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FOUR ROTATIF DE CALCINATION.
La présente invention concerne des perfectionnements aux fours rotatifs de calcination et, plus particulièrement, à de tels fours comportant plusieurs chambres de forme allongée dans une partie intermédiaire de la longueur du four, pour améliorer les échanges de chaleur entre les gaz chauds qui se trouvent dans le four et la matière à calciner qui le. traverse.
Dans des constructions de four connues de ce type général, une partie de l'intérieur du four comporte plusieurs chambres cylindriques parallèles faites en matière réfractaire et disposées à l'intérieur du four.
Cependant, les structures de ce type qui ont été essayées dans le passé n'ont pas donné satisfaction en raison des différences de dilatation des matières réfractaires ou bien de la dilatation et de la contraction répétées de ces matières, qui provoquent le relâchement et l'affaissement de la structure réfractaire formant les différentes chambres cylindriques parallèles.
Le but principal de l'intention est par conséquent de réaliser une structure de four comportant plusieurs chambres allongées, disposées les unes à coté des autres en parallèle dans une partie du four, dans laquelle la construction est telLe que les matières féfractaires formant les diffé- rentes chambres à l'intérieur de l'enveloppe du four sont disposées et suppor- tées, de telle façon qu'elles ne soient pas affectées comme les constructions antérieures du type précité.
Suivant l'invention, le four-rotatif comporte sur une partie in- termédiaire de sa longueur une sectiop d'échange de chaleur munie de plusieurs cloisons radiales faites de blocs ou de briques réfractaires traversées de trous dans lesquels passent des tuyaux en métal réfractaire pour suppor-
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ter les blocs ou briques. Dans une construction préférée, il est prévu plusieurs rangées -le tuyaux métalliques espacés le long de la section du four pour supporter la brique réfractaire, les tuyaux de chaque rangée étant espacés les uns des autres et supportant les blocs ou briques réfractaires de façon à former des parois continues cloisonnées le long des rangées de tuyaux.
Dans une construction qui donne satisfaction;, il est prévu quatre chambres allongées en utilisant deux rangées de tuyaux perpendiculaires entre elles, les tuyaux des deux rangées alternant mutuellement et étant régulièrement espacés,l'espacement des tuyaux de chaque rangée étant tel que les blocs réfractaires supportés par des tuyaux adjacents d'une rangée sont en contact mutuel pour former une ou des cloisons continues à l'intérieur du revêtement réfractaire de l'enveloppe du four.
Suivant la réalisation préférée, les extrémités du tuyau supportant les cloisons traversent l'enveloppe d'acier du four, et il est prévu des moyens pour envoyer de l'air sous pression et pour le refouler dans les tuyaux de chaque rangée de façon à empêcher leur surchauffe. Dans un mode de réalisation avantageux, l'air qui doit être envoyé dans les tuyaux de chaque rangée est fourni par un ventilateur qui débite dans un conduit longitudinal s'étendant au-dessus des extrémités des tuyaux situées d'un côté de l'enveloppe du four tandis que l'air évacué par les extrémités opposées des tuyaux s'échappe dans l'atmosphère ou est conduit à un endroit convenable à des fins de préchauffage ou autres.
L'air amené à ces conduits peut être fourni par un ventilateur et un moteur susceptibles de tourner avec le four, le moteur étant alimenté en courant électrique par des bagues collectrices qui entourent le four. Dans une autre forme de réalisation, le ventilateur et le moteur sont montés dans une position fixe et envoient l'air sous pression dans un capot fixe qui entoure le four et qui est disposé de façon à débiter l'air dans un capot rotatif qui entoure le four et qui est fixé sur lui, ce dernier étant relié à des conduits longitudinaux pour envoyer l'air dans les extrémités d'admission des tuyaux de chaque rangée.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'une forme particulière de réalisation donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif et avec référence aux dessibs annexés, sur lesquels : la fig. 1 est une vue longitudinale en élévation d'un four rotatif selon l'invention, les figs. 2 et 3 sont des coupes, à plus grande échelle, faites respectivement suivant les lignes 2-2 et 3-3 de la fig. 1, et la fig. 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
En se référant à la fig. 1, le four rotatif incliné 10 est muni de couronnes de roulement classiques 12 supportées par des paires de galets 14, le four étant entraîné en rotation de la façon habituelle par des roues dentées 16 et 18 actionnées par un moteur 20.
A l'extrémité supérieure ou d'entrée du four, la matière à calciner, telle que la pierre à chaux broyée et tamisée, provient d'un appareil de chauffage préalable 22 par unegoulotte inclinée 24 qui pénètre dans 1' extrémité supérieure du four 10. A l'extrémité de sortie du four, la chaux, ou autre matière calcinée, tombe dans un puits de trempage et chambre de refroidissement 26 de type connu. L'extrémité inférieure du four est fermée par un capot 28 muni d'une garniture réfractaire et le four est chauffé au moyen d'un brûleur 30 qui débite de l'air chaud et du charbon pulvérisé ou de l'huile pulvérisée. Les gaz chauds qui sortent de l'extrémité supérieure ou d'entrée du four descendent autour d'une chicane 32 dans une chambre 34- de rassemblement des poussières.
On utilise la totalité ou une partie des gaz chauds qui entrent dans le chambre 34 d'une manière connue pour le chauffage préalable de la pierre dans l'appareil 22 , après quoi ils
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sont refoulés dans une cheminée 36 au moyen d'un ventilateur (non représenté)
Normalement, une partie des gaz chauds de la chambre 34 passe par un orifice de sortie 38 réglé par un registre, directement dans la cheminée 36.
Suivant l'invention, le four 10 comporte une section d'échange de chaleur de longueur prédéterminée convenable, formée en aménagement dans le four une structure formant plusieurs chambres disposées en parallèle, à travers lesquelles la pierre à calciner circule en échange de chaleur avec les gaz chauds venant de l'extrémité chauffée du four. Cette section d'échan- ge de chaleur est située aussi près que possible de l'extrémité chauffée du four compte tenu des températures de calcination que l'on doit utiliser à l'extrémité chauffée du four où se termine la calcination de la pierre ou au- tre matière. Dans la plupart des cas, la section d'échange de chaleur se trouve loin de l'extrémité chauffée du four, de préférence au-dessus du point où le revêtement deviendrait vitrifié.
Dans le mode de réalisation représenté, la section d'échange de chaleur comporte une cloison divisant la section transversale du four en quatre chambres identiques disposées en parallèle. Suivant la pratique habituelle, le four comporte une enveloppe d'acier 40, comme représenté en coupe sur les figs. 2, 3 et 4, cette enveloppe étant garnie de briques réfractaires 42,suivant la pratique habituelle.
A l'endroit de l'échangeur de chaleur, l'enveloppe d'acier est munie de rangées de trous régulièrement espacés à 90 les uns par rapport aux autres, s'étendant le long du four sur toute la longueur de la section d'échange de chaleur, ces trous étant destinés à recevoir des tronçons de gros tuyaux 44 en acier ou en alliage, chaque tuyau étant disposé diamétralement dans le four tandis que ses extrémités font saillie à l'extérieur de l'enveloppe 40 respectivement de chaque cdté du four. Les tuyaux 44 de chacune des deux rangées représentées sur les dessins alternent respectivement avec les tuyaux de l'autre rangée, de façon à former une charpente pour supporter les briques réfractaires qui forment quatre cloisons radiales 46 représentées à la fig. 2.
De chaque côté de l'axe du four, chaque tuyau 44 porte une série de blocs ou briques réfractaires 48 qui s'étendent le long du tuyau depuis à peu près le centre du four jusqu'à l'enveloppe 40, ou au moins jusqu'à la garniture 42 en briques réfractaires.
Les blocs ou briques 48 sont munis de trous, comme indiqué sur la fig. 4, à travers lesquels passent les tuyaux 44, les briques étant glissées en place sur le tuyau au fur et à mesure qu'on les enfile par un edté de l'enveloppe. En examinant la fig. 4, on voit que les tuyaux 44 de chaque rangée sont espacés d'une distance telle que les briques qui se trouvent sur des tuyaux adjacents sont en contact mutuel. En fait, les briques 48 peuvent présenter une rainure et une languette à leurs extrémités respectives, de façon que les languettes 50 des briques qui sont sur un tuyau se logent dans les rainures des briques qui sont sur le tuyau adjacent afin que les briques ne puissent pas tourner sur les tuyaux.
Dans la plupart des cas,le assemblage par languette et rainure se révèlera inutile, étant donné que les briques 48 sont de dimension suffisante pour que les surfaces planes en contact le long de rangées adjacentes de briques empêchent une rotation relative.
De préférence, les tuyaux 44 sont fixés seulement à une extrémité sur l'enveloppe 40, par exemple par des points de soudure 52, laissant l'autre extrémité du tuyau libre de se déplacer dans l'enveloppe lorsque celui-ci ou l'enveloppe, ou les deux, se dilatent et se contractent. En outre, lorsqu'on assemble les briques 48 sur les tuyaux 44, il est préférable de les assembler en laissant de petits intervalles entre elles afin de permettre la dilatation et la contraction sans déformation de l'enveloppe 40 et sans que des briques se cassent.
Afin de refroidir les tuyaux 44 et d'empêcher qu'ils soient chauffés exagérément et qu'ils se courbent, on envoie de l'air aux deux rangées de tuyaux respectivement à travers des conduits 54 et 56 fixés d'une façon étanche au fluide sur l'enveloppe 40 au-dessus des extrémités d'admis-
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sion des tuyaux des deux rangées, en laissant les extrémités de sortie des tuyaux évacuer l'air chaud dans l'atmosphère, cornue indiqué à la fig. 3.
Les conduits 54 et 56 débouchent dans 'Un @apot ou conduit de distribution 58 fixé à l'enveloppe 40 et faisant le tour de l'enveloppe, le conduit 58 comportant dans son côté en regard des conduits 54 et 26. un orifice annulaire délimité par des rebords 60 et 62 en saillie vers l'extérieur (fig. 4). Un conduit annulaire 64 d'admission d'air, adjacent au conduit 58, est fixe et porté par un support 66. Ce conduit 64 est espacé de l'enveloppe 40 et comporte des rebords annulaires 68 et 70 disposés entre et respectivement adjacent aux rebords annulaires 60 et 62 du conduit , en délimitant ainsi un passage annulaire d'air entre le conduit d'amenée d'air 6.4 et le conduit de distribution 58.
Un joint frottant 72 est prévu entre les rebords annulai res 60 et !il et un joint frottant 74 entre les rebords annulaires 62 et 70 afin d'assurer un joint sensiblement étanche à l'air. On peut supprimer ces joints en donnant une forme convenable aux rebords qui se chevauchent de fa- çon à assurer un joint convenable entre le conduit fixe 64 et le conduit 58 qui tourne avec l'enveloppe du four.
L'air sous pression de refroidissement est fourni au conduit fixe 64 par l'équipement représenté à la fig. 1 et comportant un ventila- teur 76 actionné par un moteur électrique 78, la sortie du ventilateur étant reliée par un conduit 80 au conduit annulaire 64 d'amenée d'air. endant 10 fonctionnement du four rotatif de calcination de la pierre à chaux, du ciment ou autres matériaux, on empêche les tuyaux 44 de s'échauffer au point de se courber par le passage de l'air sous pression qui les traverse en provenance du ventilateur 76. Ces tuyaux supportent à leur tour les cloi- sons réfractaires 46 et, malgré les dilatations et les contractions alternées qui se produisent lorsqu'on met l'installation en marche et qu'on l'arrête, les cloisons restent toujours en parfait état et ne se détruisent pas.
Par un réglage convenable du débit d'air dans les tuyaux au moyen d'un registre, on peut rendre l'effet de refroidissement des briques des cloisons égal au refroidissement de l'enveloppe cylindrique sur les briques réfractaires cir- conférentielles, de façon que la température et par suite la dilatation de toutes les parties réfractaires du four soient pratiquement les mêmes. Ceci évite des efforts excessifs de compression. En outre, les tuyaux 44 s'opposent à toute flexion ou affaissement des cloisons.
L'utilisation de la section d'échange de chaleur formée par les cloisons 46 permet d'utiliser un four pour calciner la pierre à chaux, le ciment et autres matériaux, qui est beaucoup plus court que le four relative- ment long utilisé actuellement. Autrefois, certains fours rotatifs avaient des longueurs de 120 mètres ou plus. Dans le cas présent, les cloisons for- mant le dispositif de chauffage préalable servent à élever la température de la pierre qui traverse les quatre chambres du four pendant qu'il tourne et elles servent aussi à empêcher une stratification des gaz chauds qui traver- sent le four.
Dans la calcination de la pierre à chaux, à titre d'exemple d' un procédé de mise en oeuvre au moyen du four de la présente invention, la pierre à chaux broyée à une grosseur uniforme et débarrassée de la poussière est envoyée dans le dispositif de chauffage préalable 22 dans lequel elle est chauffée par les gaz à haute température provenant du four, de sorte qu'elle se trouve sensiblement chauffée à blanc lorsqu'elle est introduite dans 1' extrémité d'entrée du four 10. Dans le four 10, la température de la pierre s'élève graduellement et, pendant qu'elle traverse les différentes chambres d'échange de chaleur délimitées par les cloisons 46 et le revêtement de l'enveloppe; la pierre est amenée à une témpérature de calcination et une grande partie de l'anhydride carbonique s'échappe.
La calcination de la pierre est terminée dans l'extrémité inférieure du four, qui ne présente aucune obstruction et d'où le produit sort à une température d'environ 12000C ou davantage, pour tomber dans le puits de trempage 26.
On considère que quatre chambres conviennent pour la section
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d'échange de chaleur du four, dans la plupart des cas, mais l'incorporation d'une autre rangée de tuyaux et de deux autres cloisons radiales, toutes les cloisons étant également espacées angulairement dans l'enveloppe, détermine- rait deux chambres supplémentaires. Lorsqu'une rangée de tuyaux comporte un tuyau qui s'étend au-delà du dernier tuyau de l'autre rangée, la cloison qui est formée sur lui peut dépasser un peu la cloison de ce dernier tuyau.
Cependant, ceci est sans importance et n'influe pas sur l'amenée convenable des pierres en provenance de l'extrémité d'entrée du four dans les chambres respectives utilisées pour former les cloisons, celles-ci pouvant être en spirale au lieu d'être rectilignes comme représenté, en provoquant ainsi une agitation plus grande des gaz chauds dans la section d'échange de chaleur et dans la partie du four qui est située vers l'extrémité fixe que s'il en était autrement. On peut faire tourner chaque rangée de tuyaux d'un quart de tour dans un sens ou dans l'autre, par exemple en décalant convenablement les trous pratiqués dans l'enveloppe pour chaque rangée.
On augmente le temps de séjour de la'matière dans la section d'échange de chaleur en faisant tourner les cloisons dans le sens de rotation du four, une rotation d' un quart de tour ou un peu moins convenant pour accroître la durée d'échange de chaleur et pour agiter les gaz de chauffage.
Bien que ce ne soit pas représenté sur les dessins, on utilise de préférence des moyens de réglage de type connu, sensibles aux variations de température de l'air qui sort des tuyaux pour augmenter et diminuer la quantité d'air débité par le ventilateur 76 dans les tuyaux, afin d'assurer une protection contre la surchauffé. Par exemple, on peut disposer un thermostat dans l'air qui sort d'un ou plusieurs tuyaux pour augmenter ou dimi- nuer la vitesse du moteur 78 ou la quantité d'air atmosphérique admis dans le ventilateur 76.