WO2005119153A1

WO2005119153A1 - Four a etages

Info

Publication number: WO2005119153A1
Application number: PCT/EP2005/051628
Authority: WO
Inventors: Emile Lonardi
Original assignee: Paul Wurth S.A.
Priority date: 2004-06-02
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-12-15
Also published as: AU2005250591B2; EP1754010B1; DE602005002952T2; TWI314638B; ES2296172T3; US7735434B2; PL1754010T3; CN1961189A; LU91080B1; JP4662560B2; JP2008501924A; US20070209563A1; ZA200609602B; CN100465563C; CA2567508C; RU2006146614A; EP1754010A1; TW200540385A; RU2365841C2; BRPI0511653A

Abstract

Un four à étages comprend une paroi de four (10) délimitant un espace cylindrique à axe vertical (11), une pluralité de soles (12; 22) délimitant les étages à l'intérieur de cet espace cylindrique et au moins un bras de raclage (16, 16'; 26, 26') avec un racleur de paroi (20, 20'; 32). Ce bras de raclage (16, 16'; 26, 26') est associé à une des soles (12; 22) où il est apte à tourner autour de l'axe vertical (11) du four. Le racleur de paroi (20, 20'; 32) définit lors de la rotation du bras de raclage (16, 16'; 26, 26') une zone raclée (52; 52') sur la surface interne (42) de la paroi de four (10). La paroi de four (10) comprend une pluralité de cavités de paroi (54; 54') qui forment une succession d'ouvertures d'accès (56; 56') dans ladite zone raclée (52; 52'). On évite ainsi la formation d'une croûte durcie adhérant à la surface interne (42) de la paroi de four (10) et engendrant des secousses de freinage dans le bras de raclage (16, 16'; 26, 26').

Description

FOUR A ETAGES

Domaine Technique

La présente invention concerne un four à étages.

Etat de la technique Un four à étages comprend une paroi de four délimitant un espace cylindrique à axe vertical. Une pluralité de soles superposées délimitent les étages du four à l'intérieur de cet espace. Au niveau de chaque sole sont prévus des bras de raclage entraînés en rotation par un arbre central coaxial à l'axe vertical du four. Ces bras de raclage sont équipés de racleurs de sole qui retournent la matière à traiter sur la sole et la déplacent sur un premier type de sole vers la périphérie et sur un deuxième type de sole vers le centre de la sole. Le premier type de sole est pourvu d'ouvertures de chute périphériques à travers lesquelles la matière à traiter tombe sur une sole deuxième type dans l'étage en dessous. Le deuxième type de sole est pourvu d'une ouverture de chute centrale à travers laquelle la matière à traiter tombe sur une sole premier type dans l'étage en dessous. Il est en outre connu d'équiper dans chaque étage du four au moins un des bras de raclage d'un racleur de paroi. La fonction de ce racleur de paroi est de reprendre la matière s'accumulant à proximité immédiate de la paroi du four pour la pousser sur le premier type de sole dans les ouvertures de chute périphériques et sur le deuxième type de sole de la rediriger dans le flux de matière déplacée vers le centre du four. Au démarrage du four, un jeu radial subsiste entre le racleur de paroi et la surface interne de la paroi de four. Lors du fonctionnement du four, ce jeu fonctionnel est cependant vite colmaté par la matière à traiter. Il se forme une couche de matière sur la surface interne de la paroi que le racleur de paroi compacte progressivement par "tartinage", pour obtenir finalement une croûte très dure qui adhère à la surface interne de la paroi. Le racleur de paroi frotte sur cette croûte périphérique, ce qui génère un moment de freinage supplémentaire non négligeable sur le bras de raclage. Il sera noté que la situation s'aggrave par le fait que la dureté et la résistance de la croûte périphérique ne sont généralement pas uniformes. Le module de la force de freinage exercée sur le racleur de paroi varie dès lors par à-coups, ce qui provoque des secousses dans le bras de raclage. Il en résulte des sollicitations dynamiques engendrant des phénomènes de fatigue qui sont à l'origine de nombreuses ruptures des bras de raclage.

Objet de l'invention

L'objet de la présente invention est de proposer un four à étages qui réduit les phénomènes susmentionnés. Conformément à l'invention, cet objectif est atteint par un four à étages selon la revendication 1.

Description générale de l'invention

Un four à étages selon la présente invention comprend, de façon connue en soi, une paroi de four délimitant un espace cylindrique à axe vertical, une pluralité de soles délimitant les étages à l'intérieur de cet espace cylindrique et au moins un bras de raclage avec un racleur de paroi. Ce bras de raclage est associé à une des soles où il est entraîné en rotation autour de l'axe vertical du four. Lors de la rotation de ce bras de raclage autour de son axe vertical, son racleur de paroi définit une zone raclée sur la surface interne de la paroi de four. Selon la présente invention, la paroi de four comprend une pluralité de cavités de paroi qui forment une succession d'ouvertures d'accès dans la zone raclée par le racleur de paroi. Il sera apprécié que ces cavités de paroi réduisent fortement le risque de formation d'une croûte de matière durcie adhérant à la surface interne de la paroi de four. A travers les ouvertures d'accès dans la zone raclée, les cavités de paroi se remplissent de matière, mais un phénomène de compactage par "tartinage", qui est à l'origine de la formation d'une croûte durcie adhérant à la surface interne de la paroi de four, ne se produit quasi pas. La matière qui s'accumule dans les cavités de paroi reste relativement molle et ne produit pas de secousses de freinage notables. La paroi de four comprend généralement un blindage extérieur et un revêtement réfractaire intérieur. Les cavités de paroi susmentionnées sont aménagées dans le revêtement réfractaire et, dans une exécution préférentielle, le blindage est muni d'ouvertures de nettoyage permettant d'atteindre les cavités de paroi. On peut ainsi facilement atteindre les cavités de paroi pour pouvoir repousser sur la sole la matière qui s'accumule dans les cavités de paroi. A travers ces ouvertures de nettoyage on peut même nettoyer la sole sur une certaine profondeur radiale, qui est fonction de l'outillage utilisé. Avec des outils à extrémité recourbée sous un certain angle, il est en outre possible de nettoyer à travers les ouvertures de nettoyage la surface interne du revêtement réfractaire. Pour des raisons de stabilité, d'étanchéité et d'isolement thermique de la paroi de four, l'ouverture de nettoyage associée à une cavité de paroi a une section transversale substantiellement plus petite que l'ouverture d'accès formée par la cavité de paroi dans la zone raclée. Pour les mêmes raisons, la section transversale de la cavité de paroi diminue de préférence progressivement en direction de l'ouverture de nettoyage. ,-, De préférence, l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle entre deux ouvertures d'accès successives est plus petite que l'étendue circonféren- tielle d'une telle ouverture d'accès. Le cas idéal serait de séparer deux ouvertures d'accès successives par un bord pointu, mais pour des raisons d'usure et de stabilité on va généralement prévoir une surface résiduelle entre deux ouvertures d'accès. L'étendue circonférentielle de cette surface résiduelle est de préférence inférieure à 50% de l'étendue circonférentielle d'une des ouvertu- res d'accès qu'elle sépare. En direction verticale, les ouvertures d'accès s'étendent légèrement au-delà de la limite supérieure de ladite zone raclée. A travers les ouvertures de nettoyage dans le blindage extérieur, les cavités de paroi peuvent être facilement nettoyées par des ouvriers munis d'outils spéciaux. Il est cependant aussi envisageable d'associer à une, plusieurs ou toutes les cavités de paroi un dispositif d'injection d'un fluide, de façon à pouvoir chasser la matière accumulée dans la cavité de paroi sur la sole à l'aide du fluide injecté. Alternativement on peut intégrer dans une, plusieurs ou toutes les cavités de paroi un poussoir mécanique, de façon à pouvoir repousser de la matière accumulée dans une cavité de paroi sur la sole. A chacune des ouvertures de nettoyage est avantageusement associé un dispositif d'obturation qui comprend une bride d'obturation en acier fixée sur une contre-bride dudit blindage extérieur et un noyau central en matière réfractaire pénétrant dans l'ouverture de nettoyage.

Description άes dess s

D'autres particularités et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée de quelques modes de réalisation avantageux décrits ci- dessous, à titre d'illustration, en se référant aux dessins annexés. Ceux-ci montrent:

FIG.1 : une coupe transversale du four à étages au niveau d'un premier type de sole; FIG.2: une coupe transversale du four à étages au niveau d'un deuxième type de sole;

FIG.3: une coupe verticale repérée par la ligne de coupe 3-3' sur la Fig. 2;

FIG.4: une coupe verticale repérée par la ligne de coupe 4-4' sur la Fig. 1 ;

FIG.5: une vue tridimensionnelle d'un élément annulaire d'une paroi de four d'un four à étages selon l'invention; et

FIG.6: une coupe verticale de la paroi de four au niveau d'une cavité de paroi avec une ouverture de nettoyage équipée d'un dispositif d'obturation.

Description détaillée d quelques modes de réalisation préférés

La Fig. 1 montre une première section transversale à travers un four à étages selon l'invention. Une paroi de four 10 délimite radialement un espace cylindrique à axe vertical 11 (perpendiculaire au plan de la figure). A l'intérieur de cet espace, une pluralité de soles superposées délimitent verticalement les étages du four. Sur la Fig. 1 on voit un premier type de sole 12. Il s'agit d'une sole 12 avec des ouvertures de chute périphériques 14. A cette sole 12 sont associés deux bras de raclage 16, 16', qui sont entraînés en rotation autour de l'axe vertical 11 par un arbre d'entraînement 17. Chaque bras de raclage 16, 16' supporte une série racleurs de sole 18, 18' qui sont orientés de façon à retourner la matière à traiter sur la sole 12 et à la déplacer vers la périphérie de la sole 12, où elle tombe à travers les ouvertures de chute périphériques 14 sur une surface périphérique d'une sole inférieure. Les références 20, 20' indiquent des racleurs de paroi qui ont comme fonction de reprendre la matière s'accumu- lant à proximité immédiate de la paroi du four 10 et de la pousser dans les ouvertures de chute périphériques 14. La Fig. 2 montre un deuxième type de sole 22. Il s'agit d'une sole 22 avec une ouverture de chute centrale 24 entourant l'arbre d'entraînement 17. A cette sole 22 sont associés deux bras de raclage 26, 26', qui sont également entraînés en rotation par l'arbre d'entraînement 17. Chaque bras de raclage 26, 26' supporte une série racleurs de sole 30, 30' qui sont cette fois-ci orientés de façon à retourner la matière à traiter sur la sole 22 et de la déplacer dans la région centrale de la sole 22, où elle tombe à travers l'ouverture de chute centrale 24 dans la région centrale d'une sole inférieure. La référence 32 indique un racleur de paroi du bras de raclage 26 qui a comme but de reprendre la matière s'accumulant à proximité immédiate de la paroi du four 10 et de la repousser dans le flux de matière déplacée vers le centre de la sole 22. Les soles du four à étages sont alternativement du premier type montré sur la Fig. 1 ou du deuxième type montré sur la Fig. 2. La matière à traiter qui tombe dans la région centrale d'une sole 12 du premier type est déplacée par les bras de raclage 16, 16' dans la région périphérique de cette sole 12 où elle tombe à travers les ouvertures de chute périphériques 14 sur la région périphérique d'une sole 22 du deuxième type. Ici la matière à traiter est reprise par les bras de raclage 26, 26' de cette sole 22. Ces bras de raclage 26, 26' déplacent la matière à traiter dans la région centrale de la sole 22 où elle tombe à travers l'ouverture de chute centrale 24 sur une autre sole du premier type montré sur la Fig. 1. La Fig. 3 montre une coupe verticale à travers la paroi de four 10 au ni- veau de la sole 22 de la Fig. 2, la référence 42 identifiant la surface interne et la référence 44 la surface externe de la paroi de four 10. Cette paroi de four 10 comprend de façon connue en soi un blindage extérieur 46 en acier et un revêtement réfractaire intérieur 48. Sur la Fig. 3 on a également représenté l'extrémité du bras de raclage 26 avec son racleur de paroi 32, qui présente une arête terminale 50. Lors de la rotation du bras de raclage 26 autour de l'axe 11 , l'arête terminale 50 passe à une distance "x" devant la surface interne 42 de la paroi de four 10. Cette distance "x" doit être dimensionnée de façon à éviter un contact direct entre racleur de paroi 32 et le revêtement réfractaire intérieur 48, même lorsque le bras de raclage 26 et la paroi de four 10 subissent des expansions ou rétractions thermiques d'ampleur différente. Lorsque l'on projette radialement les deux extrémités de l'arête terminale 50 en rotation autour de l'axe central 11 sur la surface interne 42 de la paroi de four 10, on définit sur cette surface 42 deux cercles qui délimitent une zone annulaire 52, qui repré- sente la zone raclée 52 de la paroi de four 10 au niveau de la sole 22. Selon la présente invention, la paroi de four 10 comprend une pluralité de cavités de paroi 54 qui forment une succession d'ouvertures d'accès 56 dans la zone raclée 52. Il sera apprécié que ces cavités de paroi 54, qui sont aménagées dans le revêtement réfractaire intérieur 48, réduisent fortement le risque de formation d'une croûte de matière durcie, qui adhère à la surface interne 42 de la paroi de four 10 et oppose une résistance au passage du racleur de paroi 32. A travers les ouvertures d'accès 56 dans la zone raclée 52, les cavités de paroi 54 dans la paroi 10 se remplissent au fur et à mesure de matière. Cependant, un phénomène de compactage par "tartinage", qui dans les fours de l'état de la technique est à l'origine d'une croûte périphérique très dure et adhérant à la surface interne de la paroi de four, ne se produit quasi pas. La matière qui s'accumule dans les cavités de paroi 54 n'est quasi pas compactée par le passage du racleur de paroi 32. Elle reste relativement molle et ne produit dès lors pas de secousses de freinage notables. Des ouvertures de nettoyage 58 dans le blindage extérieur 46 permettent d'atteindre les cavités de paroi 54. A travers ces ouvertures de nettoyage 58 on peut facilement introduire de l'extérieur des barres, lances ou autres dispositifs de nettoyages pour repousser la matière accumulée dans les cavités de paroi 54 sur la sole 22, voire même pour nettoyer la sole sur une certaine profondeur radiale qui est fonction de l'outillage utilisé. Avec des outils à extrémité recourbée sous un certain angle, il est en outre possible de nettoyer à travers les ouvertures de nettoyage 58 la surface interne 42 du revêtement réfractaire autour d'une ouverture d'accès 56. Pour des raisons de stabilité, d'étanchéité et d'isolement thermique de la paroi de four 10, l'ouverture de nettoyage associée à une cavité de paroi 54 a une section transversale substantiellement plus petite que l'ouverture d'accès 56 formée par ladite cavité de paroi dans ladite zone raclée 52. La section transversale de la cavité de paroi 54 diminue alors progressivement en direction de l'ouverture de nettoyage. Dans l'exécution préférée montrée sur les figures, les cavités de paroi 54 sont par exemple de forme pyramidale, et les ouvertures de nettoyage sont de forme cylindrique et sont agencées dans l'axe de sommet de la pyramide (voir Fig. 2 et 3). Les cavités de paroi pyramidales 54 auront le plus souvent une section transversale rectangulaire, voire carrée. Cependant, leur section transversale peut aussi être triangulaire ou polygonale et, de façon générale, avoir une forme épousant la forme d'autres objets intégrés dans la paroi de four (par exemple des ouvertures pour des brûleurs, des conduits de gaz, des sondes etc.). Il est également possible de donner aux cavités de paroi une forme d'un cône de révolution et d'agencer alors l'ouverture de nettoyage 58 dans l'axe de sommet de ce cône de révolution. Sur la Fig. 2 on voit que l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle 60 entre deux ouvertures d'accès successives 56ι, 56₂ dans la zone raclée 52 est beaucoup plus petite que l'étendue circonférentielle d'une telle ouverture d'accès 56. Dans l'exemple de la Fig. 2, l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle 60 entre deux ouvertures d'accès successives 56ι, 56₂ dans la zone raclée 52 ne représente par exemple que 20% de l'étendue circonférentielle d'une ouverture d'accès 56. Plus l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle 60 est faible, plus le risque de formation d'une croûte périphérique qui adhère à la surface interne 42 de la paroi de four 10 est réduit. A la limite, deux ouvertures d'accès successives 56ι, 56₂ dans la zone raclée 52 peuvent même être séparées par un bord pointu, de sorte qu'il n'existe dans la zone raclée 52 quasi plus de surface sur laquelle une croûte durcie de matièrOe puisse se former. En direction verticale, les ouvertures d'accès 56 s'étendent par ailleurs légèrement au-delà de la circonférence supérieure délimitant la zone raclée 52. La Fig. 4 montre une coupe verticale à travers la paroi de four 10 au niveau de la sole 12 de la Fig. 1. La référence 52' identifie l'étendue de la "zone raclée" de la paroi de four 10 au niveau de cette sole 12. Tout comme la zone raclée 52 au niveau de la sole 22, la zone raclée 52' est elle aussi subdivisée par une succession d'ouvertures d'accès 56' formées par des cavités de paroi 54' dans le revêtement réfractaire 48. La seule différence notable est qu'au niveau des ouvertures de chute périphériques 14 de cette sole 12, il existe dans le revêtement réfractaire 48 une dépression de paroi 70, qui a comme fonction d'agrandir la section de passage d'une ouverture de chute périphérique 14. Vu que cette dépression de paroi 70 s'étend légèrement au-delà de la circonférence inférieure délimitant la zone raclée 52', l'ouverture d'accès 56' ne s'étend pas jusqu'à la circonférence inférieure délimitant la zone raclée 52' mais s'arrête au-dessus du bord supérieur 72 de la dépression 70. L'agencement des ouvertures d'accès 56, 56' dans la surface interne du revêtement réfractaire sera mieux compris en se référant à la Fig. 5, qui représente une vue tridimensionnelle d'un élément annulaire de la paroi de four 10. Des soles ne sont pas représentées sur la Fig. 5. Les rectangles hachurés 74 indiquent les emplacements de socles d'appui pour une sole du type de la Fig. 1 , c'est-à-dire une sole avec ouvertures de décharge périphériques 14. On voit très bien les dépressions de paroi 70 entre les socles d'appui 74. Dans le four à étages assemblé, une sole avec ouverture de décharge centrale sera agencée directement en dessous du bord inférieur de l'élément annulaire représenté. La rangée supérieure d'ouvertures d'accès 56' est dès lors la succession d'ouvertures d'accès associée à une sole 12 avec ouvertures de décharge périphériques 14, tandis que la rangée inférieure d'ouvertures d'accès 56 est la succession d'ouvertures d'accès associée à une sole 22 avec ouverture de décharge centrale 24. Du côté du blindage extérieur 46 on voit les ouvertures de nettoyages 58', permettant d'atteindre les cavités de paroi 54' et les ouvertures de nettoyages 58, permettant d'atteindre les cavités de paroi 54. La Fig. 6 représente dans une coupe verticale un détail d'une cavité de paroi 54 avec une ouverture de nettoyage fermée de façon étanche à l'aide d'un dispositif d'obturation étanche 90. L'ouverture de nettoyage proprement dite comprend un trou 92 dans le blindage extérieur 46. Ce trou 92 débouche dans un fourreau métallique 94 qui s'étend sur une certaine distance dans le revêtement réfractaire 48. Le dispositif d'obturation étanche 90 comprend une bride d'obturation 96 en acier fixée sur une contre-bride 98 du blindage extérieur 46, et un noyau central 100 en matière réfractaire pénétrant dans le fourreau métallique 94. Un anneau réfractaire 102 entoure le noyau central 100. La bride d'obturation 96 est fixée sur la contre-bride 98 à l'aide de clavettes montées sur des pivots, ce qui permet un démontage et remontage rapide de la bride d'obturation 96. Une poignée 104 permet une manipulation aisée du dispositif d'obturation étanche 90.

Claims

P-PWU-504ΛYO 10Revendications

1. Four à étages comprenant : une paroi de four (10) délimitant un espace cylindrique à axe vertical (11), ladite paroi de four (10) comprenant une surface interne (42) et une surface externe (44); une pluralité de soles (12; 22) délimitant lesdites étages à l'intérieur dudit espace cylindrique; au moins un bras de raclage (16, 16'; 26, 26') avec un racleur de paroi (20, 20'; 32), ledit bras de raclage (16, 16'; 26, 26') étant associé à une desdites soles (12; 22) où il est apte à tourner autour dudit axe vertical (11), et ledit racleur de paroi (20, 20'; 32) définissant lors de la rotation dudit bras de raclage (16, 16'; 26, 26') une zone raclée (52; 52') sur ladite surface interne (42) de ladite paroi de four (10); caractérisé en ce que ladite paroi de four (10) comprend une pluralité de cavités de paroi (54; 54') qui forment une succession d'ouvertures d'accès (56; 56') dans ladite zone raclée (52; 52').

2. Four à étages selon la revendication 1 , dans lequel ladite paroi de four (10) comprend un blindage extérieur (46) et un revêtement réfractaire in- térieur (48), lesdites cavités de paroi (54; 54') étant aménagées dans ledit revêtement réfractaire (48) et ledit blindage (46) étant muni d'ouvertures de nettoyage (58; 58') permettant d'atteindre lesdites cavités de paroi (54; 54').

3. Four à étages selon la revendication 2, dans lequel l'ouverture de net- toyage (58; 58') associée à une cavité de paroi (54; 54') a une section transversale substantiellement plus petite que l'ouverture d'accès (56; 56') formée par ladite cavité de paroi (54; 54') dans ladite zone raclée (52; 52').

4. Four à étages selon la revendication 3, dans lequel la section transver- sale de ladite cavité de paroi (54; 54') diminue progressivement en direction de ladite ouverture de nettoyage (58; 58').

5. Four à étages selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle (60) entre deux ouver- tures d'accès successives (56-ι, 56₂) dans ladite zone raclée (52; 52') est plus petite que l'étendue circonférentielle d'une ouverture d'accès (56; 56').

6. Four à étages selon la revendication 5, dans lequel l'étendue circonférentielle de la surface résiduelle (60) entre deux ouvertures d'accès suc- cessives (56ι, 56₂) dans ladite zone raclée (52; 52') est inférieure à 50% de l'étendue circonférentielle d'une ouverture d'accès (56; 56').

7. Four à étages selon l'une des revendications précédentes, dans lequel deux ouvertures d'accès successives dans ladite zone raclée sont séparées par un bord pointu.

8. Four à étages selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lesdites ouvertures d'accès (56; 56') dans ladite zone raclée (52; 52') s'étendent en direction verticale légèrement au-delà de la limite supérieure de ladite zone raclée (52; 52').

9. Four à étages selon l'une des revendications précédentes comprenant un dispositif d'injection d'un fluide associé à au moins une desdites cavités de paroi (54; 54'), de façon à pouvoir chasser de la matière accumulée dans ladite cavité de paroi (54; 54') sur la sole (12; 22).

10. Four à étages selon l'une des revendications précédentes comprenant au moins un poussoir mécanique associé à au moins une desdites cavi- tés de paroi (54; 54'), de façon à pouvoir repousser de la matière accumulée dans ladite cavité de paroi (54; 54') sur la sole (12; 22)..

11. Four à étages selon l'une des revendications 2 à 10, comprenant un dispositif d'obturation (90) associé à chacune desdites ouvertures de nettoyage (58; 58').

12. Four à étages selon la revendication 11, dans lequel ledit dispositif d'obturation (90) comprend: une bride d'obturation (96) en acier fixée sur une contre-bride (98) dudit blindage extérieur (46); et un noyau central (100) en matière réfractaire pénétrant dans ladite ou- verture de nettoyage (58; 58').