Procédé de fabrication de clinker de ciment Portland
Le clinker de ciment Portland est habituellement produit dans une installation qui comprend un four rotatif dans lequel les matières premières sont successivement séchées, préchauffées, calcinées et cuites, et habituellement un dépoussiéreur, tel qu'un filtre électrostatique ou un filtre à sac, dans lequel les fumées du four rotatif sont débarrassées de la poussière en suspension, en partie pour empêcher cette poussière de polluer le milieu environnant et en partie pour récupérer au moins partiellement la poussière pour la production du ciment.
La température des gaz amenés dans le dépoussiéreur doit être relativement basse, sinon ce dépoussiéreur est endommagé. Lorsque la matière première est préparée par le procédé sec, on a l'habitude de coupler le four avec un dispositif de préchauffage dans lequel la matière première est chauffée par les gaz du four qui sont ainsi eux-mêmes refroidis.
La récupération de la poussière peut être effectuée en ramenant au moins une partie de la poussière précipitée dans le four rotatif.
Presque toutes les matières premières de ciment contiennent des composés de métaux alcalins, habituellement sous forme de sulfates et de carbonates, et des composés chlorés, et dans les stades de calcination et de cuisson dans le four, certains de ces constituants sont volatilisés et sont entraînés dans les fumées. Lorsque les gaz rencontrent la matière première en poudre plus froide dans le dispositif de préchauffage, les constituants volatilisés se condensent sur les particules de la poudre.
Une teneur élevée en alcalis et en chlore confère une tendance au bouchage à la poudre, et la teneur en alcali et en chlore peut devenir si élevée que la matière première chaude forme un gâteau sur les parois du dispositif de préchauffage.
L'une des manières de réduire la formation de gâteaux dans le préchauffeur consiste à faire passer une fraction des fumées par un conduit de dérivation par rapport au préchauffeur, ce qui empêche une fraction correspondante des composés de métaux alcalins et des chlorures d'entrer en contact avec la matière première dans le préchauffeur.
Cependant, ce procédé diminue la rentabilité de l'installation, étant donné qu'il y a une perte de chaleur par le courant dérivé.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de clinker de ciment Portland au four rotatif à partir de matières premières contenant des composés chlorés etlou des composés de métaux alcalins, avec dépoussiérage des fumées et préchauffage des matières premières par les fumées. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on dépoussière les fumées partiellement et continuellement avant de les utiliser pour le préchauffage des matières premières. Ainsi, la teneur en alcalis et en chlore du clinker résultant est automatiquement réduite sans qu'il y ait une diminution importante de la rentabilité de l'installation.
L'expérience montre qu'une partie de la poussière entraînée dans les gaz a tendance à précipiter après avoir quitté le four et qu'une fraction de celle-ci tombera à travers l'ouverture qui existe toujours entre le four et le conduit de gaz amenant au préchauffeur. Jusqu'à maintenant, la séparation d'une partie de la poussière a été considérée comme extrêmement indésirable et on a pris des mesures pour réintroduire cette poussière dans les gaz immédiatement, c'est-à-dire que la poussière n'a pas été éliminée. Le fait que l'on élimine de la poussière à ce point selon l'invention, au lieu de la remettre en suspension, est particulièrement avantageux étant donné que cette poussière est riche en alcalis et en chlore.
L'un des modes de mise en oeuvre de l'invention comprend de ce fait l'élimination de poussière à travers l'ouverture entre le four rotatif et le conduit de gaz.
Un autre mode de mise en oeuvre comprend l'élimination de la poussière à travers une ouverture dans le fond du conduit de gaz, lequel doit être façonné de manière correspondante dans ce but. La poussière peut naturellement être éliminée à la fois à travers l'orifice précité et à travers le fond du conduit de gaz de fumée.
L'invention est particulièrement intéressante lorsque le préchauffeur est du type cyclone à étages multiples.
Pour le meilleur échange de chaleur il est désirable d'amener la farine brute dans le tuyau d'alimentation de l'étage le plus bas du préchauffeur à cyclone, c'est-à-dire le conduit de gaz du four, à une faible distance de ce four. La farine brute entrera d'autant plus vite dans les gaz, les gaz deviendront d'autant plus froids et la quantité de poussière précipitée dans le conduit de gaz sera d'autant plus élevée que l'endroit d'introduction de la farine brute se trouve à un point plus bas dans le tuyau précité. La quantité éliminée lorsque les gaz quittent le four ou juste après qu'ils aient quitté le four doit être appropriée, mais on a trouvé qu'il est souvent suffisant d'éliminer uniquement une quantité relativement faible de poussière pour éliminer les phénomènes de bouchage, par exemple de 5 à 15 % de la quantité totale de la poussière quittant le four.
La poussière enlevée est avantageusement entraînée immédiatement et elle est refroidie pendant qu'elle est encore très chaude, bien que sa température dépende de la construction du four et du préchauffeur à cyclone, et particulièrement du nombre d'étages de ce dernier. Toute la poussière enlevée ou une partie de celle-ci peut être refroidie et transportée vers sa destination par mise en suspension dans un courant d'air froid qu'on fait ensuite passer dans un séparateur, par exemple un cyclone, dans lequel la poussière refroidie est séparée de l'air chauffé.
On peut ensuite faire passer cet air dans un dépoussiéreur, lequel est dans le type habituel d'installation de préférence le précipitateur dans lequel est précipitée la poussière provenant du courant gazeux principal.
De préférence, une partie de la poussière enlevée est éliminée et le restant est ramené dans le préchauffeur ou dans le four. Il est naturellement désirable d'éliminer une proportion de la poussière enlevée telle que la teneur en alcalis et en chlore dans la farine brute passant à travers le préchauffeur est maintenue si basse que la tendance au bouchage de la farine brute soit au moins sensiblement réduite.
Dans une installation comportant un préchauffeur à cyclone à plusieurs étages, la farine brute est habituellement introduite dans l'embouchure du four au moyen d'un dispositif d'alimentation, et dans la présente invention la partie de la poussière séparée qui n'est pas éliminée ou jetée peut être introduite avec la farine brute à travers le même dispositif. La nature du dispositif d'alimentation dépend du nombre d'étages du cyclone, du fait que lorsque ce nombre augmente et lorsque la farine brute est élevée à une température supérieure dans le préchauffeur, on peut raccourcir le four, et en conséquence les gaz qui le quittent sont plus chauds.
Pour un préchauffeur à un étage ou à deux étages par exemple, la farine brute peut être chauffée à environ 6500 C avant d'entrer dans le four et les gaz quittant le four peuvent se trouver à environ 9000 C, et dans ce cas le dispositif à travers lequel la farine brute est introduite peut être constitué par un tuyau en un métal résistant à la chaleur qui traverse le fond du conduit de gaz. Pour un nombre supérieur d'étages cependant, les gaz sont plus chauds; ainsi, pour un préchauffeur à quatre étages, la farine brute peut être à une température comprise entre 750 et 8500 C lorsqu'elle entre dans le four et les gaz quittant le four peuvent être à une température comprise entre 1100 et 13000 C. Pour une telle température gazeuse, on ne peut pas utiliser de tuyau métallique, mais le dispositif d'alimentation doit être dans ce cas en céramique ou en une autre matière réfractaire.
Des exemples de mise en oeuvre du procédé selon l'invention seront maintenant décrits plus en détail en se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels:
La fig. 1 représente une partie d'une installation de four rotatif selon l'invention.
La fig. 2 représente une partie d'une autre installation de ce genre.
La fig. 3 représente d'autres détails d'une installation complète selon l'invention.
La fig. 4 est une vue en coupe verticale d'une partie d'une autre installation.
Les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe suivant les lignes V-V et VI-VI de la fig. 4.
La fig. 1 montre l'extrémité supérieure d'un four rotatif 1 pour la fabrication de ciment par le procédé sec.
Les gaz chauds passent du four dans un conduit gazeux 2 et à partir de là dans un préchauffeur à cyclone à deux étages non représenté dans la fig. 1. I1 existe ici un intervalle ou orifice 3 entre le four rotatif 1 et le conduit de gaz 2, cet orifice étant entouré d'un joint 4 qui empêche l'aspiration d'air atmosphérique à travers l'orifice précité, vers l'intérieur du conduit de gaz 2. La farine brute préchauffée passe à travers un tuyau 5 métallique d'alimentation à partir du préchauffeur à cyclone dans le four rotatif.
Le combustible est brûlé à l'extrémité inférieure du four rotatif 1 et les produits de combustion gazeux chauds passent vers le haut à travers le four et par l'intervalle 3 et dans le conduit gazeux 2. La farine brute introduite à travers le tuyau 5 a été séchée et préchauffée et elle a été éventuellement calcinée dans une certaine mesure dans le préchauffeur à cyclone. A l'embouchure du four, la farine brute rencontre les gaz chauds, et la farine brute continue à être calcinée lorsqu'elle passe vers le bas du four, elle subit enfin un frittage avec obtention de briques vitrifiées ou de laitier de ciment dans la zone de cuisson, dans laquelle la température est d'environ 14500 C. Lorsque la farine brute s'approche de cette zone, les composés alcalins et de chlore qui y sont contenus sont volatilisés et sont entraînés vers le haut à travers le four, ensemble avec les gaz.
Lorsqu'ils s'approchent de l'extrémité supérieure relativement froide du four, ces composés se condensent de manière croissante et précipitent sur la farine plus froide sous forme de gouttelettes ou de particules solides et sont ainsi entraînés de nouveau vers le bas à travers le four. Ainsi, une circulation fermée des composés alcalins et de chlore est obtenue dans le four, mais ne produit pas d'ennuis de fonctionnement dans le four rotatif étant donné, comme cela est bien connu, que la farine brute n'adhère point à la paroi chaude du four. Entre-temps, d'autres particules de poussière contenant des alcalis et du chlore subsistent dans les gaz tandis que ceux-ci sont encore dans le four, et sont entraînées hors de celui-ci par ces gaz. Ce sont ces vapeurs et ces gouttelettes contenant des alcalis et du chlore qui produisent les difficultés mentionnées ci-dessus.
Lorsqu'elles entrent dans le préchauffeur à cyclone qui est relié au conduit de gaz 2, elles se déposent partiellement sur la farine brute plus froide et la souillent partiellement par des particules solides de poussière contenant des alcalis et du chlore.
Une certaine quantité de poussière est précipitée après que les gaz aient quitté le four mais avant qu'ils n'entrent dans le préchauffeur à cyclone. Dans la construction représentée dans la fig. 1, une partie de cette poussière tombe directement des gaz à travers l'intervalle 3 et une partie glisse vers le bas, vers la portion la plus basse du conduit de gaz 2 et le long de la paroi de fond inclinée de celui-ci vers l'intervalle 3.
La poussière ainsi précipitée à partir des gaz est séparée. Dans ce but, le dispositif formant le conduit de gaz 2 comporte un passage de sortie en dessous de l'intervalle 3. Ce passage de sortie 6 s'ouvre dans un logement 7 d'un convoyeur à chaîne au moyen duquel la poussière séparée est transportée dans une direction transversale par rapport à l'axe du four. La partie supérieure 8 de la chaîne se déplace vers le passage 6 et la partie inférieure 9 se déplace dans le sens opposé le long d'une rainure dans le fond du logement 7 et transporte la poussière vers un passage de sortie 10 à travers lequel cette poussière quitte le convoyeur. Le logement 7 est fermé excepté à l'orifice de sortie 10, où on peut prévoir une soupape rotative ou un joint similaire, et à l'emplacement où le passage 6 de sortie y entre.
Ainsi, la poussière est séparée sans quantité appréciable de gaz.
L'intervalle 3 est rendu large, le but étant de séparer autant de poussière que possible à travers cet intervalle.
La fig. 2 diffère de la fig. 1 principalement du fait que le conduit de gaz 2 est façonné de manière que la section transversale disponible pour le débit des gaz lorsqu'ils quittent le four, augmente, avec une diminution en conséquence en ce qui concerne leur vitesse, afin qu'une quantité de poussière supérieure à celle de l'installation de la fig. 1 puisse être précipitée dans le conduit de gaz 2.
En plus, le conduit de gaz 2 comporte un passage de sortie 1 1 de même que le passage de sortie 6. Les deux passages conduisent à un convoyeur 7 à chaîne commun, mais étant donné que celui-ci doit se déplacer en dessous des deux passages, il transporte la poussière dans une direction approximativement parallèle à l'axe du four.
Dans la construction représentée dans la fig. 2, il n'y a que la faible quantité de poussière précipitée directement au-dessus de l'intervalle 3 qui tombe à travers celui-ci, mais le passage de sortie 6 est nécessaire étant donné que même cette faible quantité de poussière doit être éloignée.
La fig. 3 est basée sur la construction indiquée dans la fig. 1, la seule différence résidant dans le fait que le convoyeur à chaîne est parallèle à l'axe du four. Le conduit de gaz 2 amène à un préchauffeur à cyclone consistant en deux cyclones 12 et 13 et comportant un tuyau 14 qui amène les gaz de manière tangentielle dans le cyclone 13 à partir du sommet du cyclone 12. Un conduit de gaz 15 relie le sommet du cyclone 13 à un dépoussiéreur classique 16. Les gaz débarrassés de la poussière continuent leur trajet dans un dispositif de soufflage 18 qui produit le tirage nécessaire à travers le four, le préchauffeur à cyclones et le dépoussiéreur, et le gaz est finalement évacué dans l'atmosphère à travers un conduit 19.
La farine brute est introduite dans le préchauffeur à travers un tuyau 20 qui débouche dans la partie inférieure du conduit de gaz 14. La farine brute est mise en suspension dans les gaz qui s'élèvent et elle est chauffée tandis que les gaz sont refroidis. La farine brute est précipitée dans le cyclone 13 et quitte celui-ci à travers un tuyau 21 qui débouche dans la partie inférieure du conduit de gaz 2. La farine brute est mise en suspension dans les gaz dans le conduit 2 et subit un préchauffage supplémentaire tandis que les gaz chauds sont soumis à un refroidissement initial. La farine brute est de nouveau séparée dans le cyclone 12, à partir duquel elle passe à travers un tuyau 22 qui débouche dans le tuyau 5 au moyen duquel elle est amenée dans le four.
La poussière précipitée dans le dépoussiéreur 16 tombe au fond de ce dépoussiéreur et est enlevée par un convoyeur 23 à vis qui l'amène dans un tuyau vertical 24. Ce tuyau est commandé par une soupape 25 à plusieurs positions. Dans l'une des positions toute la poussière entre dans un tuyau 26, qui débouche dans le tuyau 5. Dans les autres positions de la soupape 25 une partie plus ou moins élevée seulement de la poussière passe dans le tuyau 26, le restant étant amené dans le tuyau 27 qui conduit à un récipient 28 comportant une soupape 29 d'évacuation du fond. De temps en temps, un véhicule est amené sous la soupape 29, laquelle est alors ouverte de sorte que la poussière dans le récipient 28 est évacuée dans le véhicule. Parfois la teneur en alcali de cette poussière est telle que cette poussière doit être utilisée comme un engrais.
Près de l'extrémité supérieure du four rotatif 1 se trouve une soufflante avec un tuyau d'aspiration 31 relié directement à la fois à l'atmosphère et au passage de sortie 10 du convoyeur à chaîne 7, de sorte que la poussière transportée par le convoyeur entre dans la soufflante 30 en suspension dans l'air atmosphérique.
Cette suspension de poussière dans l'air est amenée sous pression par la soufflante à travers un tuyau 32 conduisant à un cyclone 33, dont le tuyau 34 d'évacuation d'air est relié à un conduit de gaz 15. Lorsque le tirage produit par la soufflante 18 est suffisamment puissant, on peut se passer de la soufflante 30, c'est-à-dire que l'extrémité inférieure du tuyau 32 peut communiquer directement à la fois avec l'atmosphère et le tuyau 10.
Dans le cyclone 33, I'air est débarrassé de nouveau de sa teneur en poussière, excepté en ce qui concerne une très petite quantité qui est entraînée par l'air à partir du cyclone dans le dépoussiéreur 16 à travers le conduit 34.
La poussière précipitée dans le cyclone 33 quitte celuici à travers un tuyau vertical 35 commandé par une soupape 36 à plusieurs positions, de sorte qu'on peut faire passer une partie de la poussière ou toute cette poussière dans un tuyau 37, et le restant, s'il existe, dans un tuyau 38. Le tuyau 37 conduit au récipient 28 de sorte que toute poussière passant à travers ce tuyau est entraînée avec la poussière provenant du tuyau 27. Le tuyau 38 débouche dans une soupape 39 à plusieurs positions au moyen de laquelle la poussière peut être dirigée dans un tuyau 40 ou dans un tuyau 41 ou elle peut être distribuée entre les deux tuyaux. Le tuyau 40 débouche dans un conduit de gaz 14, ce qui rend possible le transport d'une partie au moins de la poussière captée près de l'extrémité de sortie du four vers le préchauffeur de la farine brute.
Le tuyau 41 conduit à un tuyau 26, de sorte qu'une partie de cette poussière peut être ramenée dans le four.
Par un réglage approprié de la soupape 36, il est possible de régler la teneur en alcali dans les gaz passant à travers le conduit de gaz 2. La teneur en alcali dans le conduit 2 est d'autant plus faible que la quantité de poussière transportée à travers le tuyau 37 est plus élevée.
Les fig. 4 à 6 montrent l'orifice ou bouche du four et le fond du conduit de gaz dans une installation comportant un préchauffeur à quatre étages, lequel n'est pas représenté lui-même. Comme expliqué ci-dessus, dans une installation de ce genre, un tuyau métallique tel que celui indiqué en 5 dans la fig. 1 ne peut pas être utilisé pour l'introduction de la farine brute dans l'orifice du four. Dans la construction représentée dans les fig. 4 à 6, le fond du conduit de gaz 2 est formé par une paroi 42 inclinée réfractaire, dont la partie centrale est réalisée en forme de cuvette 43 entre des rebords verticaux 44.
Ces parties font saillie au-delà du restant de la paroi 42 et s'étendent au-dessus de l'intervalle 3 entre le four et le dispositif formant le conduit de gaz. La farine brute est amenée à travers un tuyau 45 vers une ouverture 46 dans une paroi verticale 47 du conduit de gaz et glisse vers le bas de la cuvette 43 de manière à entrer dans le four.
Cette farine brute ne tombe pas en conséquence à travers l'intervalle 3, tandis que de chaque côté de la cuvette 43 et des rebords 44, l'intervalle 3 est laissé ouvert pour le passage de la poussière tombant à partir des gaz du four. Une partie de la poussière est naturellement précipitée dans le conduit de gaz lui-même et tombera sur la paroi 42. La partie qui entre effectivement dans la cuvette 43 est ramenée dans le four avec la farine brute, mais la plus grande partie tombera sur les parties de la paroi 42 de chaque côté de la cuvette et glissera vers le bas afin de passer à travers l'intervalle 3.
La poussière qui passe à travers l'intervalle 3 entre dans une chambre annulaire 48 réalisée à l'intérieur d'une hotte cylindrique 49 sur la face du dispositif du conduit de gaz, et quitte cette chambre à travers un passage de sortie 6.
L'orifice du four 6 est entouré par un collier 50 en une matière résistant à la chaleur fixé à la lèvre du four et également assemblé à l'orifice du four par un support radial 51. Ce collier porte une plaque annulaire 52 qui se trouve entre deux plaques 53 annulaires fixes portées par un élément cylindrique 54 fixé à la hotte 49. Un joint labyrinthe est ainsi réalisé, ce qui empêche l'aspiration de toute quantité importante d'air atmosphérique à travers l'intervalle 3 vers l'intérieur du conduit de gaz 2. Des ailettes élévatrices 55 sont montées sur le collier 50 afin d'élever la poussière vers le haut à travers la chambre 48 (du fait du bouchage dans le passage de sortie 6) si la poussière s'élève à un niveau trop élevé.
REVENDICATION I
Procédé de fabrication de clinker de ciment Portland au four rotatif à partir de matières premières contenant des composés chlorés etlou des composés de métaux alcalins, avec dépoussiérage des fumées et préchauffage des matières premières par les fumées, caractérisé en ce que l'on dépoussière les fumées partiellement et continuellement avant de les utiliser pour le préchauffage des matières premières.
SOUS-REVENDICATIONS
1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que pour le dépoussiérage partiel, la poussière est séparée des fumées à travers un intervalle ménagé entre le four rotatif et un conduit à gaz, aboutissant au préchauffeur.
2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que pour le dépoussiérage partiel, la poussière est séparée des fumées à travers une ouverture ménagée dans le fond d'un conduit de gaz aboutissant au préchauffeur.
3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le préchauffage est effectué dans un préchauffeur à cyclone à plusieurs étages et que les matières premières sont amenées dans le tuyau d'alimentation de l'étage le plus bas du préchauffeur à cyclone à une petite distance du four.
4. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que la poussière séparée dans le dépoussiérage partiel est enlevée et est refroidie immédiatement par mise en suspension dans un courant d'air froid, qu'on fait passer ensuite dans un séparateur dans lequel la poussière refroidie est séparée de l'air chauffé.
5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'une partie de la poussière séparée dans le dépoussiérage partiel est éliminée et que le restant est ramené dans le préchauffeur ou dans le four.
6. Procédé selon la revendication I ou l'une des sousrevendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de poussière séparée des fumées dans le dépoussiérage partiel représente de 5 à 15'0/a de la quantité totale de poussière quittant le four.
REVENDICATION II
Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comprenant une combinaison d'un four rotatif et d'un préchauffeur avec un conduit de gaz agencé de manière à amener les gaz du four dans le préchauffeur, caractérisée en ce que le dispositif formant le conduit des gaz comporte au moins un orifice de sortie à travers lequel la poussière entraînée dans les gaz du four est séparée et comporte un moyen pour transporter la poussière qui passe à travers le ou les orifices de sortie.
SOUS-REVENDICATIONS
7. Installation selon la revendication II, caractérisée en ce qu'un intervalle entre le four rotatif et le conduit de gaz est entouré d'un joint empêchant l'entrée de l'air atmosphérique et en ce que l'on prévoit un passage de sortie dans le dispositif formant le conduit de gaz en dessous de l'intervalle précité et au-dessus d'un convoyeur sans fin pour le transport de la poussière séparée.
8. Installation selon la revendication II ou la sousrevendication 7, caractérisée en ce que le convoyeur se déplace dans un logement dans lequel le passage de sortie débouche, le logement étant fermé excepté à l'emplacement où la poussière y entre et au point de sortie de la poussière, une soupape rotative ou un joint similaire étant prévu à la sortie de la poussière.
9. Installation selon la revendication II, caractérisée en ce qu'un passage de sortie pour la séparation de la poussière est réalisé dans le fond du conduit de gaz audessus d'un convoyeur sans fin au moyen duquel est transportée la poussière séparée.
10. Installation selon les sous-revendications 7 et 9, caractérisée en ce que le passage de sortie pour la poussière provenant de l'intervalle entre le four et le conduit de gaz et le passage de sortie au fond du conduit de gaz conduisent tous les deux vers un convoyeur commun sans fin se déplaçant dans une direction sensiblement parallèle à l'axe du four.
11. Installation selon la sous-revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que le conduit de gaz est façonné de manière que la section transversale disponible pour le débit des gaz quittant le four augmente.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
Portland cement clinker manufacturing process
Portland cement clinker is usually produced in a plant which includes a rotary kiln in which the raw materials are successively dried, preheated, calcined and fired, and usually a dust collector, such as an electrostatic filter or a bag filter, in which the fumes from the rotary kiln are freed from suspended dust, partly to prevent this dust from polluting the surrounding environment and partly to at least partially recover the dust for the production of cement.
The temperature of the gases fed into the dust collector must be relatively low, otherwise the collector is damaged. When the raw material is prepared by the dry process, it is customary to couple the oven with a preheater in which the raw material is heated by the gases from the oven which are thus themselves cooled.
Dust recovery can be accomplished by returning at least a portion of the precipitated dust to the rotary kiln.
Almost all cement raw materials contain alkali metal compounds, usually in the form of sulphates and carbonates, and chlorine compounds, and in the stages of calcination and baking in the kiln, some of these constituents are volatilized and entrained. in the fumes. When the gases meet the cooler powdered raw material in the preheater, the volatilized constituents condense on the powder particles.
A high content of alkali and chlorine imparts a tendency to plugging the powder, and the content of alkali and chlorine may become so high that the hot raw material forms a cake on the walls of the preheater.
One of the ways to reduce cake formation in the preheater is to pass a fraction of the flue gases through a bypass duct to the preheater, which prevents a corresponding fraction of the alkali metal compounds and chlorides from entering. contact with the raw material in the preheater.
However, this process decreases the profitability of the installation, since there is a loss of heat through the bypass current.
The present invention relates to a process for manufacturing Portland cement clinker in a rotary kiln from raw materials containing chlorinated compounds and / or alkali metal compounds, with dust removal of the fumes and preheating of the raw materials by the fumes. This process is characterized in that the fumes are partially and continuously dusted before using them for preheating the raw materials. Thus, the alkali and chlorine content of the resulting clinker is automatically reduced without there being a significant decrease in the profitability of the installation.
Experience shows that part of the dust entrained in the gases tends to precipitate after leaving the oven and that a fraction of this will fall through the opening which still exists between the oven and the gas pipe. leading to the preheater. Until now, the separation of some of the dust has been considered extremely undesirable and measures have been taken to reintroduce this dust into the gases immediately, i.e. the dust has not been eliminated. The fact that dust is removed at this point according to the invention, instead of resuspending it, is particularly advantageous since this dust is rich in alkalis and chlorine.
One of the embodiments of the invention therefore comprises the elimination of dust through the opening between the rotary kiln and the gas duct.
Another embodiment involves removing dust through an opening in the bottom of the gas conduit, which must be correspondingly shaped for this purpose. Dust can of course be removed both through the aforementioned orifice and through the bottom of the flue gas duct.
The invention is particularly advantageous when the preheater is of the multi-stage cyclone type.
For the best heat exchange it is desirable to feed the raw flour into the feed pipe of the lowest stage of the cyclone preheater, i.e. the gas pipe of the oven, at a low distance from this oven. The raw flour will enter the gases all the more quickly, the gases will become all the colder and the quantity of dust precipitated in the gas pipe will be all the higher as the place of introduction of the raw flour is found at a lower point in the aforementioned pipe. The amount removed when the gases leave the oven or immediately after they have left the oven should be appropriate, but it has often been found sufficient to remove only a relatively small amount of dust to eliminate the clogging phenomena, for example 5 to 15% of the total amount of dust leaving the oven.
The dust removed is advantageously carried away immediately and is cooled while it is still very hot, although its temperature will depend on the construction of the furnace and the cyclone preheater, and particularly on the number of stages of the latter. All or part of the dust removed can be cooled and transported to its destination by suspension in a stream of cold air which is then passed through a separator, for example a cyclone, in which the dust is cooled. is separated from the heated air.
This air can then be passed through a dust collector, which is in the usual type of installation, preferably the precipitator in which the dust from the main gas stream is precipitated.
Preferably, some of the dust removed is removed and the remainder is returned to the preheater or the oven. It is of course desirable to remove such a proportion of the dust removed that the content of alkali and chlorine in the raw flour passing through the preheater is kept so low that the tendency of the raw flour to plug is at least significantly reduced.
In an installation comprising a multistage cyclone preheater, the raw flour is usually introduced into the mouth of the furnace by means of a feed device, and in the present invention the part of the separated dust which is not discarded or discarded can be introduced with the raw flour through the same device. The nature of the feed device depends on the number of stages of the cyclone, because when this number increases and when the raw flour is raised to a higher temperature in the preheater, the oven can be shortened, and consequently the gases which leave it are hotter.
For a single-stage or two-stage preheater for example, the raw flour can be heated to around 6500 C before entering the oven and the gases leaving the oven can be at around 9000 C, and in this case the device through which the raw flour is introduced may be formed by a pipe of a heat resistant metal which passes through the bottom of the gas conduit. For a greater number of stages, however, the gases are hotter; thus, for a four-stage preheater, the raw flour can be at a temperature between 750 and 8500 C when it enters the oven and the gases leaving the oven can be at a temperature between 1100 and 13000 C. For a At such a gas temperature, a metal pipe cannot be used, but the feed device must in this case be ceramic or other refractory material.
Examples of implementation of the method according to the invention will now be described in more detail with reference to the appended schematic drawings in which:
Fig. 1 shows part of a rotary kiln installation according to the invention.
Fig. 2 shows part of another installation of this kind.
Fig. 3 shows other details of a complete installation according to the invention.
Fig. 4 is a vertical sectional view of part of another installation.
Figs. 5 and 6 are sectional views taken along lines V-V and VI-VI of FIG. 4.
Fig. 1 shows the upper end of a rotary kiln 1 for the manufacture of cement by the dry process.
The hot gases pass from the furnace to a gas duct 2 and from there to a two-stage cyclone preheater not shown in fig. 1. There is here a gap or orifice 3 between the rotary kiln 1 and the gas duct 2, this orifice being surrounded by a seal 4 which prevents the suction of atmospheric air through the aforementioned orifice, towards the inside the gas line 2. The preheated raw flour passes through a metallic feed pipe 5 from the cyclone preheater into the rotary kiln.
The fuel is burned at the lower end of the rotary kiln 1 and the hot gaseous combustion products pass upward through the kiln and through gap 3 and into gas duct 2. Raw flour introduced through pipe 5 was dried and preheated and eventually calcined to some extent in the cyclone preheater. At the mouth of the oven, the raw flour meets the hot gases, and the raw flour continues to be calcined as it passes down the oven, it finally undergoes sintering with obtaining vitrified bricks or cement slag in the cooking zone, in which the temperature is around 14,500 C. As the raw flour approaches this zone, the alkali and chlorine compounds contained therein are volatilized and are carried upwards through the oven, together with gas.
As they approach the relatively cool upper end of the oven, these compounds increasingly condense and precipitate on the cooler flour as droplets or solid particles and are thus drawn back down through the oven. oven. Thus, a closed circulation of the alkaline compounds and of chlorine is obtained in the oven, but does not cause operating problems in the rotary kiln since, as is well known, the raw flour does not adhere to the wall. hot from the oven. In the meantime, other dust particles containing alkali and chlorine remain in the gases while the latter are still in the oven, and are carried out of it by these gases. It is these vapors and droplets containing alkali and chlorine which produce the difficulties mentioned above.
When they enter the cyclone preheater which is connected to the gas line 2, they partially settle on the colder raw flour and partially contaminate it with solid particles of dust containing alkalis and chlorine.
A certain amount of dust is precipitated after the gases leave the furnace but before they enter the cyclone preheater. In the construction shown in fig. 1, a part of this dust falls directly from the gases through the gap 3 and a part slides downwards, towards the lower portion of the gas duct 2 and along the inclined bottom wall thereof towards interval 3.
The dust thus precipitated from the gases is separated. For this purpose, the device forming the gas duct 2 has an outlet passage below the gap 3. This outlet passage 6 opens into a housing 7 of a chain conveyor by means of which the separated dust is. transported in a direction transverse to the axis of the furnace. The upper part 8 of the chain moves towards the passage 6 and the lower part 9 moves in the opposite direction along a groove in the bottom of the housing 7 and carries the dust to an outlet passage 10 through which this dust leaves the conveyor. The housing 7 is closed except at the outlet 10, where a rotary valve or similar seal may be provided, and at the location where the outlet passage 6 enters it.
Thus, the dust is separated without appreciable amount of gas.
Interval 3 is made wide, the goal being to separate as much dust as possible across this gap.
Fig. 2 differs from fig. 1 mainly because the gas duct 2 is shaped so that the cross section available for the flow of gases when they leave the furnace increases, with a corresponding decrease in their speed, so that an amount dust greater than that of the installation of fig. 1 can be precipitated in the gas line 2.
In addition, the gas pipe 2 has an outlet passage 1 1 as well as the outlet passage 6. The two passages lead to a common chain conveyor 7, but given that the latter must move below the two. passages, it carries dust in a direction approximately parallel to the axis of the furnace.
In the construction shown in fig. 2, there is only the small amount of dust precipitated directly above the gap 3 that falls through it, but the outlet passage 6 is necessary since even this small amount of dust must be distant.
Fig. 3 is based on the construction shown in fig. 1, the only difference is that the chain conveyor is parallel to the axis of the furnace. The gas line 2 leads to a cyclone preheater consisting of two cyclones 12 and 13 and having a pipe 14 which brings the gases tangentially into the cyclone 13 from the top of the cyclone 12. A gas line 15 connects the top. from cyclone 13 to a conventional dust collector 16. The dust free gases continue their path through a blower 18 which produces the necessary draft through the furnace, the cyclone preheater and the dust collector, and the gas is finally discharged into the atmosphere through a duct 19.
The raw flour is introduced into the preheater through a pipe 20 which opens into the lower part of the gas pipe 14. The raw flour is suspended in the rising gases and is heated while the gases are cooled. The raw flour is precipitated in the cyclone 13 and leaves it through a pipe 21 which opens into the lower part of the gas pipe 2. The raw flour is suspended in the gases in the pipe 2 and undergoes an additional preheating. while the hot gases are subjected to initial cooling. The raw flour is again separated in the cyclone 12, from which it passes through a pipe 22 which opens into the pipe 5 by means of which it is brought into the oven.
The dust precipitated in the dust collector 16 falls to the bottom of this collector and is removed by a screw conveyor 23 which brings it into a vertical pipe 24. This pipe is controlled by a valve 25 with several positions. In one of the positions all the dust enters a pipe 26, which opens into the pipe 5. In the other positions of the valve 25 only a more or less elevated part of the dust passes into the pipe 26, the remainder being fed. in the pipe 27 which leads to a receptacle 28 comprising a bottom discharge valve 29. Occasionally, a vehicle is brought under valve 29, which is then opened so that the dust in container 28 is vented into the vehicle. Sometimes the alkali content of this dust is such that this dust must be used as a fertilizer.
Near the upper end of the rotary kiln 1 there is a blower with a suction pipe 31 connected directly to both the atmosphere and to the outlet passage 10 of the chain conveyor 7, so that the dust carried by the conveyor enters the blower 30 suspended in atmospheric air.
This suspension of dust in the air is brought under pressure by the blower through a pipe 32 leading to a cyclone 33, the air discharge pipe 34 of which is connected to a gas pipe 15. When the draft produced by the blower 18 is sufficiently powerful, the blower 30 can be dispensed with, i.e. the lower end of the pipe 32 can communicate directly with both the atmosphere and the pipe 10.
In cyclone 33, the air is again freed of its dust content, except for a very small amount which is carried by the air from the cyclone into the dust collector 16 through duct 34.
The dust precipitated in the cyclone 33 leaves it through a vertical pipe 35 controlled by a valve 36 with several positions, so that part of the dust or all of this dust can be passed through a pipe 37, and the rest, if it exists, in a pipe 38. The pipe 37 leads to the container 28 so that any dust passing through this pipe is entrained with the dust coming from the pipe 27. The pipe 38 opens into a valve 39 at several positions by means of from which the dust can be directed into a pipe 40 or into a pipe 41 or it can be distributed between the two pipes. The pipe 40 opens into a gas conduit 14, which makes it possible to transport at least part of the dust collected near the outlet end of the oven to the preheater of the raw flour.
The pipe 41 leads to a pipe 26, so that part of this dust can be brought back into the oven.
By an appropriate adjustment of the valve 36, it is possible to adjust the alkali content in the gases passing through the gas pipe 2. The alkali content in the pipe 2 is all the lower as the quantity of dust transported. through pipe 37 is higher.
Figs. 4 to 6 show the orifice or mouth of the furnace and the bottom of the gas duct in an installation comprising a four-stage preheater, which is not itself shown. As explained above, in an installation of this kind, a metal pipe such as that indicated at 5 in fig. 1 cannot be used for the introduction of raw flour into the oven opening. In the construction shown in figs. 4 to 6, the bottom of the gas duct 2 is formed by a refractory inclined wall 42, the central part of which is made in the form of a bowl 43 between vertical edges 44.
These parts protrude beyond the remainder of the wall 42 and extend over the gap 3 between the oven and the device forming the gas duct. The raw flour is fed through a pipe 45 to an opening 46 in a vertical wall 47 of the gas duct and slides down the bowl 43 so as to enter the oven.
This raw flour does not fall accordingly through gap 3, while on each side of bowl 43 and rims 44, gap 3 is left open for the passage of dust falling from the oven gases. Some of the dust is naturally precipitated in the gas duct itself and will fall on the wall 42. The part which actually enters the bowl 43 is returned to the oven with the raw flour, but most of it will fall on the walls. parts of the wall 42 on each side of the bowl and will slide down to pass through gap 3.
The dust which passes through the gap 3 enters an annular chamber 48 made inside a cylindrical hood 49 on the face of the device of the gas duct, and leaves this chamber through an outlet passage 6.
The orifice of the oven 6 is surrounded by a collar 50 of a heat-resistant material fixed to the lip of the oven and also assembled to the orifice of the oven by a radial support 51. This collar carries an annular plate 52 which is located between two fixed annular plates 53 carried by a cylindrical element 54 fixed to the hood 49. A labyrinth seal is thus produced, which prevents the suction of any large quantity of atmospheric air through the gap 3 towards the interior of the chamber. gas duct 2. Elevating fins 55 are mounted on collar 50 in order to raise dust upward through chamber 48 (due to clogging in outlet passage 6) if dust rises to a level. too high.
CLAIM I
Process for the production of Portland cement clinker in a rotary kiln from raw materials containing chlorinated compounds and / or alkali metal compounds, with de-dusting of the fumes and preheating of the raw materials by the fumes, characterized in that the fumes are dusted partially and continuously before using them for preheating raw materials.
SUB-CLAIMS
1. Method according to claim I, characterized in that for the partial dedusting, the dust is separated from the fumes through a gap formed between the rotary kiln and a gas duct, leading to the preheater.
2. Method according to claim I, characterized in that for the partial dedusting, the dust is separated from the fumes through an opening made in the bottom of a gas pipe leading to the preheater.
3. Method according to claim I, characterized in that the preheating is carried out in a multi-stage cyclone preheater and the raw materials are fed into the supply pipe of the lower stage of the cyclone preheater at a small distance from the oven.
4. Method according to claim I, characterized in that the dust separated in the partial dedusting is removed and is cooled immediately by suspension in a stream of cold air, which is then passed through a separator in which the dust. cooled is separated from the heated air.
5. Method according to claim 1, characterized in that part of the dust separated in the partial dedusting is removed and the remainder is returned to the preheater or to the oven.
6. Method according to claim I or one of the preceding subclaims, characterized in that the quantity of dust separated from the fumes in the partial dedusting represents from 5 to 15% of the total quantity of dust leaving the oven.
CLAIM II
Installation for carrying out the method according to claim I, comprising a combination of a rotary kiln and a preheater with a gas duct arranged so as to bring the gases from the kiln into the preheater, characterized in that the device forming the gas conduit has at least one outlet through which dust entrained in the furnace gases is separated and includes means for transporting dust which passes through the outlet or ports.
SUB-CLAIMS
7. Installation according to claim II, characterized in that a gap between the rotary kiln and the gas duct is surrounded by a seal preventing the entry of atmospheric air and in that there is provided a passage of outlet in the device forming the gas duct below the aforementioned gap and above an endless conveyor for the transport of the separated dust.
8. Installation according to claim II or subclaim 7, characterized in that the conveyor moves in a housing in which the outlet passage opens, the housing being closed except at the location where the dust enters it and at the exit point. dust, a rotary valve or similar seal being provided at the dust outlet.
9. Installation according to claim II, characterized in that an outlet passage for the separation of dust is made in the bottom of the gas duct above an endless conveyor by means of which the separated dust is transported.
10. Installation according to sub-claims 7 and 9, characterized in that the outlet passage for dust from the gap between the furnace and the gas pipe and the outlet passage at the bottom of the gas pipe lead all two to a common endless conveyor moving in a direction substantially parallel to the axis of the furnace.
11. Installation according to sub-claim 9 or 10, characterized in that the gas duct is shaped so that the cross section available for the flow of gases leaving the furnace increases.
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