WO2014184455A1 - Installation de cuisson de produits en ceramique - Google Patents

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WO2014184455A1
WO2014184455A1 PCT/FR2014/050760 FR2014050760W WO2014184455A1 WO 2014184455 A1 WO2014184455 A1 WO 2014184455A1 FR 2014050760 W FR2014050760 W FR 2014050760W WO 2014184455 A1 WO2014184455 A1 WO 2014184455A1
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WO
WIPO (PCT)
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products
temperature
zone
tunnel
flow
Prior art date
Application number
PCT/FR2014/050760
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English (en)
Inventor
Mathieu HERVY
Michel PEAUDECERF
Jerôme DEGUEURCE
Didier Brun
Original Assignee
Cleia
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Publication date
Application filed by Cleia filed Critical Cleia
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
    • F27B9/30—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B9/3005—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types arrangements for circulating gases
    • F27B2009/3033—Fumes circulating in the same direction as the charge

Definitions

  • the present invention relates to the field of the manufacture of ceramic products.
  • the invention relates to an installation and a method for baking ceramic products, especially terracotta products such as tiles or hollow bricks.
  • baking is one of the fundamental steps in the process. Indeed, it is the baking phase that gives the ceramic product its physical characteristics such as its mechanical resistance to compression and other deformations.
  • this cooking phase proves to be one of the most delicate operations of the manufacturing process.
  • the ceramic product cooking installations comprise a tunnel containing three main zones in which cooking products circulate, namely:
  • an optimal and homogeneous cooking involves a large quantity of air passing through the oven in order to guarantee a heat exchange between the air and the products to be cooked. This air must be extracted. The thermal losses of this air, extracted at a temperature above 130 ° C to prevent equipment corrosion, account for 40% of the thermal consumption of an industrial tunnel kiln without taking into account the installation of a scrubber. fumes to receive the amount of air extracted.
  • Another disadvantage of such a device is that the increase in the amount of air necessary for a sufficient supply of energy, so as to compensate for the energy losses at the draft zone and the rapid cooling zone, increases. proportionally. Thus an increase in the amount of air used in the process generates atmospheric emissions which is not satisfactory from an ecological point of view.
  • the object of the invention is in particular to solve at least partly the disadvantages of the prior art.
  • an objective of at least one embodiment of the invention is to provide a device for reducing or even eliminating energy losses associated with the extraction of the air circulating in the oven and thus to optimize consumption. of the device.
  • Another objective of at least one embodiment is to provide such a device which makes it possible to reduce the amount of air required for the process.
  • the invention aims to reduce the amount of air circulating in the oven to significantly reduce the amount of air extracted.
  • the invention proposes in particular the installation of brewing along the oven at strategic locations.
  • Yet another object of at least one embodiment is to provide a device that is simple and inexpensive to implement.
  • a transport car capable of receiving a plurality of products for transporting them through the tunnel and in the longitudinal direction of the tunnel;
  • the installation further comprises means for recirculating a portion of the main gas flow, the recirculation means reinjecting said flow portion at the location of the cooling zone, after an upstream sampling.
  • the invention proposes a novel and inventive approach for solving the disadvantages of the prior art.
  • the solution makes it possible to provide an installation that relatively reduces the quantity of air necessary for the cooking process by implementing means for recirculating a portion of the main gas flow.
  • the recirculation means comprise:
  • injection means for reintroducing the cooled flow portion, in the form of an auxiliary gas flow, at the location of the cooling zone.
  • the recirculation means take a portion of the gas flow at the location of the zone where it is the most loaded which allows to recover, through the heat exchanger, a significant amount of energy that can then be used in other ceramic products manufacturing processes or at the oven in itself even.
  • the cooking zone of the products comprises at least:
  • pre-fire heating zone in which the products are heated to the second predetermined temperature, by heat exchange with the main gas flow, the second temperature being greater than the first temperature
  • the extraction means take the flow portion at the location of the heating zone.
  • the installation can be further characterized by the fact that:
  • the cooling zone comprises a quartz cooling zone in which the products are cooled to the third temperature, by heat exchange with the main flow, the third temperature being lower than the quartz point; and the injection means reintroduce the auxiliary flow at the location of the cooling zone, before the quartz cooling zone.
  • the cooling zone thus comprises a first sub-zone into which the auxiliary flow is reinjected and a cooling zone at the quartz point in which the products slowly cool and pass the quartz point, that is to say the point where the mixture the ceramic product changes crystalline phase.
  • the auxiliary flow mixes with the main flow to cool the products to a fourth temperature, by heat exchange with the products, the fourth temperature being lower than the second temperature and greater than the quartz point.
  • the heat exchanger used may be an air-to-air or air-liquid type exchanger.
  • the invention adapts with most existing heat exchangers at present.
  • the invention also relates to a method for cooking products that can be implemented by an installation according to one of the aforementioned variants, the method comprising at least steps where:
  • the portion of the main gas flow is reintroduced at the location of the cooling zone, upstream of a quartz cooling zone.
  • FIG. 1 is a side view of a first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a view of the cooling zone according to the first embodiment of the invention.
  • FIGS 3 and 4 are illustrations of flow flow in the embodiment of Figures 1 and 2;
  • FIG. 5 a view of the cooling zone according to a second embodiment of one invention.
  • the cooking installation of terracotta products 9 includes:
  • this tunnel 10 having a longitudinal direction;
  • means 6 for recirculating a portion (reference 81 in FIG. 4) of the main gas flow, for reinjecting the flow portion at the location of the cooling zone 4, after an upstream sampling.
  • the tunnel 10 has, in this embodiment, several zones which present, for several of them, "sub-zones", namely:
  • the circuit followed by the products to be cooked is then presented.
  • These products 9 enter the tunnel 10 through the entrance door 13 and enter, on their wagons 11 (otherwise known as carriages), into the entry zone 2 of the cooking tunnel 10.
  • the products 9 are heated to a first temperature, which is about 180 ° C in this example, by heat exchange with the main flow.
  • the products 9 pass from an ambient temperature to the first temperature which remains low, which makes it possible not to shock them thermally.
  • This cooking zone 3 comprises two sub-zones, namely a heating zone 31 and a heating zone 32
  • the pre-fire heating zone 31 otherwise referred to as the pre-fire mixing zone
  • the products 9 are heated to a second temperature by heat exchange with the main flow.
  • This second temperature which is obviously higher than the first temperature, corresponds substantially to the firing temperature of the products 9, in this example about 1000 ° C.
  • the products then pass into the heating zone 32, zone in which they are maintained substantially at the second temperature for a predefined time, which in this example is 180 minutes.
  • the cooling zone 4 comprises a backwash mixing zone 41 and a quartz point cooling zone 42.
  • the products 9 are cooled to a temperature which is higher than the quartz point.
  • the quartz point which is typically around 573 ° C, corresponds to the temperature at which the content in the ceramic mixture changes crystalline phase, this change is therefore a critical phase because the phase change is carried out with a dimensional variation that may deteriorate the products.
  • the products pass from a temperature of about 1000 ° C to a temperature close to 700 ° C (also called fourth temperature, the value given being an example of value of the fourth temperature), within the brewing area behind the fire.
  • This cooling takes place relatively quickly because there is no risk to heat shock products.
  • the products are cooled, by heat exchange with the main stream, at the third temperature which is below the quartz point (therefore less than 573 ° C.).
  • This cooling phase of the products is relatively slow so as not to shock the products thermally.
  • the cooked products then end to cool, again by heat exchange with the flow of gas flowing in the tunnel, at an outlet zone 5. They then leave the oven, at the place of an exit door 12, at a temperature which in this example is less than 100 ° C.
  • the main air flow 8 circulates in the longitudinal direction ⁇ of the furnace, against the current of the wagons 9.
  • this main air flow 8 enters the furnace in the vicinity of the outlet door 12 and leaves the oven in the vicinity of the entrance door 13.
  • the main air stream 8 is supplied with ambient air injected into the tunnel 10 via blower means 14 such as one or more fans. This main stream 8 is then heated by heat exchange with the products 9 which are cooled when they are in the outlet zone 5 and, previously, in the cooling zone 4. As illustrated in FIGS. 1 and 3, the installation further comprises at the location of the quartz cooling zone 42 a recovery ventilator 421.
  • This ventilator 421 makes it possible to suck up a portion of the air from the main gas stream 8 which has been heated by heat exchange with the products 9 circulating in this area in countercurrent products. This portion of air is expelled from the tunnel and may, depending on the variants, be used for other phases of production of terracotta products such as the drying of these products in a dryer provided for this purpose. In other embodiments, this portion of hot air may also be re-injected at locations of the oven that would require it.
  • the installation After passing through the cooling zone, the main flow arrives at the location of the cooking zone 3, and more particularly of the heating zone 32.
  • the installation comprises means 6 for recirculating a portion 81 of the main flow 8. These means include:
  • injection means 63 for reintroducing the cooled flow portion, in the form of an adjoining gas flow 82, at the location of the cooling zone 4, and in this example of the stirring zone in the rear, 41 (which is therefore upstream of the cooling zone at the quartz point 42).
  • the extraction means 61 thus take, in this example, the portion 81 at the location of the heating zone 32.
  • the sucked portion 81 is then cooled by heat exchange to the 1 of the heat exchanger 62 which may be, according to the embodiments, an air-to-air or air-liquid type exchanger.
  • the cooled flow portion is then reintroduced, in the form of the annex gas flow 82 by the injection means 63, which are in this example in the form of three ducts, at the location of the cooling zone 4, and more precisely, the backwashing zone 41.
  • This associated gas flow 82 thus mixes with the main flow 8 circulating in the tunnel 10 at the location of this rear-fire mixing zone and continues its circuit.
  • the quantity of material contained in the auxiliary gas flow is substantially identical to the quantity of material contained in the extracted portion 81.
  • the tunnel also comprises, at the location of the cooking zone 32 and downstream (considering the direction of flow of the main stream 8) of the extraction point of the flow portion 81, nozzles 321 for supplying heat energy to the main stream 8 to heat it, so that when the main stream 8 comes into contact with the products to be cooked 9, it cuise by heat exchange.
  • the main stream 8 receives heat energy from the nozzles 321 and transfers all or part of this energy to the products 9.
  • the main gas flow 8 circulates in the forward mixing zone 31.
  • stirring means 311 here two are provided so as to homogenize the flow temperature main 8 and so the area. Because of this, and thanks to this air mixing, the cooking of the products 9 is substantially homogeneous, which improves the quality of the finished product.
  • the main stream 8 circulates at the place of the inlet zone 2 where it is extracted from the tunnel by drawing means 21. In this zone, it preheats the products at the first temperature by heat exchange. According to the embodiments, the air extracted from the tunnel by the drawing means 21 can then be recycled, for example by being returned to the exit of the tunnel to start a cycle again. It should be noted that the air extracted from the tunnel by the drawing means 21 is relatively cold, that is to say that its temperature is relatively close to the ambient temperature, so that the energy losses, if it exist, are limited.
  • the recirculation means 6 and the stirring means 311 operate, in a preferred embodiment, in “circuit substantially closed “that is to say that the air consumed is optimized so that the loss of material is limited. This reduces the air consumption (the amount of air sent into the tunnel compared to a conventional installation is reduced) and therefore the operating costs. Furthermore, it also reduces energy losses, for example by leaving air that would be heat-laden. All this further reducing the ecological impact.
  • the heat exchanger can also be replaced by dilution means 6 'of an extracted flow portion 81'.
  • dilution means 6 ' aspire an external flow 81' ', through an inlet mouth 64', and mix with the extracted portion 81 ', thereby cooling the extracted portion by dilution and heat exchange.
  • an auxiliary flow 82 ' which is a mixture between the external flow 81' 'and the extracted portion 81' is reinjected through injection means 63 'similar to the injection means of the first embodiment.
  • the return flow 82 'reinjected has substantially the same amount of material as the extracted portion 81' so that the amount of material of the main flow 8 'is substantially constant between the brewing zone back-fire 41 'and the cooking zone 3'.
  • the dilution means 6 ' comprise an outlet mouth 65' which makes it possible to evacuate the surplus quantity of air, this surplus can be reused subsequently, so as to limit the ecological impact and the energy consumption of the oven.

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Abstract

L'invention concerne une installation (1) de cuisson de produits, notamment de produits en terre cuite, l'installation comprenant: - un tunnel (10) de cuisson de produits présentant une direction longitudinale (∆); - un wagon de transport (11) pouvant recevoir une pluralité de produits (9), pour les transporter à travers le tunnel (10) et dans la direction longitudinale (∆) du tunnel (10); - des premiers moyens (14) de génération d'un flux de gaz principal (8) dans le tunnel (10), à contre-courant du wagon de transport (11). Selon l'invention, l'installation comprend en outre des moyens de recirculation (6) d'une portion (81) du flux de gaz principal (8), les moyens de recirculation réinjectant ladite portion de flux à l'endroit de la zone de refroidissement (4) du tunnel (10), après un prélèvement en amont.

Description

INSTALLATION DE CUISSON DE PRODUITS EN CERAMIQUE
1. Domaine de l'invention
La présente invention concerne le domaine de la fabrication de produits céramiques.
Plus particulièrement, l'invention concerne une installation et un procédé de cuisson de produits en céramique, notamment de produits en terre cuite telles que des tuiles ou des briques creuses.
2. Solutions de l'art antérieur
Lors de la fabrication de produits en céramique, et notamment de produits en terre cuite, la cuisson est l'une des étapes fondamentales du processus. En effet, C'est la phase de cuisson qui donne au produit céramique ses caractéristiques physiques comme sa résistance mécanique à la compression et aux autres déformations. Cependant, cette phase de cuisson s'avère être une des opérations les plus délicates du processus de fabrication.
Actuellement, les installations de cuisson de produits en céramique comprennent un tunnel renfermant trois zones principales dans lesquelles circulent des produits à cuire, à savoir :
- une zone d'entrée ;
- une zone de cuisson ; et
- une zone de refroidissement des produits. Cependant, les pertes énergétiques d'une telle installation s'avèrent relativement importantes ce qui engendre du gaspillage ce qui n'est pas satisfaisant pour 1 'utilisateur .
Encore un autre inconvénient d'un tel dispositif est que de telles pertes énergétiques augmentent par conséquent la consommation énergétique de manière à fournir une cuisson optimale ce qui n'est pas non plus satisfaisant .
Il est à noter qu'une cuisson optimale et homogène implique une grande quantité d'air passant dans le four afin de garantir un échange thermique entre l'air et les produits à cuire. Cet air doit être extrait. Les pertes thermiques de cet air, extrait à une température supérieure à 130°C afin d'éviter une corrosion des équipements, représentent 40 % de la consommation thermique d'un four tunnel industriel sans prendre en compte l'installation d'un épurateur de fumées devant recevoir la quantité d'air extrait.
Un autre inconvénient d'un tel dispositif est que l'augmentation de quantité d'air nécessaire à une fourniture d'énergie suffisante, de manière à compenser les pertes énergétiques au niveau de la zone de tirage et de la zone de refroidissement rapide, augmente proportionnellement. Ainsi une augmentation de la quantité d'air utilisée dans le processus engendre des rejets atmosphériques ce qui n'est pas satisfaisant d'un point de vue écologique.
3. Objectifs visés
L'invention a notamment pour objectif de résoudre au moins en partie les inconvénients de l'art antérieur.
Plus particulièrement un objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir un dispositif permettant de réduire, voire supprimer les pertes énergétiques liées à l'extraction de l'air circulant dans le four et ainsi d'optimiser la consommation du dispositif.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation est de fournir un tel dispositif qui permette de réduire la quantité d'air nécessaire au processus. En d'autres termes, l'invention a pour objectif de diminuer la quantité d'air circulant dans le four afin de réduire considérablement la quantité d'air extrait. Afin de garder une cuisson optimale et homogène des produits, l'invention propose notamment l'installation de brassages le long du four à des endroits stratégiques.
Encore un autre objectif d'au moins un mode de réalisation est de fournir un dispositif qui soit simple et peu coûteux à mettre en œuvre.
4. Résumé
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'une installation de cuisson de produits, notamment de produits en terre cuite, l'installation comprenant :
- un tunnel de cuisson de produits présentant une direction longitudinale ;
- un wagon de transport pouvant recevoir une pluralité de produits, pour les transporter à travers le tunnel et dans la direction longitudinale du tunnel ;
des premiers moyens de génération d'un flux de gaz principal dans le tunnel, à contre-courant du wagon de transport ,
le tunnel renfermant au moins les zones successives suivantes :
o une zone d'entrée des produits dans laquelle les produits entrés dans le tunnel sont chauffés à une première température, par échange calorifique avec le flux principal,
o une zone de cuisson des produits dans laquelle les produits entrés sont chauffés jusqu'à une deuxième température prédéfinie, par échange calorifique avec le flux de gaz principal, la deuxième température étant supérieure à la première température ;
o une zone de refroidissement des produits dans laquelle les produits cuits sont refroidis à une troisième température par échange calorifique avec le flux d'air principal, la troisième température étant inférieure à la deuxième température. Selon l'invention, l'installation comprend en outre des moyens de recirculation d'une portion du flux de gaz principal, les moyens de recirculation réinjectant ladite portion de flux à l'endroit de la zone de refroidissement, après un prélèvement en amont.
Ainsi, l'invention propose une approche nouvelle et inventive permettant de résoudre les inconvénients de l'art antérieur. Notamment, la solution permet de fournir une installation qui réduit de manière relativement importante la quantité d'air nécessaire au processus de cuisson en mettant en œuvre des moyens de recirculation d'une portion du flux de gaz principal.
Selon un mode de réalisation particulier, les moyens de recirculation comprennent :
des moyens d'extraction de la portion de flux principal du tunnel, ces moyens d'extraction communiquant avec le tunnel à l'endroit de la zone de cuisson pour y prélever ladite portion ;
- un échangeur thermique pour abaisser la température de la portion extraite ; et
- des moyens d'injection pour réintroduire la portion de flux refroidie, sous la forme d'un flux de gaz annexe, à l'endroit de la zone de refroidissement.
De ce fait, les moyens de recirculation prélèvent une portion du flux de gaz à l'endroit de la zone où il est le plus chargé ce qui permet de récupérer, par le biais de l'échangeur thermique, une quantité non négligeable d'énergie qui pourra ensuite être utilisée dans d'autres processus de fabrication de produits en céramique ou au niveau du four en lui-même.
Dans une mise en œuvre particulière, la zone de cuisson des produits comprend au moins :
o une zone de chauffe en avant-feu dans laquelle les produits sont chauffés jusqu'à la deuxième température prédéfinie, par échange calorifique avec le flux de gaz principal, la deuxième température étant supérieure à la première température ;
o une zone de chauffe dans laquelle les produits sont maintenus sensiblement à la deuxième température pendant un temps prédéfini.
Par ailleurs, et dans ce cas, les moyens d'extraction prélèvent la portion de flux à l'endroit de la zone de chauffe .
De cette manière, les produits sont montés progressivement jusqu'à la température de cuisson ce qui permet de ne pas leur appliquer un choc thermique trop violent et ainsi les fragiliser.
Selon les variantes, l'installation peut être en outre caractérisée par le fait que :
la zone de refroidissement comprend une zone de refroidissement au point quartz dans laquelle les produits sont refroidis à la troisième température, par échange calorifique avec le flux principal, la troisième température étant inférieure au point quartz ; et - les moyens d'injection réintroduisent le flux annexe à l'endroit de la zone de refroidissement, avant la zone de refroidissement au point quartz.
Ainsi, et dans la même idée que pour la cuisson de ces produits, le refroidissement est « échelonné » de manière à ne pas choquer thermiquement ces produits. La zone de refroidissement comprend donc une première sous- zone dans laquelle est réinjecté le flux annexe puis une zone de refroidissement au point quartz dans laquelle les produits refroidissement lentement et passent le point quartz, c'est-à-dire le point où le mélange du produit céramique change de phase cristalline.
Dans un mode de réalisation particulier, le flux annexe se mélange au flux principal pour refroidir les produits à une quatrième température, par échange calorifique avec les produits, la quatrième température étant inférieure à la deuxième température et supérieure au point quartz.
Selon les variantes, l'échangeur thermique employé peut être un échangeur de type air-air ou air-liquide.
De cette manière, l'invention s'adapte avec la plupart des échangeurs thermiques existants à l'heure actuelle .
L'invention concerne également un procédé de cuisson de produits pouvant être mis en œuvre par une installation selon l'une des variantes précitées, le procédé comprenant au moins des étapes où :
- on extrait du tunnel tout ou partie du flux de gaz principal à l'endroit d'une zone de cuisson du tunnel ; on refroidit la portion extraite, par échange calorifique ; et - on réintroduit la portion de flux refroidie, sous la forme d'un flux de gaz annexe à l'endroit d'une zone de refroidissement du tunnel.
Selon une variante du procédé, on peut extraire la portion du flux de gaz principal à l'endroit d'une zone de chauffe de la zone de cuisson.
Dans un mode de réalisation particulier du procédé, on réintroduit la portion du flux de gaz principal à l'endroit de la zone de refroidissement, en amont d'une zone de refroidissement au point quartz.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue de côté d'un premier mode de réalisation de l'invention ;
la figure 2 est une vue de la zone de refroidissement selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 3 et 4 sont des illustrations de la circulation des flux dans le mode de réalisation des figures 1 et 2 ; et
- la figure 5 une vue de la zone de refroidissement selon un deuxième mode de réalisation de 1 ' invention .
6. Description détaillée
On présente maintenant, en relation avec les figures 1 et 2, un premier mode de réalisation de l'invention. Comme illustré sur cette figure 1, l'installation de cuisson de produits 9 en terre cuite comprend :
un tunnel 10 de cuisson des produits 9, ce tunnel 10 présentant une direction longitudinale ;
- plusieurs wagons 11 de transport (un seul est illustré en figure 1) sur lesquels sont montés des produits en terre cuite 9 ;
des premiers moyens 14 de génération d'un flux principal de gaz (référence 8 sur les figures 3 et 4) dans le tunnel 10 ; et
des moyens 6 de recirculation d'une portion (référence 81 sur la figure 4) du flux de gaz principal, pour réinjecter la portion de flux à l'endroit de la zone de refroidissement 4, après un prélèvement en amont.
Le tunnel 10 présente, dans ce mode de réalisation, plusieurs zones qui présentent, pour plusieurs d'entre elles, des « sous-zones », à savoir :
o une zone 2 d'entrée des produits 9, cette zone d'entrée 2 étant séparée de l'extérieur par une porte d'entrée 13 ;
o une zone 3 de cuisson des produits 9 ; et
o une zone 4 de refroidissement des produits 9.
On présente par la suite le circuit suivi par les produits à cuire. Ces produits 9 entrent dans le tunnel 10 par la porte d'entrée 13 et pénètrent, sur leurs wagons 11 (autrement appelés chariots), dans la zone d'entrée 2 du tunnel de cuisson 10. Dans cette zone d'entrée, les produits 9 sont chauffés à une première température, qui est d'environ 180°C dans cet exemple, par échange calorifique avec le flux principal. De ce fait, les produits 9 passent d'une température ambiante à la première température qui reste peu élevé ce qui permet de ne pas les choquer thermiquement . Dans des modes de réalisation différents de l'invention, on pourrait prévoir que la première température est, par exemple, comprise entre 120°C et 180°C.
Après être passé par la zone d'entrée 2, le chariot 11 arrive dans la zone de cuisson 3. Cette zone de cuisson 3 comprend deux sous-zones, à savoir une zone de chauffe en avant-feu 31 et une zone de chauffe 32. Dans la zone de chauffe en avant-feu 31, autrement appelée zone de brassage en avant-feu, les produits 9 sont chauffés jusqu'à une deuxième température par échange calorifique avec le flux principal. Cette deuxième température, qui est de manière évidente supérieure à la première température, correspond sensiblement à la température de cuisson des produits 9, soit dans cet exemple environ 1000°C. Les produits passent ensuite dans la zone de chauffe 32, zone dans laquelle ils sont maintenus sensiblement à la deuxième température pendant un temps prédéfini, qui est dans cet exemple de 180 minutes.
Une fois cuits, ces produits circulent, par l'intermédiaire du wagon 11, dans une zone de refroidissement 4. Dans cette zone, les produits 9 sont refroidis à une troisième température par échange calorifique avec le flux principal de gaz, cette troisième température étant donc inférieure à la deuxième température. Dans ce mode de réalisation, la zone de refroidissement 4 comprend une zone de brassage en arrière-feu 41 ainsi qu'une zone de refroidissement au point quartz 42. Dans la zone de brassage en arrière-feu, qui se situe donc en amont de la zone de refroidissement au point quartz, les produits 9 sont refroidis jusqu'à une température qui est supérieure au point quartz. Le point quartz, qui se situe classiquement à environ 573°C, correspond à la température à laquelle le contenu dans le mélange céramique change de phase cristalline, ce changement étant donc une phase critique du fait que le changement de phase s'effectue avec une variation dimensionnelle pouvant détériorer les produits. Dans cet exemple, les produits passent d'une température d'environ 1000°C à une température proche de 700°C (appelée par ailleurs quatrième température, la valeur donnée étant un exemple de valeur de la quatrième température) , au sein de la zone de brassage en arrière-feu. Ce refroidissement s'effectue de manière relativement rapide car il n'y a pas de risque à choquer thermiquement les produits.
Ensuite, dans la zone de refroidissement au point quartz, les produits sont refroidis, par échange calorifique avec le flux principal, à la troisième température qui est inférieure au point quartz (donc inférieure à 573°C) . Cette phase de refroidissement des produits est relativement lente afin de ne pas choquer thermiquement les produits. Les produits cuits finissent ensuite de refroidir, toujours par échange thermique avec le flux de gaz circulant dans le tunnel, au niveau d'une zone de sortie 5. Ils sortent ensuite du four, à l'endroit d'une porte de sortie 12, à une température qui est dans cet exemple inférieure à 100°C.
On présente par la suite, en relation avec les figures 3 et 4, et également avec les figures 1 et 2 déjà utilisées précédemment, le circuit suivi par le flux principal de gaz (autrement appelé flux d'air principal ou flux principal) à travers le tunnel 10.
Comme décrit précédemment, le flux d'air principal 8 circule selon la direction longitudinale Δ du four, à contre-courant des wagons 9. Ainsi, et de manière simplifiée, ce flux d'air principal 8 entre dans le four au voisinage de la porte de sortie 12 et sort du four au voisinage de la porte d'entrée 13.
Le flux d'air principal 8 est alimenté par de l'air ambiant injecté dans le tunnel 10 par le biais de moyens de soufflerie 14 tel qu'un ou plusieurs ventilateurs. Ce flux principal 8 est ensuite réchauffé par échange calorifique avec les produits 9 qui sont refroidis lorsqu'ils sont dans la zone de sortie 5 et, auparavant, dans la zone de refroidissement 4. Comme illustré sur les figures 1 et 3, l'installation comprend en outre à l'endroit de la zone de refroidissement au point quartz 42 un ventilateur de récupération 421. Ce ventilateur 421 permet d'aspirer une partie de l'air du flux de gaz principal 8 qui a été chauffé par échange calorifique avec les produits 9 en circulant dans cette zone à contre- courant des produits. Cette partie d'air est expulsée du tunnel et peut, selon les variantes, servir à d'autres phases de réalisation de produits en terre cuite tel que le séchage de ces produits dans un séchoir prévu à cet effet. Dans d'autres modes de réalisation, cette partie d'air chaud peut également être réinjectée à l'endroit de zones du four qui le nécessiteraient.
Après avoir traversé la zone de refroidissement, le flux principal arrive à l'endroit de la zone de cuisson 3, et plus particulièrement de la zone de chauffe 32. Dans cette zone, l'installation comprend des moyens 6 de recirculation d'une portion 81 du flux principal 8. Ces moyens comprennent :
des moyens 61 d'extraction de la portion 81 de flux principal qui communiquent avec le tunnel 10 à l'endroit de la zone de cuisson 3, et dans cet exemple de la zone de chauffe 32, pour y prélever la portion 81 ;
- un échangeur thermique 62 pour abaisser la température de la portion 81 extraite ; et
- des moyens d'injection 63 pour réintroduire la portion de flux refroidie, sous la forme d'un flux de gaz annexe 82, à l'endroit de la zone de refroidissement 4, et dans cet exemple de la zone de brassage en arrière-feu 41 (qui se situe donc en amont de la zone de refroidissement au point quartz 42) .
Comme illustré de manière plus précise en figure 4, les moyens d'extraction 61 prélèvent donc, dans cet exemple, la portion 81 à l'endroit de la zone de chauffe 32. La portion 81 aspirée est ensuite refroidie par échange calorifique à l'endroit de 1 'échangeur thermique 62 qui peut être, selon les modes de réalisation, un échangeur de type air-air ou de type air-liquide. La portion de flux refroidie est ensuite réintroduite, sous la forme du flux de gaz annexe 82 par les moyens d'injection 63, qui sont dans cet exemple sous la forme de trois conduits, à l'endroit de la zone de refroidissement 4, et plus précisément de la zone de brassage en arrière- feu 41. Ce flux de gaz annexe 82 se mélange ainsi au flux principal 8 circulant dans le tunnel 10 à l'endroit de cette zone de brassage en arrière-feu et continue son circuit. Il est à noter que la quantité de matière contenue dans le flux de gaz annexe est sensiblement identique à la quantité de matière contenue dans la portion extraite 81.
Le tunnel comprend également, à l'endroit de la zone de cuisson 32 et en aval (en considérant le sens de circulation du flux principal 8) du point d'extraction de la portion de flux 81, des tuyères 321 permettant d'amener de l'énergie calorifique au flux principal 8 afin de chauffer celui-ci, de sorte que lorsque le flux principal 8 entre en contact avec les produits à cuire 9, il les cuise par échange calorifique. En d'autres termes, le flux principal 8 reçoit de l'énergie calorifique des tuyères 321 et transfère tout ou partie de cette énergie aux produits 9.
Après avoir traversé la zone de chauffe 32, le flux de gaz principal 8 circule dans la zone de brassage en avant-feu 31. Dans cette zone, des moyens de brassage 311 (ici deux) sont prévus de manière à homogénéiser la température du flux principal 8 et donc de la zone. De ce fait, et grâce à ce brassage d'air, la cuisson des produits 9 est sensiblement homogène ce qui améliore la qualité du produit fini.
Enfin, le flux principal 8 circule à l'endroit de la zone d'entrée 2 où il est extrait du tunnel par des moyens de tirage 21. Dans cette zone, il préchauffe les produits à la première température par échange calorifique. Selon les modes de réalisation, l'air extrait du tunnel par les moyens de tirage 21 peut ensuite être recyclé, par exemple en étant renvoyé à la sortie du tunnel pour recommencer un cycle. Il est à noter que l'air extrait du tunnel par les moyens de tirage 21 est relativement froid, c'est-à-dire que sa température est relativement proche de la température ambiante, de sorte que les pertes énergétiques, s'il en existe, sont limitées .
Il est à noter que les moyens de recirculation 6 ainsi que les moyens de brassage 311 fonctionnent, dans un mode de réalisation préférentiel, en « circuit sensiblement fermé » c'est-à-dire que l'air consommé est optimisé de sorte que les déperditions de matière soient limitées. Cela permet de réduire la consommation d'air (la quantité d'air envoyé dans le tunnel par rapport à une installation classique est diminuée) et donc les coûts de fonctionnement. Par ailleurs, cela permet également de réduire les pertes énergétiques en laissant par exemple échapper de l'air qui serait chargée calorifiquement . Tout ceci permettant en outre de réduire l'impact écologique.
Dans d'autres modes de réalisation, tel que celui illustré en figure 5 par exemple, l'échangeur thermique peut aussi être remplacé par des moyens de dilution 6' d'une portion de flux extraite 81'. Ces moyens de dilution 6' aspirent un flux externe 81'', par une bouche d'entrée 64', et le mélangent à la portion extraite 81', refroidissant ainsi la portion extraite par dilution et échange calorifique. Par la suite, un flux annexe 82' qui est un mélange entre le flux externe 81'' et la portion extraite 81' est réinjecté par le biais de moyens d'injection 63' similaires aux moyens d'injection du premier mode de réalisation. Il est à noter que le flux annexe 82' réinjecté présente sensiblement la même quantité de matière que la portion extraite 81' de manière à ce que la quantité de matière du flux principal 8' soit sensiblement constante entre la zone de brassage en arrière-feu 41' et la zone de cuisson 3'. A cette fin, les moyens de dilution 6' comprennent une bouche de sortie 65' ce qui permet d'évacuer le surplus de quantité d'air, ce surplus pouvant être réutilisé par la suite, de manière à limiter l'impact écologique et la consommation d'énergie du four.

Claims

REVENDICATIONS
1. Installation (1) de cuisson de produits industriels, notamment de produits en terre cuite, l'installation comprenant :
un tunnel (10) de cuisson de produits présentant une direction longitudinale (Δ) ;
- un wagon de transport (11) pouvant recevoir une pluralité de produits (9), pour les transporter à travers le tunnel (10) et dans la direction longitudinale (Δ) du tunnel (10) ;
des premiers moyens (14) de génération d'un flux principal de gaz (8) dans le tunnel (10), à contre-courant du wagon de transport (11),
le tunnel (10) renfermant au moins les zones successives suivantes :
o une zone (2) d'entrée des produits dans laquelle les produits (9) entrés dans le tunnel sont chauffés à une première température, par échange calorifique avec le flux principal (8),
o une zone (3) de cuisson des produits (9) dans laquelle les produits entrés sont chauffés jusqu'à une deuxième température prédéfinie, par échange calorifique avec le flux principal de gaz (8), la deuxième température étant supérieure à la première température ;
o une zone (4) de refroidissement des produits (9) dans laquelle les produits cuits sont refroidis à une troisième température par échange calorifique avec le flux principal (8), la troisième température étant inférieure à la deuxième température ; caractérisée en ce que l'installation comprend en outre des moyens de recirculation (6) pour faire recirculer une portion (81) du flux principal de gaz (8), les moyens de recirculation réinjectant ladite portion de flux vers la zone de refroidissement (4), après un prélèvement de gaz en amont .
2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de recirculation (6) comprennent :
des moyens d'extraction (61) pour extraire de la portion de flux principal (8) du tunnel (10), ces moyens d'extraction communiquant avec le tunnel (10) depuis la zone de cuisson (3) pour y prélever ladite portion (81) ; - un échangeur thermique (62) pour abaisser la température de la portion (81) extraite ; et
des moyens d'injection (63) pour réintroduire la portion de flux refroidie, sous la forme d'un flux de gaz annexe (82), vers la zone de refroidissement.
3. Installation de cuisson de produits selon la revendication 2, caractérisée en ce que la zone (3) de cuisson des produits (9) comprend au moins :
o une zone de chauffe en avant-feu (31) dans laquelle les produits sont chauffés jusqu'à la deuxième température prédéfinie, par échange calorifique avec le flux principal (8), la deuxième température étant supérieure à la première température ;
o une zone de chauffe (32) dans laquelle les produits (9) sont maintenus sensiblement à la deuxième température pendant un temps prédéfini, et en ce que les moyens d'extraction prélèvent la portion de flux (81) vers la zone de chauffe (32) .
4. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que :
la zone de refroidissement (4) comprend une zone de refroidissement au point quartz (42) dans laquelle les produits sont refroidis à la troisième température, par échange calorifique avec le flux principal (8), la troisième température étant inférieure au point quartz ; les moyens d'injection (63) réintroduisent le flux annexe (82) vers la zone de refroidissement (4), avant la zone de refroidissement au point quartz (42) .
5. Installation selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le flux annexe (82) se mélange au flux principal (8) pour refroidir les produits (9) à une quatrième température, par échange calorifique avec les produits, la quatrième température étant inférieure à la deuxième température et supérieure au point quartz.
6. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'échangeur thermique (61) est un échangeur de type air-air ou air-liquide.
7. Procédé de cuisson de produits pouvant être mis en œuvre par une installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le procédé comprend au moins des étapes où :
on extrait du tunnel (10) au moins une portion (81) du flux principal de gaz (8) vers une zone de cuisson du tunnel (10) ; on refroidit la portion (81) extraite, par échange calorifique ; et
- on réintroduit la portion de flux refroidie, sous la forme d'un flux de gaz annexe (82) vers une zone de refroidissement (4) du tunnel (10) .
8. Procédé de cuisson selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on extrait la portion (81) du flux de gaz principal (8) vers une zone de chauffe (32) de la zone de cuisson ( 3 ) .
9. Procédé de cuisson selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'on réintroduit le flux annexe de gaz (82) vers la zone de refroidissement (4), en amont d'une zone de refroidissement au point quartz (42) .
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