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"PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS ROTATIFS A CIMENT"
Ainsi qu'il est bien connu, la dépense en combus- tible des fours rotatifs tels qu'ils étaient construits jus- qutà ce jour, est beaucoup plus grande que celle des fours à cuve.
Les fours rotatifs ont néanmoins été de beaucoup préférés, mais ceci est dû au fait qu'ils permettent d'obte- nir un produit plus régulier et de meilleure qualité, lors- qu'on cuit du ciment, par exemple dans un four rotatif,que lorsqu'on se sert d'un four à cuve pour cette cuisson.
De nombreuses propositions ont été faites à l'ef- fet d'améliorer l'économie des fours rotatifs, tant en ce
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qui concerne la forme du four lui-même qu'en vue d'un tra- vail combiné du four rotatif et d'un autre dispositif de cuisson, en général établi suivant le principe du four à cuve, dans le but d'obtenir l'économie visée.
Il est évident que l'économie qui peut être obte- nue par une disposition combinée de ce genre l'est aux dé- pens de la simplicité de l'installation, laquelle simplicité présente une importance vitale pour le fonctionnement sûr de l'usine, en particulier dans le cas de la cuisson du ciment.
Un examen approfondi de la quantité de chaleur dépensée dans les diverses zones du four rotatif, montre que le procédé de calcination proprement dit, pendant le- quel la matière -- après qu'elle a été préchauffée à 7000 C environ -- abandonne son acide carbonique préalablement à la concrétion qui résulte d'un chauffage supplémentaire, constitue la partie du procédé entier de cuisson du ciment pendant laquelle le maximum de chaleur doit être fourni, alors que, par exemple, la concrétion, qui est un procédé exothermique, n'exige qu'une quantité de chaleur extérieure relativement faible.
En se basant sur ce fait, les propositions faites antérieurement à l'effet d'améliorer l'économie de la cuis- son ont eu pour but, dans plusieurs oas, d'assurer une cal- cination plus économique. Par exemple, on a cherché à résou- dre le problème en disposant l'installation de telle manière que le réchauffage et la calcination soient effectués tous deux à l'extérieur du four rotatif, dans un ensemble ressem- blant à un four à cuve ou autre installation ayant une fonc- tion similaire.
Une zone de calcination agrandie (agrandissement considérable du diamètre du four rotatif dans la zone dans laquelle la calcination a lieu), a par exemple été proposée pour améliorer la calcination dans le four rotatif lui-même.
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En ce qui concerne la zone de calcination agran- die, on peut mentionner particulièrement que la matière de- mande plus de temps pour passer à travers un espace tel que celui constitué par la zone agrandie que pour passer à tra- vers une zone de four normale, de sorte qu'elle est exposée plus longtemps à l'action des gaz chauds du four.
Toutefois, l'action de ces gaz est en même temps moins intense, étant donné que, dans la zone agrandie, les quantités qui sont hors de contact direct des gaz de fumée pendant une unité de temps, sont plus grandes que dans le cas d'un four/normal, tandis que l'action de la chaleur que transmet à tout instant le revêtement du four à la matière par rayonnement pendant le passage de cette matière à tra- vers la zone de calcination agrandie est considérablement moins efficace que lorsqu'il existe une quantité normale de matière dans un four de diamètre normal. L'efficacité de la zone de calcination agrandie, est par conséquent no- tablement diminuée pour ces deux raisons.
Par une étude de ces questions, on a déterminé que la transmission de chaleur pendant une calcination ef- fectuée dans le four rotatif proprement dit, avec l'exacti- tude requise dans la pratique, dépend principalement du pro- duit de la surface sur laquelle la calcination a lieu, et de la différence de température moyenne entre la matière et les parties environnantes, de sorte que, plus la surfa- ce au-dessus de laquelle la calcination a lieu, est grande, plus la différence de température nécessaire entre les gaz et la matière dans la zone de calcination est faible, c'est- à-dire plus la quantité de charbon requise pour la calcina- tion est faible.
Ceci est un point auquel on n'a pas appor- té une attention suffisante dans la construction des fours existants, étant donné que la surface de four employée dans
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la zone de calcination a été entièrement insuffisante, ou que des efforts ont été tentés, d'une manière moins ration- nelle, pour améliorer l'économie en agrandissant la zone de calcination du four rotatif, comme mentionné précédem- ment.
Suivant l'invention, l'économie qu'on cherche à obtenir pour le four rotatif, et qui doit surtout être une calcination économique, est obtenue, contrairement aux pro- cédés antérieurs, en augmentant considérablement la surface de four dont on dispose pour la calcination. A cet effet, il est nécessaire de considérer un si grand accroissement de la surface effective totale du four que, dans le cas d'un four sec pour la cuisson du ciment, cet accroissement est de l'ordre de grandeur correspondant à, au moins, 120 fois la section transversale interne (mesurée à l'intérieur du revêtement du four) du four au diamètre normal, c'est-à-dire essentiellement plus que la surface correspondante des fours secs antérieurs.
Une construction pratique évidente du four rota- tif en vue de ce qui précède, consiste à prolonger la zone de calcination dans la direction longitudinale du four ro- tatif ; de cette manière, la calcination s'effectue sur une grande longueur de four dans un four de diamètre normal et avec une charge de four normale, par opposition à la grande charge de la zone de calcination agrandie.
De cette manière, la proportion de matière à cuire qui entre directement en contact avec les gaz de fumée par unité de temps, est beaucoup plus grande que lorsqu'on fait usage d'une zone agrandie, et cette matière est exposée di- rectement à la chaleur rayonnante du revêtement du four. En même temps, le fait que le diamètre auquel la transmission de chaleur a lieu, est plus petit, a comme conséquence, d'une part, que l'échange de chaleur entre les gaz de fumée et la
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matière devient plus intense, et d'autre part, que l'inten- sité de la chaleur rayonnante augmente considérablement, et le but est d'amener les éléments individuels de la matière aussi fréquemment que possible à la surface de la charge sous l'action directe et plus efficace de la chaleur rayon- nante, et des gaz de fumée.
Suivant la présente invention, ce résultat peut encore être amplifié par l'application de dispositifs con- venables qui agitent la matière (sans la soulever, ce qui aurait comme résultat de la laisser retomber librement dans la chambre du four et d'augmenter le pourcentage de pous- sières que les gaz de fumée entraînent hors du four, au dé- triment de la production et de l'économie) d'une manière propre à effectuer la transmission de chaleur visée et qui agissent peut-être en même temps à la façon de corps échan- geurs de chaleur pour augmenter l'effet de transmission.
Dans certaines circonstances, il peut être dési- rable, dans le but, entre autres, d'éliminer l'ennui dû aux poussières, que le mélange pulvérulent brut fini soit introduit sous forme de morceaux, à l'état mouillé ou sous forme de briquettes dans le four rotatif. Dans ce cas, un dispositif à humidifier, à former des morceaux ou à brique- ter, est installé en combinaison avec le four ; d'au- tres circonstances, des morceaux peuvent être produits dans l'extrémité supérieure du four rotatif proprement dit.
Suivant l'invention, il peut aussi être avanta- geux, spécialement dans la partie du four dans laquelle la calcination commence et où la différence de température en- tre les gaz de fumée et la matière est minimum, d'exposer la matière à la chaleur sur un diamètre plus petit que le diamètre normal du four rotatif, dans le but d'augmenter la quantité, de chaleur qui peut être transmise en munissant
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la section de four en question de dispositifs propres à en- tasser la matière convenablement.
Dans un four rotatif économique pour la calcina- tion sèche du ciment en conformité avec les conditions spé- cifiées ci-dessus eu égard à la surface minimum effective, la zone de calcination étant prolongée dans la direction longitudinale du four comme décrit, on voit aisément que, pendant le fonctionnement, le four fonctionnera automati- quement de telle manière que la calcination s'effectue sur la grande surface visée.
Cette dernière circonstance est une conséquence du fait que, dans le cas de la calcination du ciment, la longueur de la zone de calcination sera toujours nécessai- rement assez constante, ce qui est de nouveau dû au fait que, dans la pratique, la température de la zone de calcination est, d'une façon générale, toujours la même. Ceci peut prin- cipalement être expliqué par la dissociation de l'acide car- bonique et de la vapeur dans la zone de calcination.
On a aussi trouvé que la proportion entre la lon- gueur de la zone de chauffage et celle de la zone de calci- nation se réglera toujours d'elle-même selon les mêmes pro- portions approximatives, savoir d'un tiers environ pour la zone de chauffage et de deux tiers environ pour la zone de calcination, ce qui est également une conséquence des con- ditions de transmission de chaleur pendant la cuisson.
La condition qui précède, relative à la propor- tion entre la surface totale du four et la surface trans- versale interne d'un four de diamètre normal, est aussi ap- plicable aux fours de cuisson du ciment par le procédé hu- mide, auquel cas le terme "longueur de four" s'entend pour la distance entre l'extrémité de sortie de la matière et la limite entre la zone d'évaporation et de chauffage, c'est-à-
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dire l'endroit auquel la matière fournie est privée de sa teneur en eau et possède une température de 100 C environ.
En pareil cas, des dispositions sont de préférence prévues, pour débarrasser la pâte d'une partie de l'eau qu'elle con- tient avant son entrée dans le four, ce qui s'obtient par exemple par une opération de drainage mécanique, telle qu'u- ne filtration de la pâte, de préférence pendant qu'on trans- forme la pâte partiellement drainée en morceaux ou briquet- tes.
La surface de la zone de calcination suivant l'in- vention peut aussi être obtenue autrement qu'en augmentant simplement la longueur du four jusque ou au-delà de ladite proportion minimum, par exemple en remplaçant l'enveloppe de four, sur la longueur de cette enveloppe où s'effectue la calcination (y compris, de préférence, la zone de ré- chauffage) par un groupe de tubes plus étroits, convenable- ment placés par rapport à la zone de concrétion du four ro- tatif (de préférence portés par un prolongement de l'enve- loppe de four rotatif), de sorte que la matière est distri- buée sur ces tubes pendant le réchauffage et la calcina- tion.
Grâce à cette disposition, les calories des gaz de fumée et la chaleur radiante sont utilisées de la façon in- tense nécessaire, étant donné qu'une quantité relativement faible de matière, est traitée dans chacun des tubes plus étroits. Il est ainsi possible de travailler avec le mini- mum de différence de température entre la matière et les parties environnantes, ce qui, ainsi qu'on l'a dit précé- demment, est une condition nécessaire pour assurer le ma- ximum d'économie pendant la calcination.
Lorsque des tubes de calcination distincts de ce genre sont appliqués, la condition fondamentale relative aux dimensions de la surface de calcination, doit aussi être
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remplie.
Finalement, il y a lieu de mentionner qu'alors que la zone de calcination et la zone de chauffage sont avanta- geusement disposées suivant l'invention, la concrétion elle- même rend désirable une zone de calcination agrandie ordi- naire, étant donné que la température des gaz que renferme la zone de calcination qui est toujours relativement élevée rend nécessaire de protéger le revêtement de four et de don- ner à l'espace dans lequel la concrétion a lieu, un volume suffisamment grand. Ceci s'applique aussi à la zone de tran- sition entre la zone de concrétion et la zone de calcination réelle où la différence de température entre les gaz et la matière, est aussi très élevée.