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La présente invention se rapporte au refroidissement de matières qui ont été chauffées à haute température par grillage, calcination, et opérations analogues, et concerne plus particulièrement un nouvel appareil de refroidissement ser vant à refroidir des matières très chaudes qui ont été réduite
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à l'état granulaire ou pulvérulent par suite de leur brûlage.
- Les matières du genre auquel on se réfère comprennent l'alu- mine, la magnésie, le kieselguhr, etc., et comprennent aussi le ciment brûlé par le procédé appelé "fluo-solide", et atten.... du que tous les avantages de l'invention sont obtenus dans l'application de cette invention au refroidissement de l'alu- mine calcinée, on décrira ci-après à titre illustratif une forme d'appareil selon l'invention convenant à cet emploi.
Le refroidissement de l'alumine chaude brûlée dans un four rotatif a été réalisé communément jusqu'ici sur des re- froidisseurs rotatifs, et dans des refroidisseurs qui compren- nent des chambres refroidisseuses montées en disposition planétaire sur le four, près de son extrémité inférieure.
Dans ces refroidisseurs, le refroidissement est effectué par le passage d'air au contact de la matière, l'air qui a préle- vé la chaleur de la matière étant ensuite conduit dans le four pour participer à l'opération de combustion. L'alumine calcinée? une telle finesse qu'elle est facilement entraînée, dans le courant d'air réfrigérant, de sorte que lorsqu'on emploie des refroidisseurs du type rotatif et à chambre plané- taire, le four devient si poussiéreux qu'il est difficile de régler la combustion du combustible pour obtenir l'économie désirée. Un autre inconvénient de ces refroidisseurs est le coût élevé de l'installation et la perte de chaleur par radiation, et les refroidisseurs rotatifs sont/également coù- teux à entretenir et à faire fonctionner.
La présente invention se propose en conséquence de réaliser un nouvel appareil de refroidissement convenant au refroidissement de matières chaudes de grande finesse, et remédiant aux inconvénients des refroidisseurs antérieurs mentionnés ci-dessus. Dans le nouvel appareil, la matière
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sortant de la chambre ou four de brûlage est introduite dans un courant d'air et portée en suspension dans l'air jusqu'à un séparateur dans lequel la matière refroidie est séparée de l'air chauffé. Si on le désire, on peut refroidir davantage en introduisant la matière une seconde fois dans un courant d'air pour y être en suspension et pour s'y refroidir, ou bien la matière-provenant du séparateur peut être transférée à un refroidisseur du type à couche fluide à travers lequel on le fait passer.
Pour mieux comprendre l'invention, on se réfèrera aux dessins joints, dans lesquels :
La Fig. 1 est une élévation schématique d'une forme d'ap. pareil refroidisseur selon l'invention, employé avec un four rotatif.
Les Figs. 2 et 3 sont des élévations latérales schéma- tiques , avec parties arrachées, d'installations comprenant d'autres formes d'appareils refroidisseurs conformes à l'in- vention.
La Fig. 4 est une vue en perspective schématique d'une autre installation de four,dans laquelle on emploie l'appareil refroidisseur conforme à l'invention.
L'installation représentée à la Fig. 1 comprend un four rotatif 10 ayant une hotte 11 dans laquelle se prolonge l'ex- trémité inférieure de décharge du four, et un tuyau de brûleur 12 traverse la hotte 11 et pénètre dans l'extrémité du four.
La matière brûlée chaude sortant du four tombe dans un dispo- sitif séparateur 13 situé.au fond de la hotte, et ce dispositif est pourvu à son extrémité inférieure de chambres d'aération 14 convergentes et dirigées vers le bas, qui ont des cloisons intérieures poreuses et sont alimentées en air comprimé par
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des tuyaux 15. Une sortie 16 contenant ,une vanne rotative 17 sort du fond du dispositif entre les chambres d'aération, et un tuyau de trop-plein 18 sort du dispositif 13 au-dessus des chambres'd'aération.
Dans le fonctionnement du dispositif,. la matière brûlée granulaire ou pulvérulente entrant dans le dispositif est ren- due fluide par l'air qui s'y diffuse à travers lesparois po- reuses des chambres d'aération, tandis que les parties plus grosses, telles que des amas de particules et des morceaux du revêtement du four, tombent à travers la masse de matière fluide et passent par la sortie 16 d'où ils sont déchargés par la rotation de la vanne 17. La matière rendue fluide sort continuellement du dispositif 13 par le tuyau 18 .
Un séparateur cyclone 19 est monté près du four et a une entrée d'air à laquelle est connecté un tube 20. Le sépara, teur a une sortie d'air à son sommet et une sortie de solides dans son fond, cette sortie des matières solides étant pourvue d'un joint fluidisé. Dans ce but, le séparateur a un tuyau de sortie.21 qui entre dans une chambre 22 ayant un moyen pour aérer la matière qui y pénètre, et la chambre a un tuyau de sortie 23 à un niveau au-dessus de celui de l'extrémité infé- rieure du tube 21. Avec cette disposition, la chambre 22 contient au-dessus de l'extrémité inférieure du tuyau 21 une certaine quantité de matière qui empêche l'entrée de l'air at- mosphérique dans le séparateur.
Un tuyau 24 conduit de la sortie d'air du séparateur 19 à l'entrée d'air d'un second séparateur 25 muni d'une sortie de matières solides dans son fond. Un tuyau 25a partant de la sor tie conduit les matières qui s'accumulent dans le séparateur jusque dans le tuyau 20, et le tuyau 25a a un dispositif de
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décharge à.joint comprenant un volet à contrepoids à son extrémité inférieure. Le séparateur 25 comporte à son sommet une'sortie d'air reliée par un tuyau 25b à la prise d'air d'- entrée d'un ventilateur 27 dont là sortie est reliée par un tuyau 28 à la hotte Il . Le tuyau de trop-plein 18 du dispo- sitif séparateur 13 rentre dans le tuyau 24, de sorte que la matière provenant du dispositif est déchargée dans le courant d'air circulant du séparateur 19 au séparateur 25.
Dans le fonctionnement de l'installation représentée à la Fig.1, la matière granulaire ,ou pulvérulente/est libérée des constituants dont les dimensions 'sont trop grandes dans, le dispositif séparateur 13, et entre pour y être mise en suspension dans le courant d'air circulant, du/séparateur 19 au séparateur 25.
La matière est d'abord refroidie pendant qu'; elle est transportée en suspension dans le courant d'air circ- lant dans le tuyau 24 et aussi dans le séparateur 25, et la matière sortant de la sortie des matières solides du sépara- teur 25 est conduite par le tuyau 25a dans le courant d'air , < frais circulant dans le tuyau 20 jusqu'au séparateur 19,La matière est transportée en suspension dans le courant d'air et entre dans le séparateur 19, où les matières solides sont séparées de. l'air et déchargées par--le joint fluide à la sor- tie du séparateur. L'air circule depuis le séparateur 19 dans le tuyau 24 et, après être sorti du séparateur 25, passe dans le ventilateur et entre dans le four pour servir comme air secondaire de combustion.
Dans l'installation, la matière chaude granulaire ou pulvérulente est refroidie en deux étages pendant qu'elle est transportée en suspension dans l'aire et l'air utilisé pour.le refroidissement ,et chauffé au cours de .cette opération est utilisé dans le.four, de sorte'qu'on
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obtient une 'bonne récupération de chaleur. Si l'on veut, une partie de l'air déchargé par le ventilateur 27 peut être util sé dans le mélange de combustible et d'air primaire.
Dans l'installation représentée à la Fig. 2, la matière -brûlée chaude déchargée du four dans la hotte de four 29, entre dans la trémie 30 située au fond de la hotte et est conduite par un tuyau .21' contenant un clapet 32 à contre-poids dans un/caurant d'air atmosphérique circulant dans un tuyau élévatoire 33. Le tuyau remonte jusqu'à l'entrée dair d'un séparateur cyclone 34 ayant à son sommet une sortie d'air d'où part un tuyau 35. Le séparateur est muni dans son fond d'une sortie de matières solides d'où les matières solides sont con- duites par un tuyau 36 dans un transporteur 37 du type à canal pneumatique. Ce transporteur comprend une auge et un couvercle séparés par un diaphragme poreux, l'air étant envoyé dans l'auge sous le diaphragme par un tuyau 38.
La matière granu- laire ou pulvérulente sortie du tuyau 36 tombe sur le diaphrag me et est aérée par l'air diffusé dans la matière à travers , le diaphragme. Il en résulte que la matière devient fluide et s'écoule jusqu'à l'extrémité inférieure du diaphragme.
L'air.sortant du séparateur 34 est destiné à être utili sé pour la combustion dans le four, et pour réduire la quanti- té de poussière qu'il contient, le tuyau 35 conduit à l'entrée d'air d'un second séparateur cyclone 39 ou à un collecteur de poussière.
Les matières solides séparées dans le cyclone ou dans le collecteur de poussière 'sont conduites depuis la sor- tie des matières solides située dans leur fond,, par un tuyau 40, dans le transporteur 37 et l'air sortant du séparateur ou collecteur est conduit par'un tuyau!1 à la prise d'air d'un ventilateur 42.La sortie du ventilateur est reliée par un tuyau 43 à Une ' chambre entourant le tube du brûleur 45 qui
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traverse la hotte 29, et l'air est employé pour la combustion secondaire dans le four. Cependant, si l'on veut, une partie de l'air peut être prélevée du tuyau 43 et utilisée pour pro- duire le mélange de combustible et d'air primaire envoyé dans le tube du brûleur.
Un tuyau 46 conduit du tuyau 43 au tuyau élévatoire 33 au dessous de sa jonction avec le tuyau 31, et les tuyaux 43 et ,46. contiennent des registres 47,48 grâce auxquels on peut régler les quantités relatives d'air/circu- lant dans les deux tuyaux. L'adjonction du tuyau 46 permet de maintenir une vitesse à peu près constante dans le tuyau quand le four fonctionne à différentes capacités.
Les matières solides déchargées du séparateur 34 et du séparateur ou du collecteur de poussière 39 dans le transpor- teur pneumatique 37 sont conduites de l'extrémité inférieure de ce dernier par un tuyau 49 dàns un refroidisseur à couche fluide 50. Ce refroidisseur peut être du type représenté sur la Fig. 3, qui comprend une enveloppe 51 ayant une entrée de matière à travers son sommet, près d'une extrémité, et une sortie 52 de matière dans une paroi d'extrémité près du sommet. à l'extrémité opposée. Entre l'entrée et la sortie, la chambre est pourvue de plusieurs cloisons verticales 53 disposées de telle sorte que la matière entrant par l'entrée doive circu- ler le long d'une voie sinueuse avant d'atteindre la sortie.
Au fond,l'enveloppe contient une chambre d'aération 54. dont la paroi supérieure 55 est poreuse et dont la paroi inférieure 56 est pleine et imperméable. L'air est fourni à la chambre par un tuyau d'admission 57, et l'air sort à travers la paroi perméable 55 du sommet et rentre dans la matière contenue à l'intérieur de l'enveloppe pour aérer la matière et la/rendre fluide. Dans son trajet entre l'entrée et la sortie, la matière rendue fluide est refroidie par un milieu réfrigérant circu-
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lant dans une rangée de tubes 58 qui ont une forme sinueuse et sont disposés entre les cloisons à l'intérieur de l'enveloppe.
'Dans le fonctionnement de l'installation de la Fige 2, la matière brûlée chaude sortant du four entre dans le courant d'air circulant dans le tuyau élévateur 33 et est soumise à un premier stade de refroidissement pendant qu'elle est transpor- tée en suspension jusqu'au séparateur 34. Les matières solides ''séparées de l'air dans le séparateur entrent dans le transpor- teur à canal pneumatique 37 ainsi que la matière supplémentaire séparée du courant d'air dans le séparateur ou collecteur de poussière La matière circulant dans le transporteur entre dans le refroidisseur à couche fluide 50 où a lieu le second stade de refroidissement, et à la sortie du refroidis- Beur -50 par la sortie 50a, la température de la matière a été réduite à la valeur finale désirée.
Dans l'installation de la Fig. 3, la matière brûlée dé- chargée du fourneau dans la hotte 59 entre dans la trémie 60 d'ou elle est conduite par le tuyau 61 dans un dispositif sé- parateur 62. Ce dispositif comprend un réservoir 63 dont le fond est formé par des chambres d'aération 64 convergentes vers le bas et le dispositif a une sortie 65 partant des extrémités inférieures des chambres et contenant une vanne 66 , L'air est fourni aux chambres d'aération par un tuyau d ali- mentation 67 et le réservoir a un tuyau de trop-plein 68 qui en sort en un point situé au dessus du niveau de l'extrémité inférieure du tuyau 61.
Les constituants granulaires ou pulvé- rulents de la matière entrant dans le dispositif 62 sont/aérés et y deviennent fluides, et la matière rendue fluidé sort par un tuyau 68 tandis que les parties trop grosses tombent à travers la matière aérée et passent dans la sortie 65, d'où
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elles sont déchargées par la vanne 66.
La matière sortant du tuyau 68 est refroidie pendant qu'elle est maintenue en suspension dans un courant d'air, et dans ce bute le tuyau 68 est relié à un tuyau élévateur 69 qui reçoit l'air à son extrémité inférieure par un tuyau 70 relié à la sortie d'un ventilateur Il, La/matikre portée en .suspension et remontant dans le tuyau élévateur entre dans une chambre séparatrice 72 dont le fond est muni d'une sortie pour les matières solides, qui est reliée par un tuyau. 73 à un transporteur 74 à canal pneumatique de même construction et de même fonctionnement que le transporteur 37.
La chambre 72 a une sortie d'air reliée par un tuyau 75 à l'entrée d'un sépa- ,rateur cyclone 76 dont le fond est muni d'une sortie pour les matières solides, qui est reliée par un tuyau 77 au transpor- teur 74. Le séparateur 76 a une sortie d'air à son sommet reliée par un tuyau 78 à une chambre 79 entourant le tube 80 du brûleur entrant dans le four à travers la hotte 59, et l'aiy sortant du séparateur 76 et chauffé par son contact avec la matière chaude peut être utilisé dans/le four comme air primaire ou air secondaire de combustion. La matière sortant du trans- porteur 74 à son extrémité inférieure est conduite par un tuyau 81 à l'entrée de l'enveloppe 51 du refroidisseur à couche flui- de décrit précédemment, où la matière est soumise à un second stade de refroidissement.
Dans l'installation représentée à la Fig. 4, la matière déchargée du four 82 dans la hotte 83 entre dans une trémie 84 d'où plusieurs tuyaux 85 conduisent la matière dans des dispo- sitifs séparateurs respectifs 86 dont la construction et le fonctionnement sont-) semblables à ceux du dispositif séparateur 62. Chaque dispositif'86 a une trémie de fond 87 formée par des chambres d'aération alimentées d'air par les tuyaux 88, et
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une sortie 89 contenant une vanne tournante 90. Les sorties de matière' granulaire ou pulvérulente des dispositifs 86 sont reliées par des tuyaux respectifs 91 à des tuyaux élevas teurs 93 contenant des registres 94 et remontant depuis un collecteur 95 relié par un tuyau 96 à la sortie d'un ventila- teur 97.
Chaque tuyau élévateur 93 monte verticalement pour se terminer dans la chambre séparatrice 98, qui est semblable, à la chambre 72 et est munie à son extrémité inférieure d'une sortie pour les matières solides, reliée par un tuyau 99 à un transporteur 100 du type à canal pneumatique alimenté en air par un ventilateur 101. Chaque chambre 98 a une sortie ,d'air reliée par un tuyau 102 à l'entrée d'un séparateur cyclo- ne 103 dont le foin est muni d'une sortie pour les matières solides, reliée au transporteur 100 par un tuyau 104.Le som- met de chaque séparateur 103 est.muni d'une sortie d'air re- liée par un tuyau 105 à une chambre 106 entourant le tube ' du brûleur 107. ' qui traverse la hotte 83 pour rentrer dans le four.
La matière déchargée par le transporteur 100 est con- duite par des tuyaux 108 contenant des registres 109 dans des sections respectives d'un refroidisseur à couche fluide 110.
Chaque section du refroidisseur 110 peut être semblable au refroidisseur 50 et a une sortie 111 pour la matière refroi- die.
Dans le fonctionnement de l'installation de la Fig. 4, la matière brûlée déchargée du four est soumise à une sépara- tion dans l'un des séparateurs 86 et les parties plus grosses sont enlevées. La matière granulaire ou pulvérulente circule ensuite dans l'un d'es tuyaux 91 pour entrer dans le courant d'air circulant dans l'un des tuyaux élévateurs 93. La matière Convoyée en suspension dans les tuyaux élévateurs est soumise
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à un premier stade de refroidissement, et les matières solides sont séparées des courants d'air dans les chambres sépara- trices 98 et dans les séparateurs ou collecteurs de poussière 103 et transférées par transporteurs au/refrodisseur à couche fluide 110 où la matière est soumise au stade final de refroi- dissement.
L'air chauffé par contact avec la matière est en- voyé à la chambre 106 et peut passer de cette chambre dans le four pour être utilisé comme air secondaire de combustion, ou si l'on préfère, une partie de l'air peut être utilisée pour faire le mélange de combustible et d'air primaire.
Dans l'installation représentée à la Fig. 4, ainsi que dans celle de la Fig. 3, le ventilateur projette avec force l'air dans les tuyaux élévateurs au lieu d'aspirer l'air à travers le système, et cette disposition a l'avantage qu'aucune particule de poussière ne rentredans le ventilateur.
De même, dans l'installation de la Fig. 4 , l'un. quelconque des tuyaux élévateurs peut être mis hors de service dans le cas où le tuyau, le dispositif séparateur 86, la chambre séparatrice 98 ou le séparateur cyclone 103 associé à ce tuyau a besoin de réparations, et cette disposition offre l'avantage supplé- mentaire que le nombre de tuyaux élévateurs et l'équipement qui leur est associé en fonctionnement, peut varier suivant les variations de la capacité du four, Pour empêcher la cir- culation dans un tuyau élévateur 93, il suffit de couper l'alimentation d'air au dispositif séparateur 86 transmettent la matière au tuyau et la circulation de la matière peut être ainsi arrêtée sans utiliser de moyens mécaniques.
Un autre avantage de l'installation représentée à la Fig.4 est que les tuyaux élévateurs sont de plus petite dimension que les tuyaux uniques utilisés dans les autres installations décrites et l'on obtient un meilleur rendement du refroidissement par
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l'emploi de tuyaux plus petits.