la ligne 13 à l'échangeur de chaleur (SC2) 7 suivant.

Les fumées de combustion 13 provenant du four rotatif 3 permettent de chauffer à 450-600°C environ une portion de l'air (déjà à la température de 300-400°C) provenant de l'échangeur de chaleur (SC1) 4 par la ligne 6. L'air ainsi chauffé à 450-600°C, provenant de l'échangeur (SC2) 7 par le biais de la ligne 11, est envoyé à l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9, lequel chauffe le CO2 à 1200-1400°C. Une partie de l'air chauffé à 300-400°C par l'échangeur (SC1) 4, qui refroidit de 900°C à 400°C le CO2 produit par le calcinateur, est ensuite envoyée par le biais du conduit 6' à une chaudière de récupération servant à produire de la vapeur destinée à la production d'énergie électrique 17 et, refroidie à une température de 120-180°C (lequel refroidissement permet une récupération de chaleur supplémentaire), elle est envoyée par la ligne 18 à un équipement de broyage de l'argile 16, où elle est utilisée pour sécher l'argile broyée dans cet équipement. Le reste de l'air (à la température de 300-400°C), chauffé à 450-600°C dans l'échangeur (SC2) 7 qui refroidit les fumées du four, est envoyé par la ligne 11 comme air de combustion préchauffé dans l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9, lequel chauffe le CO2 à 1200-1400°C.

Le calcinateur (CC) 2 reçoit le carbonate de calcium en 19 et le flux de CO2 à la température de 12001400°C, provenant de l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9 par le biais de la ligne 10. À la sortie du - 13 - calcinateur (CC) 2, le Ca0 formé par la décomposition du CaCO3 en CaO et CO2 est séparé par gravité par l'étage unique 30 du four 3 et retombe par la ligne 25 dans l'étage 1, tandis que le flux de CO2 à 900°C à la sortie du calcinateur (CC) 2 est envoyé par le biais de la ligne 5 à l'échangeur (SC1) 4, lequel reçoit également en 20 de l'air à la température ambiante (20°C) Le flux de CO2 à la sortie de l'échangeur (SC1) 4 à environ 400-450°C est soumis par le biais de la ligne 8 à un dépoussiérage poussé dans un filtre à haut rendement (31) suivi d'un ventilateur de circulation. Une partie du flux de CO2 résultant est remis en circulation par le biais de la ligne 8, c'est-à-dire renvoyé à l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9, tandis que le reste du flux de CO2, correspondant à la partie produite par la décomposition du carbonate de calcium, après refroidissement à 120°C environ avec récupération d'énergie thermique dans un échangeur (E2) 22 servant à générer de la vapeur pour produire de l'énergie électrique, est extrait du cycle par la ligne 21 pour être ensuite stocké ou réutilisé. Les fumées à environ 400-450°C à la sortie de l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) 9 sont envoyées par le biais de la ligne 23, après récupération de l'énergie thermique dans un récupérateur (El) 24 servant à générer de la chaleur pour produire de l'énergie électrique, à un extracteur et ensuite rejetées à l'atmosphère.

Exemple 1 L'exemple chiffré ci-dessous se rapporte à un four d'une capacité de 3000 tonnes/jour, schématisé sur la figure 2. - 14 - La consommation de chaleur estimée est de 1230 kcal/kg de CaCO3, ce qui, additionné à la consommation thermique d'un four tel que celui qui équipe l'appareil selon la présente invention (qui comporte 5 un étage constitué d'une colonne montante et d'un seul étage de cyclones), porte la consommation globale à 1554 kcal/kgcli (c'est-à-dire kilocalories par kilogramme de clinker), contre une consommation de l'ordre de 760 kcal/kg pour un four classique avec 10 préchauffeur à 5 étages. Malgré l'augmentation des consommations, l'appareil de la présente invention présente par rapport à un four classique une émission de CO2 moindre (environ 25% en moins). 15 En effet, si on considère que le CO2 provenant de la décarbonatation représente 65% du CO2 émis, il apparaît à l'évidence que le nouveau procédé et le nouvel appareil, bien qu'ils doublent les consommations de combustible, entraînent un doublement 20 du CO2 rejeté à l'atmosphère seulement pour 35% du rejet total. Avec les valeurs du bilan thermique données dans le présent exemple et en prenant un four de 3000 t/j (tonnes par jour), les quantités de CO2 produites par un four classique à cinq étages seront 25 de l'ordre de 105 t/h contre 78,2 t/h produites par le procédé et l'appareil selon la présente invention Bilan CO2 CO2 issu de la décarbonatation KgCO2/t de clinker 546 CO2 issu de la combustion KgCO2/ t de clinker 290 30 CO2 par kg de combustible 3,3 Four de l'art antérieur 104500 Four suivant l'invention 78179 Réduction de la production de CO2 25% - 15 Toujours dans le cas d'un four de 3000 t/j de clinker et sans tenir compte de la consommation d'énergie relative aux opérations de broyage du calcaire et de l'argile, qui sont invariantes, les 5 récupérateurs/ échangeurs (El-E5) de l'appareil selon la présente invention absorbent une puissance d'environ 2,6 MW contre 0,8 MW pour le seul extracteur d'un four classique.

Les consommations électriques de l'appareil à circulation de CO2 selon la présente invention sont les suivantes : Pression I Puissance mmCA kVV 500 1217 700 1138 400 57 500 224 300 515 2637 Débit m'is 199 133 12 140 37 Vent. Débit Débit Temp. Nm ikcCaCO3 Nmi/h #1 220 276620 400 1,44 181498 400 #3 0.224 28224 120 0,60 75600 180 #5 Cl 2,35 295488 180 (*) Rapporté à la seule différence entre le procédé et 15 l'appareil de la présente invention et le four classique avec préchauffeur à 5 étages. Ainsi, par rapport à un four classique avec préchauffeur à cinq étages, la consommation électrique 20 cumulée est égale à 2,6 - 0,8 = 1,8 MW. En même temps, le procédé et l'appareil selon la présente invention mettent à disposition une quantité de chaleur considérable : Chaleur disponible Q Tin Tout Cp H Nm3/h °C °C kcal/Nrn3°C j Meer' Refroidiswment C07 (E2) 23224 400 120 0,46 3659 Fumées de l'échaneur SCO2 (El) 62500 600 180 0,32 8507 295488 400 180 0,32 20692 Fumées venant de 3C2 (E3) 13.1498 600 180 0,32 24704 - 16 - Chaleur récupérable 57562 Production de puissance électrique possible IhilWel I 70,7 Par conséquent, en valeur nette des consommations cumulées, le procédé et l'appareil selon la présente invention permettent de produire environ 10,7 - 1,8 = 8,9 MW. Sur la base de 0,5 t de CO2 produites par MWh (valeur moyenne au niveau du pays), on note une économie supplémentaire d'environ 5 à 5,5 t de CO2/h qui, ajoutées aux précédentes, donnent une réduction globale du CO2 produite par tonne de clinker égale à 30% environ.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé à circulation de CO2 pour la production de clinker de ciment, comprenant les phases suivantes : a) une phase de surchauffage de 400°C à 1200- 1400°C d'un flux de CO2 dans un ensemble chaudière/ échangeur, ledit flux de CO2 surchauffé et ensuite mis en contact avec du carbonate de calcium, fournissant l'énergie thermique nécessaire à la décomposition du carbonate de calcium en CaO et en CO2 à une température de 900°C ; b) une phase de séparation du CaO d'avec le CO2, suivie d'une phase de refroidissement du CO2 de 900°C à 400°C environ par échange thermique avec un flux d'air à la température ambiante ; c) une phase de dépoussiérage poussé du flux de CO2 résultant dans un filtre à haut rendement, ledit flux de CO2 résultant étant en partie remis en circulation et en partie extrait du cycle puis refroidi à 120-180°C environ et envoyé au stockage ou à autre usage.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase a) de surchauffage de 400°C à 1200-1400°C du flux de CO2 se fait en utilisant de l'air de combustion préchauffé à 450-600°C dans un échangeur, avec récupération de la chaleur sensible des gaz provenant du four de cuisson du clinker de ciment.
3. 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel l'air 30 de combustion préchauffé à 450-600°C est l'air provenant de la phase b).
4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la partie du flux de CO2- provenant de la phase de dépoussiérage poussé c) qui est extraite du cycle correspond à la quantité de CO2 produite par la décomposition du carbonate de calcium.
5. 5. Appareil destiné à la production de clinker de ciment, comprenant : un étage (1) unique, constitué d'une colonne montante (1') et d'un étage de cyclones (1"), un calcinateur (2) et un four rotatif (3), dans lequel le calcinateur (2) est relié en amont dudit étage (1) unique par rapport au sens d'écoulement du mélange solide et ledit étage (1) unique est relié en aval dudit four rotatif (3) par rapport au sens d'écoulement des fumées de combustion provenant dudit four (3) ; ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un premier échangeur de chaleur (SC1) (4) raccordé par une ligne (5) au calcinateur (2), par une ligne (6) à un échangeur de chaleur (SC2) (7) suivant et par une ligne (8) à un ensemble chaudière/échangeur (SCO2) (9), ledit ensemble chaudière/échangeur (SCO2) (9) étant lui-même relié par la ligne (10) au calcinateur (2), ledit échangeur (SC2) (7) étant lui-même relié par la ligne (11) à l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) (9).
6. 6. Appareil selon la revendication 5, dans lequel l'échangeur de chaleur (SC2) (7) introduit de l'air à 600°C, par la ligne (14), dans un récupérateur/échangeur (E3) (15).
7. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble chaudière/échangeur (SCO2) (9), introduit par la ligne (23) des fumées de combustion à 400°C dans un récupérateur/échangeur (El) (24).
8. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications- précédentes, dans lequel un filtre à haut rendement (31) est disposé le long de la ligne (8) qui relie l'échangeur de chaleur (SC1) (4) à un ensemble chaudière/échangeur (SCO2) (9), suivi d'un ventilateur de circulation.
9. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur de chaleur (SC1) (4) introduit par les lignes (6) et (6') de l'air à 400°C dans un récupérateur/échangeur (E4) (17).
10. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'échangeur de chaleur (SC1) (4) introduit par les lignes (8) et (21) du CO2 à 400°C dans un récupérateur/échangeur (E2) (22).