<Desc/Clms Page number 1>
Appareil d'échange de chaleur direct entre un produit en petics grains et un gaz .
L'invention concerne un appareil d'échange de chaleur direct entre un produit en petits grains et un gaz, en particulier pour préchauffer délafarine brute'de ciment au moyen des gaz de combustion d'un four-tubulaire rotatif,
On connaît déjà un appareil pour préchauffer de la farine brute de ciment qui se compose de plusieurs séparateurs de poussière, de préférence de cyclones, reliés par des conduits d'évacuation de gaz.
Les cyclones sont disposés de façon Que ,Les gaz de combustion chauds d'un four tubulaire rotatif soient aspirés par une soufflante dans les différents cyclones successifs et que le conduit d'évacuation de poussière de chaque cyclone, à l'exception du premier - vu dans le sens du passage du courant gazeux -
<Desc/Clms Page number 2>
débouche dans le conduit d'évacuation des gaz de combustion tenant au cyclone en amont côté . gaz, tandis que le conduit c éva- euation de poussière du premier cyclone débouche directemer; dans le four tubulaire rotatif. De plus, le conduit d'évacuatio des gaz de combustion reliant deux cyclones est pouvu d'un appareil pour introduire la farine brute de ciment.
Lors de son passage par les cyclones formant chaque zone de traitement, la farine brute de ciment est mise en contact avec des gaz de plus en plus chauds et elle atteint dons une température élevée. Cet appareil connu permetainsi, moyennant une très faible dépense enéquipement et en main-d'oeuvre, un préchauffage efficace, en mène temps qu'une, désacidification partielle (.calcination) de la farine brute de ciment, si bien que la chaleur des combustibles employés est utilisée de façon économique.
Suivant l'invention, dans un appareil du type précité pour échange direct de chaleur entre un produit en petits grains et un gaz, comportant plusieurs étages de traitement reliés par des conduits d'évacuation de gaz, appareil dans lequel le produit est séparé du gaz à chaque étage et est ensuite introduit dans l'étage en amont côté gaz, il est prévu que chaque étage de traitement se compose de deux ou plusieurs cyclones superposés de façon que tout cyclone supérieur soit à sa base en libre communication avec le cyclone inférieur suivant, que les cyclones sont chacun raccordés à une ramification des.
conduits d'évacuation de gaz et que le conduit d'évacuation de poussière de chaque cy- clone inférieur débouche dans la ramification menant au cyclone supérieur de l'étage de traitement en amont côté gaz. De cette manière, on obtient un échange de chaleur particulièrement bon entre le produit en petims grains et le gaz.
Lorsqu'il s'agit en particulier du préchauffage de farine brute de ciment au moyen des gaz de combustion d'un four tubulaire rotatif, l'invention prévoit en outre que le cyclone inférieur du premier étage de traitement - vu dans le sens du passage du
<Desc/Clms Page number 3>
gaz - soit pourvu de deux conduits d'évacuation de poussière dont l'un débouche à sa partie inférieure dans le conduit d'éva- cuation de gaz de combustion du four tubulaire rotatif menant au premier étage de traitement , l'autre débouchant directement dans le four tubulaire.
De cette manière, une partie de la farine brute de ciment complètement chauffée est constamment introduite par l'un des conduits d'évacuation de poussière dans le conduit d'é- vacuation de gaz de combustion du four tubulaire rotatif menant au premier étage de traitement et elle est mise en contact avec les gaz de combustion frais du four. Ainsi, pendant l'opération de chauffage, on réalise une désacidification très importante de la farine brute de ciment.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de l'examen du dessin an axé, qui représente un exem- ple d'exécution de l'appareil tel qu'il est utilisé de préférence pour la cuisson de la farine brute de ciment.
Dans l'exemple d'exécution illustré, la cuisson complè- te dé la farine brute de ciment en clincker de ciment s'effectue dans un four tubulaire rotatif 1, conformé de façon connue. Les gaz chauds quittent le four tubulaire 1 à une température de 1000 C par exemple, par un conduit d'évacuation des gaz de.combustion
2. Celui-ci se bifurque à son extrémité supérieure en deux conduits
3 et 4, qui débouchent dans les cyclones respectifs 5 et 6. Ces deux cyclones forment ensemble un étage de traitement (étage de chauffage) et ils sont superposés de telle façon que le cyclone supérieur 5 se termine dans la partie supérieure du cyclone in- férieur 6 et communique librement avec celui-ci.
Le conduit d'éva- cuation des gaz de combustion 7 de l'étage de chauffage décrit se bifurque à sa partie supérieure également en deux conduits secondaires 8 et 9, qui, à leur tour, mènent aux cyclones respec- tifs 10 et 11. Ces deux cyclones également forment ensemble un étage de chauffage et sont disposés de façon que le cyclone supé- rieur 10 aboutisse par sa partie tronconique dans la partie supé-
<Desc/Clms Page number 4>
périeure du cyclone 11. Le conduit d'évacuation des gaz de combustion 12 de cet étage de chauffage est avantageusement raccordé via un dispositif de dépoussiérage non représenté, au, coté aspiration d'une soufflante 13'.
Le conduit d'évacuation de la poussière 14 du cyclone 11 débouche dans la ramification 3, menant au cyclone supérieur 5 de l'étage de chauffage prévu en amont du côté gaz. Le conduit d'évacuation de poussière 35 du cyclone inférieur 6 du premier étage de chauffage - vu dans le sens du courant de gaz (flèche 16) mène directement au four tubulaire rotatif 1. Le conduit d'évacuation de poussière 15 présente une ramification 17, qui débouche dans le conduit d'évacuation desgaz de combustion 2 et ce, avantageusement au voisinage de sonorigine. A la bifurcation des deux conduits 15 et 17, il est prévu un clapet réparti teur 18, dont l'inclinaison peut être réglée de l'extérieur au moyen d'une manette 19.
La ramification 8 du conduit d'évacuation des gaz de combustion 7 est pourvue d'un dispositif permettant d'introduire la farine brute de ciment. Ce dispositif se compose d'une trémie 21, dans laquelle la farine brute est introduite par exemple au moyen d'un transporteur à godets, non représenté. A la trémie est raccordé un conduit 22, qui débouche dans la ramification S.
Le conduit 22 s'interrompt avantageusement au-dessus de l'entrée dans la ramification 8 et est taillé en biseau. A la face oblique du conduit s'applique un clapet oscillant, 23, contenu dans un boîtier et chargé pour sa fermeture par un contrepoids 24. Le contrepoids est réglé de façon que la farine brute de ciment s'amasse dans le conduit 22 jusqu'à un certain niveau sur le clapet 23.
On obtient ainsi une bonne séparation de la matière par rapport au passage du gaz dans le conduit 22. Le clapet ne s'ouvre que lorsque le poids de la farine brute amassée domine le moment de ; fermeture. A partir de ce moment, il s'écoule toujours par-dessus le bord du clapet une quantité de farine brute égale à celle qui
<Desc/Clms Page number 5>
arrive au conduit 22, eh provenance de la trémie 21. Des clapets oscillants correspondants 25 et 26 sont également prévus dans les conduits d'évacuation de poussière 14 et 15
Sous l'effet de la soufflante 13, les gaz de combustion chauds sortant du four tubulaire rotatif 1 et arrivant dans le conduit d'évacuation de gaz 2 sont aspirés approximativement pour moitié par les ramifications 3 et 4 dans les cyclones 5 et 6.
Dans ceux-ci, il est imposé aux courants partiels de gaz un mouvement de rotation à une vitesse telle qu'ils se déplacent tout d'abord, comme l'indique le dessin, en un tourbillon externe descendant, pour s'élever ensuite en un tourbillon central. Le courant ga- zeux partiel sortant du cyclone 6 en un tourbillon central se mé- lange donc dans le cyclone 5 au tourbillon central du courant gazeux partiel traversant ce cvlone. Les gaz ainsi réunis arri- vent enfin dans le conduit d'évacuation de gaz de combustion 7 et en sortent en des courants partiels approximativement équiva- lents par les ramifications 8 ou 9, pour atteindre lescycloneslO et 11. Ces deux cyclones sont également parcourus,de la manière décrite, par les deux courants gazeux partiels.
Les gaz réunis dans le cyclone 10 quittent celui-ci par le conduit d'évacuation de gaz de combustion 12 et sont alors rejeté à l'air libre par la soufflante 13.
La farine brute de ciment amenée à l'appareil à partir de la trémie d'alimentation 21 est entraînée dans le cyclone 10, immédiatement après avoir quitté le conduit 22, par le courant partiel de gaz de combustion chauds, qui traverse la ramification
8. Sur ce trajet et dans le cyclone même, il s'opère un bon échan- ge de chaleur entre le gaz et la farine brute de ciment. La farine brute de ciment se trouvant dans le cyclone 10, qui est chassée vers l'extérieur sous l'effet de la force centrifuge, descend le long de la paroi interne du cyclone et arrive enfin, finement répar- tie,dans le cyclone 11.
Dans celui-ci, elle est saisie par le courant gazeux partiel qui pénètre par la ramification 9 dans le
<Desc/Clms Page number 6>
cyclone 11 et, étant donné la force centrifuge, elle est centrifugée vers l'extérieur, et transversalement par le courant gazeux par- fiel. A ce moment, il se produit encore un bon échange de chaleur entre le gaz et la farine brute de ciment. La farine brute de ciment précipitée dans le cyclone 11 arrive enfin par le conduit d'évacuation de poussière 14 dans la ramification 3 et est entrai. née vers le cyclone 5 par le courant partiel traversant le conduit3.La farine brute de ciment précipitée dans ce cyclone arrive alors dans le cyclone 6, dans lequel elle est encore exposée au courant gazeux partiel provenant de la ramification 4.
Comme l'indique la description qui précède, la farine brute de cimenta contrairement à ce qui se passe dans les systèmespréchauffeurs à cyclonesemployés jusqu'ici, entre successivement en contact,à chaque étage de traitement, avec deux courants gazeux.
Ceci présente l'avantage que la farine brute de ciment est exposée au gaz chaud dans le cyclone inférieur de chaque étage de traitement. De cette manière, la chaleur des gaz chauds sortant du four est utilisée de façon particulièrement efficace pour le préchauffage et la désacidification préalable de la farine brute de ciment.
On peut, tan t expérimentalement que par le calcul, établir que, dans le système décrit, la chaleur des gaz sortant par la conduite 12 de l'étage supérieur est dans l'ensemble sensiblement moins importante que ce n'était le cas dans les systèmes préchauffeurs à cyclone s connus comportant deux étages de traitement successifs. Suivant l'invention, on peut donc travailler avec un nombre d'étages de traitement inférieur à celui des systèmesà cyclonescon- nus. Outre que la chaleur est utilisée de façon sensiblement plus intéressante, on bénéficie encore d'un autre avantage, en ce sens qu'on peut donner à l'appareil préchauffeur une hauteur nette- ment moins importante que ce n'était le cas précédemment.
La farine brute de ciment sortant du cyclone inférieur 6 de l'étage de traitement inférieur, c'est-à-dire de l'étage le plus proche du four tubulaire rotatif, est divisée, dans le conduit
<Desc/Clms Page number 7>
d'évacuation de poussière 15, par le clapet 13, en deux courants partiels dont l'un poursuit son trajet dans le four tubulaire 1 tandis que l'autre est amené dans le conduit 2 par le conduit de ramification 17' Dans le conduit 2, la farine brute de ciment ar- rive, bien répartie, dans les gaz de combustion provenant du four tubulaire et elle est entraînée par eux, Dans la partie supérieure du conduit 2, les gaz du four se répartissent, avec la farine brute de ciment ramenée, qui se trouve en suspension, de la manière décrite plus haut,
dans les conduits de ramification
3 et 4 et est transportée par ces conduits dans les cyclones $ et 6. Une partie de la farine brute de ciment sortant du cyclone
6 parcourt ainsi un circuit permanent par le conduit 17, le conduit
2, les ramifications 3 et 4 et les cyclones 5 et 6. De plus, pour entretenir l'état d'équilibre, le églage approprié du clapet .
18 permet toujours le passage par le conduit 15, dans le four tubu- . laire 1 d'une quantité de farine brute de ciment égale à le quan- tité de farine brute fraîche qui est amenée à l'appareil de chauf- fage par le conduit 22. En déplaçant le clapet ,on peut donc toujours régler dans de larges limites le rapport entre la ouantité de farine brute amenée dans le. circuit et la quantité d'alimentation.'
La farine brute de ciment remise en circuit par le conduit 2, qui est chauffée approximativement à 800 C, a déjà la .température de calcnation nécessaire. Par conséquent, la tempéra- ture n'est pratiquement plus augmentée dans le conduit 2.
La cha- leur sensible des gaz de combustion les plus chauds est donc surtout mise à profit pour la désacidification de la farine brute dans la région du conduit 2 qui s'étend de l'entrée du conduitl7 jusqu'à ' l'entrée du conduit d'évacuation de poussière 14. A chaque passage par la zone précitée, une quantité considérable d'acide carbonique est donc retirée de la farine brute de ciment. De cette manière, la farine brute de ciment est toujours désacidifiée dans une grande mesure déjà lors de son arrivée dans le four tubulaire rotatif.
<Desc/Clms Page number 8>
Il n'est pas indispensable de prévoir deux étages de préchauffage du type décrit pour l'appareil conforme à l'invention, Dans certains cas, il est possible de n'en prévoir qu'un seul.
Par ailleurs, pour obtenir une très bonne utilisation do la chaleur des gaz de combustion, il peut être avantageux de prévoir plus de deux étages préchauffeurs, par exemple trois. Il est égale- ment possible de réaliser l'étage préchauffeur, de façon qu'il se compose de plus de deux cyclones superposés, par exemple de trois cyclones, de façon que chaque cyclone supérieur se trouve par sa partie inférieure en libre communication avec le cyclone inférieur suivant.
Il convient enfin d'ajouter que l'appareil faisant l'objet de l'invention n'est pas uniquement réservé au préchauffage de farine brute de ciment ou d'autres matières céramiques du même genre mais qu'il sera avantageusement utilisa partout ou il conviendra d'obtenir un échange de chaleur entre une matière en petits grains et un gaz. Cet échange, de chaleur peut également s'opérer en vue du refroidissement d'un produit chaud au moyen d'un agent de refroidissement gazeux, par exemple de l'air.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.