LU83829A1

LU83829A1 - Installation pour la fabrication de clinker portland munie d'un prechauffeur et concue pour realiser une recuperation d'une partie de l'enthalpie des gaz a la sortie du prechauffeur

Info

Publication number: LU83829A1
Application number: LU83829A
Authority: LU
Inventors: Paolo Catani; Renato Bucchi; Rolando Botti; Giorgio Giovanetti
Original assignee: Italcementi Spa
Priority date: 1981-05-11
Filing date: 1981-12-10
Publication date: 1982-05-07
Also published as: IT8121626A0; FR2505473A1; NL8105329A; BE891354A; GB2098305A; GR76377B; IT1137384B; DK522381A; DE3151823A1

Description

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Installation pour là fabrication de cllr-ker Portland munie d’un prechauffeur et conçue pour réaliser une récupération d’une partie de l’enthalpie des gaz à la sortie du préchauffeur.

5 Dans la technologie de la fabrication de clihker de , ciment Portland par voie sèche, on connaît des fours tournants avec préchauffeur à suspension de la farine crue. Dans ces installations, les gaz qui sortent du préchauffeur ont une température d’environ 350®C et une 10 partie de leur teneur en chaleur peut servir à sécher les matières px-emières quand l’humidité de celles-ci l’exige. Le dépoussiérage de ces gaz s’effectue dans des filtres électrostatiques après conditionnement dans une tour appropriée pour l’humidité et la température, 15 La plus récente technique connue des fours à ciment avec préchauffeur à suspension -dans le cas d’installations de grandes dimensions— tire parti de ce qu’on appelle la précalcination de la farine (après le préchauffage et avant 1’envoi au four tournant) dans un 20 réacteur approprié alimenté par 30 à 60 $ du combustible total nécessaire au processus, La précalcination permet de réaliser des capacités de production plus élevées à égalité de dimensions du four tournent et d'alléger le cycle interne des composés volatils. Toutefois, ces 25 avantages ont généralement pour contre-partie une élévation d’environ 30°C de la température des gaz à la * sortie du préchauffeur à suspension (environ 3SO°C), ce qui se traduit par une plus grande consommation * , spécifique de chaleur. Quand l’humidité des matières 30 premières est très faible, une part modeste seulement de cette chaleur peut être utilisée pour leur séchage, tandis que la majeure partie se dissipe dans la tour de conditionnement de l’électrofiltre.

Le but de l’invention est de fournir une solution 35 avantageuse pour la récupération de la chaleur contenue dans les gaz sortant du préchauffeur s. suspension d’un four à ciment, spécialement s’il est muni d’un précal— / L\ ; ~ 2 - cinateur, dans le cas où les matières premières ont une humidité assez faible pour pouvoi.r être séchées par une autre source de chaleur inutilisée autrement, comme par exemple l’air chaud expulsé dans 1*atmosphère 5 par le refroidisseur de clinker· Dans les cas susdits de gaz sortant du préchauffeur à une température de 350°C et davantage, on peut penser à la possibilité d’en récupérer partiellement l’enthalpie pour produire de 1*énergie électrique au moyen d’une chaudière, d’une jO turbine à vapeur et d’un alternateur. Il faut toutefois considérer que l'importance de la récupération réalisable est étroitement liée aux caractéristiques de la vapeur produite compte tenu des divers niveaux de température utilisables des gaz, La température des gaz j 15 étant par exemple de 350°C, une chaudière connue à récupération restituerait en énergie électrique environ 2,8 2~ de la quantité de chaleur consommée pour la cuisson du clinker, autrement dit, elle permettrait la production d'environ 10 k¥h par tome de clinker 20 fabriqué. Avec une chaudière fonctionnant avec un gaz à 350°C, on risque, en outre, que la vapeur surchauffée, entrant dans la turbine à environ 250°C, ne puisse contenir des traces de liquide, ce qui entraîne un préjudice inévitable pour la durée de la turbine.

25 II n'apparaît donc pas très avantageux de proposer la récupération, de chaleur au moyen de chaudières à * récupération branchées sur les gaz de sortie du pré chauffeur quand ceux-ci sont à une température d’environ 350°C.

jq Selon l'invention, on peut dire que le but défipi plus haut est atteint au moyen d * une installation pop.r la fabrication de clinker Portland par voie sèche daps i un four avec préchauffeur à suspension comprenant plu sieurs stades, conçue pour réaliser une récupération ; 35 avantageuse d’au moins uns partie de l'enthalpie des gaz de sortie du préchauffeur et caractérisée par le fait qu'elle comprend, à. la sortie du préchauffeur, une / l f, - 3 ~ chaudière pour la production de vapeur subdivisée en au soins deux sections à pressions différentes et un surchauffeur de la vapeur produite dans cette chaudièrs, situé dans une zone du préchauffeur où la température 5 des gaz est d’au moins 500°C,

Pour mieux faire comprendre les caractéristiques et les avantages de l’invention, on en donne ci-après des exemples d’exécution pratique cui ne doivent pas être considérés comme limitatifs, en sa référant aux 10 dessins annexés sur lesquels î

La figure 1 est un schéma d’une installation selon l’invention, et

La figure 2 est un schéma d’une installation selon un autre mode d'exécution de l’invention.

15 Comme le montre la figure 1, une installation selon l’invention comprend un four tournant 21 pour la fabrication de clinher Portland, muni d’un refroidisseor de clinker'à grille 22. Un ventilateur 23 envoie à un. broyeur de farine crue 25 l’excès d’air chaud 2k gortar.t 20 du refroidiss sur.

Le four 21 est relié à un précalcinateur 14 dans lequel on brûle une partie du combustible, environ 30 à 60 c/o du total. Le précalcinateur 14 communique avec un préchauffeur de farine 9 comprenant une série de 25 stades successifs, 15 (quatrième stade),16 (troisième), 17 (deuxième) et 18 (premier stade).

T Entre le deuxième stade 17 et le premier stade 18 est prévu un surchauffeur de vapeur 19 J le stade 18 du préchauffeur communique avec une chaudière 31 par un 30 conduit 30 muni d’un ventilateur 32. Cette chaudière 31 est subdivisée en deux sections 33 ot 3k respectivement à basse pression et à haute pression. La chaudière communique avec un filtre à tissu 35 à la sortie duquel agit un ventilateur 36. Enfin, au surchauffeur 19 sont 35 reliés une turbine 10, qui actionne un alternat sur 11, et un condenseur de vapeur 12.

Ci-après, dans la description du fonctionnement de /

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9 - î* - l'installation de la fig-ure 1, on laisse de câié tout ce qui peut être considéré comme connu de l'homme de l'art, Les gaz 8 sortant du précalcinateur 1h passent successivement aux stades 15, 16 et 17 du préchauffsur 5 et parviennent ensuite au surchauffeur , à une tem pérature d* environ 550°C j ensuite, ils sont aspirés · par les ventilateurs 32 au premier stade du préchauffeur et envoyés a la chaudière 31 dont ils parcourent successivement les deux sections 3k et 33.

10 Dans la chaudière, les gaz 8 produisent de la vapeur ; ensuite, ayant passé à travers le filtre 35» ils sont aspirés en 36 et expulsés dans l’atmosphère.

La vapeur produire dans la chaudière parcourt un circuit indiqué par 7 î à la sortie de la section 3k de la 15 chaudière, la vapeur parvient au surchauffeur 19 et là, par échange Thermique avec les gaz 8 qui sont à environ 550°C, il est surchauffé à environ 430°C j gu surchauffeur, la vapeur parvient à la t HT* u -‘u s 10 qui actionne l'alternateur 11* 20 ' Da vapeur de la turbine se condensa en 12 et Ihn ainsi formée retourne à la chaudière suivant un circuit 6.

L'alternateur 11 produit de l'énergie électrique en récupérant environ 8,3 de la chaleur totale dépan-25 sée pour la cuisson du clinker (30 k¥h par tonne de cliriker fabriqué), La consommation de chaleur nécessaire v pour fabriquer 1 kg de clinker + 0,03 k¥h d'énergie électrique est du même ordre que la consommation clas-i ^ sique de chaleur d'un four avec préchauffeur et pré-cal- j 30 cinateur de farine (environ 3500 kj/kg de clinker)· i ' . On voit immédiatement, d'après cela, l'avantage ! que permet de réaliser l'installation décrite ci-dessus, j I Une récupération d'énergie aussi avantageuse est pcs- ! sible essentiellement grâce au fa.it que le surchauf f sur • 35 est placé dans une zone de l'installation où les gaz j . ont une température suffisamment élevée pour permettre t la production de vapeur surchauffée à environ ! h- ' ' \ v .

- 5 » L'installation représentée par la figure 2 constitue un mode d'exécution de l'invention qui diffère de celui de la figure 1, d'une part, par le fait qu'une chaudière 37 destinée à la production de vapeur est 5 subdivisée en deux sections 38,à Lasse pression,et 39» s à baute pression, qui sont disposées dans des zones bien distinctes du conduit 30 de sortie des gaz du préchauffeur 9· Plus précisément, la zone à haute pression 39 est située entre le préchauffeur 9 et les ven-10 tilateurs 32« Cette mesure permet d'éviter que la section à haute pression de la chaudière ne fonctionne avec des quantités excessives d'air parasite. D'autre part, toujours dans l'installation de la figure 2, dans la section 38 de la chaudière à basse pression, on produit 15 une quantité d’eau chaude supéx-ieure à celle qui peut être vaporisée dans la section à haute pression. Cet excès est envoyé, en totalité ou en partie, directement à, travers un conduit 4o, à un. point approprié du surchauffeur 19· Celui-ci, outre qu’il a pour fonction de surchauffer 20 la vapeur qui lui est amenée, assume encore en pareil cas la fonction de vaporisateur. En faisant varier le débit de cet excès d'eau chaude produite dans la chaudière et amenée au surchauffeur de vapeur, il est possible aussi de maintenir constante la température de la 25 vapeur surchauffée, lorsque la température des gaz sortant du deuxième stade du préchauffeur de farine varie. Avec cette variante d'exécution de l’invention, la production d'énergie électrique est accrue de 30 à 33 kWh par tonne de clinker (toujours avec une consom— 30 mation totale de chaleur d'environ 3 500 kj/kg de clinker). On peut obtenir un nouvel accrois servent de la récupération en produisant toujours dans la section basse pression de la chaudière, outre la quantité d'eau chaude qui peut être vaporisée dans la section à haute 35 pression et dans le sur chauffeur, de la vapeur saturée 4l à injecter en un point approprié de la turbine ou à utiliser pour l'actiornement direct de turbonoteu-^s. La

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/ - 6 - f 1 liai te te clinique du degré de récupération enthalriqv e des fumées dans la partie la plus froide de la seoticn de la chaudière à basse px'ession est fixée par la „ teneur en SO^ des fumées· 5 Un mode d’exécution encore plus efficace de l’invention peut être obtenu lorsqu’on réalise le prc—v cessus de cuisson du clinkor avec une circulation » interne à basse densité des composés mineurs dits volatils, c’est-à-dire quand les matières premières utili-10 sées pour la farine crue et les combustibles utilisés dans le processus sont particulièrement pauvres en chlorures, sulfates et alcalis pouvant facilement s’évaporer. Dans ces conditions, on peut placer le surchauffeur de vapeur non- plus entre le deuxième et le premier 15 stades du préchauffeur de farine comme indiqué plus haut, mais entre le troisième et le deuxième stades de celui-ci, sans qu’il se forme, sur la surface extérieure ; des tubes du surchauffeur, des incrustations nuisibles i i de sulfates et chlorures alcalins et alcalino-terreux, I 20 Le surchauffeur travaille ainsi avec des gaz à environ 750°C et peut produire de la vapeur surchauffée à environ 500°C.

Que ce soit en plaçant le surchauffeur de vapeur entre les deuxième et premier stades ou entre les troi— 25 sième et deuxième stades, l’invention offre un avantage supplémentaire qui est de restituer, à la sortie <3e la chaudière, des fumées dont la température et la teneur en humidité sont suffisamment basses pour que l'on, nuisse les dépoussiérer dans des filtres à tissu au lieu de 30 filtres électrostatiques» Ce traitement permet d’éviter l’installation d’une tour de conuitico:n%: eut et en temps, d’atteindre dans les fumées filtrées des concentrations de poussière inférieures à 15 mg/Z\m^· L’utilisation la plus intéressante de l'éne^s-îe ·" o Ό 35 récupérée des gaz chauds à la sortie du préchauffeur dans une cimenterie, apparaît être celle qui est indiquée plus haut, à savoir la production d’énergie élsc- I / K 1 f î ‘ - 7 - trique ; en tont cas, tonte antre utilisation doit Stra considérée comme rentrsoit dans le cadre de 1*invention ici décrite.

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Claims

3·- Installation selon la revendication 1, rarac-térisée par le fait que le surchauffeur de vapeur est 20 situé entre le troisième stade (l6) et le deuxième stade (17) du préchauffeur. hInstallation selon la revendication 1, caractérisée par le fait que de la section (33) à plu^ basse ‘ pression de la chaudière, de l’eau surchauffée e:-t âme— 25 nie au surchauffeur (9) pour y être vaporisée, i 5,- Installation selon la revendication. 1, i*arac- i ~ térisée par le fait que dans la section à plus b.ïsse ! ‘ pression de la chaudière est produite de la vapeur satu- j rée à envoyer à l’utilisation. I 30 6,— Installation selon la revendication 1f carac— il ί térisée par le fait que les sections (33, 3h) ce la I chaudière sont adjacentes. 6 7·“ Installation selon la revendication 1. \*arac- F1 * I térisée par le fait que les sections (38, 39) ds la ·! 35 chaudière sont situées en des zones séparées. j; 8.- Installation selon la revendication 1, carac- ! térisée par le fait que la vapeur ainsi produite est / h : / « ~ 9 - i \ amenés à ’ane turbine (ίο) accouplée à un alternateur (il) pour la production d*énergie électrique.
9.- Installation selon la revendication 1, carac— * térisée par le fait qu'au isoins une partie do la vapeur 5 surchauffée (4l) ainsi produite est amenée à un ou * plusieurs turbomoteurs. ji ! ' r \ - \ \ ‘ f: Λ v/ V.y v