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La présente invention concerne un procédé de refroidissement par l'air de matériaux en vrac, de préférence le clinker de ciment ou la chaux vive sortant d'un four, de préférence du type rotatif. D'autres matériaux en vrac, tels que le minerai de fer et l'oxyde d'aluminium peuvent aussi être refroidis par le procédé suivant l'invention.
Suivant un procédé connu, on refroidit par l'air les produits du type précité, en partie pour les refroidir à une température appropriée avant de les emmagasiner ou de leur faire subir un traitement ultérieur, et en partie pour utiliser la chaleur qu'ils contiennent et qui autrement serait perdue en s'échappant dans l'atmosphère environnante.
La solution évidente consiste à utiliser l'air de refroidissement chauffé à titre d'air secondaire et/ou primaire entretenant la combustion de la flamme de chauffage du four.
Mais on se heurte ici à la difficulté qui consiste en ce que la quantité d'air qui est généralement nécessaire pour refroidir à une tempéra- ture appropriée les produits cuits dans le four est supérieure à la quantité d'air qu'il faut introduire dans le four à titre d'air secondaire et/ou pri- maire.
Pour remédier à cet inconvénient, on laisse échapper dans l'atmosphè- re une certaine quantité de l'air servant au refroidissement, mais il en ré- sulte que la poussière entraînée par cet air peut se répandre aux alentours et que la chaleur peut être perdue,
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénients et l'on arrive à ce résultat en effectuant le refroidissement en deux étages compor- tant leurs intervalles de température respectifs et en utilisant une partie au moins de l'air servant au refroidissement dans le second étage du disposi- tif de refroidissement, c'est-à-dire celui dans lequel l'intervalle de température est le plus bas, pour refroidir le premier étage du dispositif de refroidissement dont l'intervalle de température est le plus élevé,
puis en le dirigeant à titre d'air secondaire dans le four, le reste de l'air de refroidissement, s'il existe étant introduit dans le four sous la forme d'air secondaire et/ou primaire n'ayant pas traversé le premier étage du disposi- tif de refroidissement.
Il existe des dispositifs de refroidissement connus dans lesquels le refroidissement s'effectue en deux étages ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus mais, suivant les procédés en usage jusqu'à présent, les deux courants d'air qui passent dans chacun des deux étages du dispositif de refroidissement sont parallèles, c'est-à-dire que de l'air froid est introduit dans les deux étages. L'air sortant du premier étage du dispositif de refroidissement est introduit dans le four principalement sous forme d'air secondaire, mais dans certains cas également sous forme d'air primaire, après avoir été chauffé par son passage à travers le dispositif de refroidissement, tandis que l'air sor- tant du second étage, le plus froid, s'échappe généralement dans l'atmosphère, ainsi qu'il a déjà été indiqué'.
Dans le procédé selon l'invention, les deux courants d'air circulent sensiblement en série, de sorte que chaque unité de volume du produit est traversée par à peu près la même quantité d'air de refroidissement que dans les procédés connus jusqu'à présent et que l'air de refroidissement ne s'échappe pas dans 1 'atmosphère. Il est vrai que l'effet de refroidissement est légèrement moindre, car l'air de refroidissement introduit dans le premier étage du dispositif de refroidissement n'est pas constitué par de l'air frais et froid mais par de l'air qui a subi un préchauffage en passant dans le second étage; on a constaté toutefois dans la pratique qu'on peut réaliser un refroidissement particulièrement efficace par le procédé suivant l'invention.
Ainsi qu'il a déjà été dit, l'air de refroidissement est obtenu suivant l'invention en refoulant de l'air atmosphérique par un ventilateur dans le second étage du dispositif de refroidissement.
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Suivant l'invention,, les deux étages du dispositif de refroidissement peuvent être de préférence séparés-, c'est-à-dire que le produit à refroidir ne passe pas directement du premier étage dans le second étage du dispositif de refroidissement mais est soumis à d'autres conditions en ce qui concerne la direction ou le mode d'avancement) l'agencements le procédé de refroidissement.; etc..; avant que le refroidissement s'effectue dans le se= cond étage.
Suivant l'inventions on effectue le refroidissement dans l'un des étages, de préférence le premier ou dans les deux, en faisant avancer le produit à refroidir sous la forme d'une couche reposant sur un support perméable à l'air et en faisant passer l'air de refroidissement à travers cette couche,, dans une direction perpendiculaire à la direction de l'aval cernent.
Le mode préféré de mise en oeuvre de l'invention peut être réalise comme suifs
Le refroidissement dans le premier et dans le second étages peut s'effectuer sur un transporteur sans fin, perméable aux gaz., et disposé horizontalement ou obliquement. Le refroidissement peut s'effectuer dans le premier étage) car exemple sur le brin supérieur du transporteur et le refroidis= sement dans le second étage sur le brin inférieur.
Plus spécialement, on peut appliquer le procédé suivant l'invention en effectuant le refroidissement dans le premier étage de telle sorte que le brin supérieur d'une chaîne transporteuse fait passer le produit à refroidir au-dessus d'un support immobile de refroidissement, perméable à l'air, le produit passant ensuite à travers le brin supérieur de la chaîne et arrivant sur le brin inférieur qui le transporte dans l'autre sens au-dessus d'un autre support immobile de refroidissement, perméable à l'airoù s'effectue le refroidissement du second étagea ioutefois, suivant l'invention; le procédé peut aussi être réalisé d'une autre manière qu'au moyen du transporteur précité.
Par exemple. si le four dans lequel s'effectue la cuisson est un four rotatifs le refroidissement du premier étage peut s'effectuer par exemple à l'intérieur du four lui-même, dans un prolongement de ce four au.=delà de la zone de cuisson, le prolongement de l'enveloppe du four étant construit d'une manière connue de façon à diriger radialement l'air de refroidissement à travers la surface recouverte à ce moment par le produit à refroidir, tandis que le refroidissement du second étage s'effectue en dehors de l'enveloppe du four dans un dispositif de refroidissement d'un type connu quelconque,, par exemple dans un dispositif de refroidissement tournant avec le four, et du type équipé avec des tubes de refroidissement disposés radialement autour de la bcucne du four.
L'invention est facile à comprendre d'après la description détail= lée qui en est donnée ci-après, avec les dessins ci-joints à l'appui qui représentent diverses fcrnes de réalisation de dispositifs de refroidissement convenant à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Sur ces dessins; la fige 1 est une coupe longitudinale d'un dispositif de refroi- dissement du type précitée la fig. 2 est une coupe longitudinale d'un autre dispositif de refroidissements la fig. 3 indique la manière dont le disposi tif de refroidisse- ment de la fig. 2 peut être réuni avec le four et diverses installations auxiliaires; la fige 4 est une coupe longitudinale d'une autre variante d'un
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dispositif de refroidissement convenant à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention et la fige 5 représente différentes coupes transversales de cette variante.
Suivant la fige 1, le numéro 1 désigne la bouche du four rotatif auquel le dispositif de refroidissement est réuni, 2 désigne le tube du brû- leur par lequel le combustible et l'air primaire de formation de la flamme sont introduits dans le four,.3 désigne une hotte entourant la bouche du four et fixée à la partie inférieur sur une enveloppe 4 entourant le dispositif de refroidissement proprement dit. Celui-ci consiste en une grille 5 en forme de chaîne horizontale, perméable à l'air, actionnée par un dispositif connu quelconque et supportée par des tambours 6 et 7.
Les matériaux à refroidir tombent de la bouche du four sur la grille en forme de chaîne qui les fait avancer entre le tambour 6 et le tambour 7 en même temps que l'air de refroi- dissement traverse les matériaux, jusqu'à ce que ceux ci, une fois refroidis, quittent l'autre extrémité du dispositif de refroidissement en passant par un tuyau 8.
L'air de refroidissement est refoulé dans le dispositif de refroi- dissement par un ventilateur (non représenté); l'air arrive par un orifice 9 et passe de haut en bas dans le second étage du dispositif de refroidissement à travers la couche de matériaux, Une paroi de séparation 10, dont la partie inférieure @@t élastique de façon à s'appliquer contre la couche de matériaux et à former ainsi un joint étanche, sépare le premier étage (du côté gauche) du second étage (du côté droit) du dispositif de refroidissement.
Ainsi qu'il ressort de la figure, l'air de refroidissement qui a passé dans le second étage, passe ensuite dans le premier de bas en haut puis pénètre dans le four sous forme d'air secondaire.
Il y a lieu de remarquer que si le dispositif de refroidissement décrit ci-dessus servait au refroidissement par les procédés connus, la quantité d'air de refroidissement passant à travers la couche serait la même.
L'air de refroidissement serait admis dans l'éspace situé au-dessous de la grille, d'où il passerait en deux courants parallèles dans le premier et le second étage respectivement, l'air de refroidissement du premier étage servant d'air secondaire, tandis que l'air de refroidissement du secpnd étage s'échapperait dans l'atmosphère par le tuyau 9. C'est justement cet échappement qui est évité par le procédé suivant l'invention.
Le dispositif de refroidissement de la fige 2 consiste aussi en une grille 5 en forme de chaîne, ou plutôt en une chaîne transporteuse suspendue sur deux tambours rotatifs 6 et 7 et entourée par une enveloppe 4. Le produit à refroidir tombe par une hotte 3 entourant la bouche d'un four rotatif (non représenté). Les intervalles entre les maillons séparés de la chaîne transporteuse sont assez larges pour que des morceaux, même assez gros, du matériau puissent la traverser.
Au-dessous du brin inférieur de la chaîne est disposée une chambre fermée 12 dans laquelle l'air de refroidissement peut être admis par un orifice 13 ; la chambre comporte à sa partie supérieur re, c'est-à-dire immédiatement au-dessous de la chaîne, une plaque de couverture perméable à l'air, sur laquelle la chaîne peut faire avancer le produit à refroidir, tandis qu'en même temps l'air de refroidissement est refoulé à travers le produit.
Une chambre fermée 14 est disposée de la même manière au-dessous du brin supérieur de la chaîne et l'air de refroidissement peut y être admis par un orifice 15. La partie supérieure de la chambre comporte une plaque de couverture perméable à l'air, remplissant la même fonction que celle dont il a été question à propos du brin inférieur de la chaîne.
Le produit à refroidir est transporté d'abord par le brin supérieur de la chaîne transporteuse de droite à gauche, en passant dans le premier
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étage du dispositif de refroidissement et, un instant avant d'arriver sur le tambour 6, il tombe sur le brin inférieur de la chaîne; étant donné que la plaque de couverture perméable à l'air ne se prolonge pas au-delà de ce tambourDans le second étage, le produit est transporté de gauche à droite de la même manière et quitte le dispositif de refroidissement par un tuyau 8.
L'air atmosphérique frais est introduit par l'orifice 13 dans la chambre 12 et traverse le second étage du dispositif de refroidissement de façon à arriver dans l'espace situé au-dessus du brin inférieur de la chaîne transporteuse. Un dispositif d'étanchéité élastique 16 empêche l'air de pé- nétrer dans la partie supérieure de l'enveloppe 4 et par conséquent l'air ne sort du dispositif de refroidissement que par un orifice 17 disposé audessus du tambour 7. La même quantité d'air, ou au moins une partie de cet air ayant passé dans un ventilateur et un cyclone décrits ci-après, est introduite par l'orifice 15 dans la chambre 14, puis traverse le premier étage du dispositif de refroidissement, et de la l'enveloppe 4 et la hotte 3, pour arriver dans le four rotatif dans lequel elle sert d'air secondaire.
Les matériaux dont les dimensions sont trop grandes pour leur permettre de passer à travers les intervalles entre les maillons de la chaîne passent par-dessus le tambour 6 et arrivent dans une chambre 11, d'où on peut les retirer de temps en temps en ouvrant le couvercle représenté sur le dessin.
La fig. 3 indique la manière dont le dispositif de refroidissement qui vient d'être décrit est réuni au four rotatifl et à diverses ins= lallations auxiliaires. Un ventilateur 18 refoule de l'air atmosphérique frais dans le dispositif de refroidissement par l'orifice 13. L'air ayant traversé le second étage et sortant par le tuyau 17 du dispositif de refroidissement est aspiré par un tuyau 19 dans un cyclone 20, dans lequel la poussière en- traînée par l'air se sépare.
La poussière passe par un tuyau 21 partant de la partie inférieure du cyclone et se réunit avec le produit refroidi qui sort du dispositif de refroidissement par le tuyau 8. L'air épuré est conduit par un tuyau 22 dans un ventilateur 23 qui le refoule par un tuyau 24 et par l'orifice 15 dans la chambre 14 située au-dessous du brin supérieur du dispositif de refroidissement. Un tuyau 25 part du tuyau 22. L'air sortant par- ce tuyau sert d'air primaire de formation de la flamme dans le four, c'est-à-dire qu'il arrive finalement dans le tube du brûleur 2. Pour simplifier en n'a représenté qu'une courte longueur de ce tuyau sur la figure.
On a ajouté le ventilateur 23,car le ventilateur 18 n'est pas susceptible de refouler l'air dans les deux étages du dispositif de refroidissement à une vitesse suffisante et le cyclone 20 a pour but d'éliminer la poussière contenue dans l'air de refroidissement et qui donnerait lieu à une forte usure du ventilateur 23.
Les figs. 4 et 5 représentent une forme de dispositif de refroidissement tout-à-fait différente,mais qui convient cependant à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Comme précédemment 1 désigne le four rotatif lui-même et 2 le tube de son brûleur. Mais l'enveloppe du four se prolonge au-delà de la zone de cuissons de façon à former un espace dans lequel est logée une grille 26 en forme de tambour dont la forme des éléments est choisie de façon à permettre à l'air de refroidissement de traverser librement les intervalles qui les séparent,une fois que le sens de rotation du four a été déterminée mais à empêcher le produit à refroidir de passer en sens inverse à travers les intervalles et d'arriver dans les espaces situés derrière eux.
L'enveloppe du four comporte encore un autre prolongement muni d'une série de tuyaux 27 dirigés radialement à partir de l'axe du four et communiquant avec certains tubes 28 du dispositif de refroidissements dans lesquels s'effectue le refroidissement du second étage. En d'autres termes, le produit à refroidir ayant quitté la zone de cuisson du four traverse
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d'abord le premier étage du dispositif de refroidissement formé par la grille
26, puis les tuyaux 27 et les tuyaux 28 du dispositif de refroidissement qui en forment le second étage.
Le four se raccorde à l'extrémité d'entrée de la matière première avec une cheminée et s'il y a lieu avec un ventilateur, de façon à faire naître dans le four un tirage provoquant l'aspiration de l'air de refroidissement nécessaire, lequel traverse les orifices ouverts 29 des tuyaux 28 du'dispositif de refroidissement, le produit refroidi sortant en même temps du dispositif de refroidissement par ces orifices. L'air de refroi- dissement préchauffé dans les tuyaux 27 est ainsi introduit dans la zone pro- longée du four et une portion de cet air passe de bas en haut dans le four à contre-courant avec le produit, sous l'effet du tirage de la cheminée, et sert d'air secondaire.
Au contraire, une autre partie de l'air est aspirée vers la gauche, à travers la bouche du four, dans une chambre immobile 30 puis, en sortant de cette chambre, elle traverse une ouverture 31 sous l'ac- tion d'un ventilateur (non représenté). Le même air, ou une partie de cet air, est refoulé par le même ventilateur à travers une ouverture 32 d'une chambre 33 montée à demeure comme la chambre 30 et s'ajustant exactement sur l'extrémité du four. La portion de cette chambre correspondant à la surface du four recouverte par le produit est percée d'une rangée d'orifices 34 qui communiquent par des canaux 35 avec les espaces situés derrière la grille 26.
Il résulte de cette forme de construction que , dans le premier étage du dispositif de refroidissement, l'air ne traverse que la portion de la grille recouverte à un moment quelconque par le produit et que l'effet de refroidissement ainsi obtenu est le même que celui qui a été décrit à propos des figs. 1 ,2 et 3, c'est-à-dire que l'air traverse perpendiculairement la couche en mouvement du produit. Dans le second étage du dispositif de refroidissement, l'air de refroidissement arrive à contre-courant en passant sur le produit. L'échange de chaleur dans le second étage peut être renforcé au moyen de chaînes ou éléments d'échange de chaleur analogues disposés dans les tuyaux 28 du dispositif de refroidissement.
Outre le ventilateur, on peut intercaler un cyclone dans le circuit extérieur entre les ouvertures 31 et 32, de la même manière et dans le même but que dans le cas de la fig. 3. On voit que, dans ce cas également, une partie de l'air de refroidissement utilisé dans le second étage passe dans le premier et également la totalité de l'air servant au refroidissement passe dans le four, dont le revêtement est désigné par 36.