Procédé de récupération de chaleur. La présente invention a pour objet un procédé de récupération de chaleur dans le processus de cuisson du ciment ou de frittage de matières brutes consistant à disposer les matières à traiter finement granulées, en couche poreuse, et à faire passer ià travers cette couche un gaz chaud. Ce gaz peut lui- même être si chaud qu'il détermine la cuis son ou le frittage, ou qu'il peut maintenir la combustion du combustible dans la couche.
Dans le processus de cuisson ou de frit tage auquel s'applique le procédé de récupé ration de chaleur selon l'invention, on forme une couche poreuse finement granulée de la matière brute et, dans une telle couche, la chaleur pénètre selon un plan franc, c'est-à- dire que dans la couche la distance entre la matière qui est encore froide et celle qui est déjà fortement chauffée est minime.
L'ab sorption par la couche de la chaleur du gaz est en vérité si grande que la température du gaz abandonnant la couche sera très peu supérieure à la température de l'air environ- nant, pendant la plus grande partie du temps que prend le processus de cuisson ou de frit tage et, plus sera grande la finesse de granu lation et la porosité de la couche, d'autant plus longtemps le gaz abandonnant la couche restera à une basse température.
Tôt ou tard, cependant, vers la fin du processus, la tem pérature du gaz s'échappant atteindra, un peu brusquement, presque la température à la quelle le gaz pénètre dans la couche (en sup posant que toute la chaleur nécessaire à la cuisson ou au frittage soit fournie par le gaz à la couche).
Ceci est représenté graphique ment à la fig. 3 du dessin annexé, dans la quelle est porté en abscisse le temps qui s'est écoulé depuis le début du processus de la cuisson ou du frittage et, en ordonnée, la température des gaz abandonnant la couche de matière brute; ceci pour un processus dans lequel la cuisson ou le frittage de matière brute est effectué en obligeant des gaz ià tra verser la couche .à une température initiale de 1450 C.
Si la couche de matière brute n'est pas très poreuse et finement granulée, la va riation de température est représentée par la courbe l; c'est-à-dire, par exemple, qu'après qu'un temps a s'est écoulé, la température du gaz est b juste au moment où il abandonne la couche de matière brute. On remarquera que la quantité de chaleur fournie est propor tionnelle au rectangle c <I>b d a,</I> mais que seule la quantité de chaleur proportionnelle à la surface c b d est utilisée effectivement et que le reliquat, proportionnel à la surface<I>c d a,</I> est de la chaleur perdue. Le processus est continu jusqu'à. ce que le point e soit atteint, et à ce point aussi la proportion de chaleur gaspillée est importante.
Si la couche était idéale, c'est-à-dire si elle était poreuse et de grains infiniment fins, il en résulterait la courbe 2 se composant. des deux lignes<I>f</I> et k, et il n'y aurait point du tout de chaleur perdue.
La courbe qu'on peut obtenir en pratique est indiquée en 3 et est formée par les lignes f, g et la. On verra que jusqu'à ce que le point w soit atteint, il n'y a pratiquement pas de chaleur perdue du tout et que la chaleur inévitablement gaspillée est représentée par la surface<I>n e m.</I> Le but de l'invention est d'utiliser cette chaleur perdue.
Le procédé de récupération de chaleur se lon l'invention est caractérisée en ce que l'on fait également passer le gaz abandonnant la couche de matière brute à traiter, et au moins pendant la dernière partie de la cuisson ou du frittage, à travers une couche de récupé ration formée de matière résistante à la cha leur, d'épaisseur et de capacité d'absorption de chaleur telles que, pratiquement, la totalité de la chaleur perdue contenue dans ledit gaz est prélevée par cette couche, et en ce que l'on fait ensuite passer du gaz froid à tra vers ladite couche de récupération pour en retirer la chaleur et transporter celle-ci à un point d'utilisation.
La couche de récupération peut, s'il con vient, consister en clinkers, si c'est du ciment qui est cuit, mais dans ces cas-là, aussi bien que dans d'autres, elle peut consister en chaî- nes ou éléments semblables ayant une grande surface et un grand pouvoir calorifique.
Il est connu de prévoir une couche pro tectrice entre une grille mobile et des ma tières à fritter sur la grille. Ces couches-là sont faites en une matière et en une épaisseur telles qu'elles refroidissent les gaz provenant de la couche en frittage jusqu'à une tempéra ture de l'ordre de 400 à 500 C. Les couches de récupération utilisées dans les formes d'exécution préférées du procédé selon l'in vention doivent refroidir les gaz à une plus basse température que celles indiquées ci- dessus, soit de l'ordre de<B>100</B> C, de telle sorte qu'une couche protectrice normale ne peut pas être employée comme couche de ré cupération.
Vu qu'une couche protectrice doit être placée entre la matière et la grille, la couche de récupération peut être disposée à cet endroit, ou au-dessous de la grille ou (si les gaz passent en remontant de bas en haut pen dant la cuisson ou le frittage) elle peut être disposée sur le dessus de la matière. De plus, la couche peut être disposée en deux portions, soit en partie sur et en partie sous la grille pourvu que, dans ce cas, le gaz passe de haut en bas pendant la cuisson ou le frittage.
Dans certaines formes d'exécution du pro cédé, particulièrement si la couche de matière brute contient du combustible et qu'ainsi elle soit relativement froide, quand elle a été cuite ou frittée, la couche de matière cuite ou frittée peut être enlevée avant que le gaz froid ait passé à travers la couche de récupé ration.
En outre, si la couche de matière brute ne contient pas de combustible. c'est-à- dire si elle est cuite ou frittée par les gaz chauds, les gaz froids peuvent être obligés de passer à travers la couche dans la même di rection quand la cuisson ou le frittage est terminé et ainsi, de transférer la chaleur res tant dans la couche cuite ou frittée à la cou che de récupération, et la couche cuite ou frittée peut alors être enlevée avant que les gaz froids passent .à travers la couche de ré cupération pour lui prélever sa chaleur.
Dans une forme d'exécution particulière dans laquelle la couche cuite ou frittée n'est pas enlevée, le gaz froid doit passer à tra vers la couche dans la direction opposée à celle du gaz chaud.
Les gaz qui ont été chauffés en absorbant la chaleur de la couche de récupération sont employés de préférence dans ou en associa tion avec le processus de cuisson ou frittage. Ainsi ces gaz peuvent être employés pour chauffer préalablement la couche de matière brute, en étant obligés de passer à travers cette couche, ou bien ils peuvent eux-mêmes être surchauffés et employés alors en place des gaz chauds qui provoquent la cuisson ou le frittage; ou bien ils peuvent être employés pour maintenir la combustion d'une flamme chauffant le gaz passant à travers la couche. Toutefois encore, si la couche elle-même con tient du combustible, le gaz chauffé peut être employé pour maintenir la combustion de ce combustible.
En pratique, on peut exécuter avantageu sement ce processus de façon continue et, dans un tel cas, on peut employer une grille mobile. Deux couches de matière peuvent alors être étalées sur cette grille; c'est-à-dire une couche de matière de récupération sur la grille elle-même et une couche de matière devant être cuite ou frittée sur la couche de matière de récupération. Le gaz qui provoque la cuisson ou le frittage peut alors passer à travers ces deux couches en un point donné et, en un autre point, du gaz froid peut pas ser, dans la direction contraire, à travers la couche.
Si la couche de récupération est faite de chaînes ou autres dispositifs analogues, et que le gaz traverse de haut en bas pendant la cuisson ou le frittage, une couche protec trice doit être prévue entre la couche de ma tière brute et la grille, dans le but de proté ger la grille contre l'action des gaz très chauds.
Au lieu d'une grille mobile, on peut em ployer par exemple une grille fixe circulaire, horizontale, les gaz étant obligés de passer à travers cette grille et la matière cuite ou frit- tée étant enlevée de la grille par un racloir rotatif derrière lequel des couches fraîches de matière sont chargées et avec lequel se dé placent des bouches à air.
Deux formes d'exécution d'un appareil permettant des mises en oeuvre du procédé selon l'invention sont représentées en coupe verticale, à titre d'exemples, aux fig. 1 et<B>2</B> du dessin annexé.
En référence à la fig. 1, une grille mobile 1 se meut sur des cylindres 2 et 3. Une cou che de récupération 6, formée de matière ré sistante à la chaleur, est étalée sur cette grille par le moyen d'une trémie 4, et une couche 7 de matière brute, finement granulée et dispo sée en couche poreuse, mélangée de combus tible, qui passe par la trémie 5, est étalée par-dessus la couche 6.
A la fin du processus de cuisson ou frittage, les deux couches aban donnent la grille en 8 et respectivement en 9, la couche de récupération étant dans le même état qu'au début du processus et la couche de matière brute s'étant transformée par le frittage en gros grumeaux.
De l'air froid arrive par une conduite 12, passe à travers la couche de récupération 6, en un point où celle-ci est chaude, et absorbe pratiquement la totalité de la chaleur que celle-ci contient, passe alors à travers la cou che 7 qui, en ce point, a été cuite ou frittée, absorbe la chaleur de cette couche et entre dans un canal formé par une enceinte m6na- gée entre des parois en briques réfractaires 13 et 14. L'air préalablement chauffé arrive alors en un point 10 et passe à travers les couches 7 et 6.
Le combustible de la couche 7 est brûlé, de telle sorte que la matière brute de la couche est cuite ou frittée, et que toute chaleur perdue qui se trouve dans les gaz est absorbée dans la couche 6.
Si la couche 7 ne contient pas de com bustible, l'air qui arrive au point 10 n'est pas assez chaud pour venir à bout de la cuisson ou du' frittage, et il est par conséquent chauffé par une flamme 15, dont il main tient la combustion.
L'appareil présenté à. la fig. 2 diffère de celui de la fig. 1 en ce que l'air chauffé par la couche de récupération est employé pour chauffer préalablement la matière brute. La grille est alors plus longue que dans la fig. 1, de telle sorte qu'elle supporte les parties 16 et 17 des couches 6 et 7. De plus, la maçon nerie en briques 13 est remplacée par un pont 18 qui est situé au-dessus de la zone de cuisson ou frittage et délimite une chambre 19 dans laquelle les gaz chauds qui effec tuent la. cuisson ou le frittage sont envoyés par une conduite 20.
Les gaz qui ont été employés pour chauffer préalablement les parties 16 et 17 des couches sont éliminés à travers une conduite 11, aussi bien que ceux qui ont été employés pour la cuisson ou le frittage.
Heat recovery process. The present invention relates to a process for recovering heat in the process of cooking cement or sintering raw materials, consisting in placing the materials to be treated finely granulated, in a porous layer, and in passing a hot gas through this layer. . This gas itself can be so hot that it causes cooking or sintering, or that it can keep the fuel burning in the layer.
In the cooking or frying process to which the heat recovery process according to the invention is applied, a finely granulated porous layer of the raw material is formed and, in such a layer, the heat penetrates in a straight plane. , that is to say that in the layer the distance between the material which is still cold and that which is already strongly heated is minimal.
The absorption by the layer of heat from the gas is indeed so great that the temperature of the gas leaving the layer will be very little higher than the temperature of the surrounding air for most of the time taken by the gas. cooking or frying process and the greater the granulation fineness and the porosity of the layer, the longer the gas leaving the layer will remain at a low temperature.
Sooner or later, however, towards the end of the process, the temperature of the escaping gas will, somewhat sharply, almost reach the temperature at which the gas enters the layer (assuming that all the heat necessary for cooking or sintering is supplied by gas to the layer).
This is shown graphically in fig. 3 of the appended drawing, in which is plotted on the abscissa the time which has elapsed since the start of the firing or sintering process and, on the ordinate, the temperature of the gases leaving the layer of raw material; this for a process in which the firing or sintering of raw material is carried out by forcing gases to flow through the layer at an initial temperature of 1450 C.
If the raw material layer is not very porous and finely granulated, the temperature variation is represented by curve 1; That is, for example, after a time a has passed, the temperature of the gas is b just as it leaves the raw material layer. Note that the quantity of heat supplied is proportional to the rectangle c <I> bda, </I> but that only the quantity of heat proportional to the surface cbd is effectively used and that the remainder, proportional to the surface <I> cda, </I> is waste heat. The process is continuous until. that the point e is reached, and at this point also the proportion of wasted heat is important.
If the layer were ideal, that is, if it was porous and of infinitely fine grain, then curve 2 would result. of the two lines <I> f </I> and k, and there would be no waste heat at all.
The curve which can be obtained in practice is indicated at 3 and is formed by the lines f, g and la. It will be seen that until the point w is reached, there is hardly any waste heat at all and the inevitably wasted heat is represented by the surface <I> ne m. </I> The purpose of the invention is to use this waste heat.
The heat recovery process according to the invention is characterized in that the gas leaving the layer of raw material to be treated is also passed, and at least during the last part of the firing or sintering, through a recovery layer formed of heat-resistant material, of thickness and heat absorption capacity such that practically all of the waste heat contained in said gas is taken up by this layer, and in that the Cold gas is then passed through said recovery layer to remove heat therefrom and transport it to a point of use.
The recovery layer may, if appropriate, consist of clinkers, if cement is being fired, but in these cases, as well as in others, it may consist of chains or elements. similar having a large surface area and high calorific value.
It is known to provide a protective layer between a mobile grid and materials to be sintered on the grid. These layers are made of a material and a thickness such that they cool the gases coming from the sintered layer to a temperature of the order of 400 to 500 C. The recovery layers used in the forms preferred embodiments of the process according to the invention must cool the gases to a lower temperature than those indicated above, i.e. of the order of <B> 100 </B> C, so that a layer normal protective layer cannot be used as a recovery layer.
Since a protective layer must be placed between the material and the grate, the recovery layer can be placed there, or below the grate or (if the gases pass upwards from the bottom up during cooking or sintering) it can be placed on top of the material. In addition, the layer can be arranged in two portions, either partly on and partly under the grid provided that, in this case, the gas passes from top to bottom during firing or sintering.
In some embodiments of the process, particularly if the layer of raw material contains fuel and thus is relatively cool, when it has been fired or sintered, the layer of fired or sintered material may be removed before the cold gas has passed through the recovery layer.
Also, if the raw material layer does not contain fuel. that is, if it is fired or sintered by the hot gases, the cold gases may be forced to pass through the layer in the same direction when the baking or sintering is completed and thus, to transfer the heat Both the fired or sintered layer resides in the recovery layer, and the fired or sintered layer can then be removed before the cold gases pass through the recovery layer to draw heat from it.
In a particular embodiment in which the baked or sintered layer is not removed, the cold gas must pass through the layer in the direction opposite to that of the hot gas.
Gases which have been heated by absorbing heat from the recovery layer are preferably employed in or in association with the firing or sintering process. Thus these gases can be used to preheat the layer of raw material, by being forced to pass through this layer, or they can themselves be superheated and then used in place of hot gases which cause firing or sintering; or they can be employed to maintain the combustion of a flame heating the gas passing through the layer. Still, however, if the layer itself contains fuel, the heated gas can be employed to maintain combustion of that fuel.
In practice, this process can advantageously be carried out continuously and, in such a case, a movable gate can be employed. Two layers of material can then be spread over this grid; that is, a layer of recovery material on the grid itself and a layer of material to be fired or sintered on the layer of recovery material. The gas which causes the firing or sintering can then pass through these two layers at one point and, at another point, cold gas can not flow in the opposite direction through the layer.
If the recovery layer is made of chains or the like, and the gas passes from top to bottom during firing or sintering, a protective layer must be provided between the raw material layer and the grate, in the purpose of protecting the grid against the action of very hot gases.
Instead of a movable grid, a fixed circular horizontal grid can be used, for example, the gases being forced to pass through this grid and the cooked or fried material being removed from the grid by a rotating scraper behind which fresh layers of material are loaded and with which the air vents move.
Two embodiments of an apparatus for carrying out the method according to the invention are shown in vertical section, by way of examples, in FIGS. 1 and <B> 2 </B> of the attached drawing.
With reference to FIG. 1, a mobile grid 1 moves on cylinders 2 and 3. A recovery layer 6, formed of heat-resistant material, is spread on this grid by means of a hopper 4, and a layer 7 of raw material, finely granulated and arranged in a porous layer, mixed with fuel, which passes through the hopper 5, is spread over the layer 6.
At the end of the firing or sintering process, the two aban layers give the grid at 8 and 9 respectively, the recovery layer being in the same state as at the start of the process and the raw material layer having been transformed by sintering into large lumps.
Cold air arrives through a pipe 12, passes through the recovery layer 6, at a point where the latter is hot, and absorbs practically all of the heat which it contains, then passes through the neck che 7 which, at this point, has been fired or sintered, absorbs the heat of this layer and enters a channel formed by an enclosure m6na- gée between refractory brick walls 13 and 14. The previously heated air then arrives in a point 10 and passes through layers 7 and 6.
The fuel in layer 7 is burned, so that the raw material of the layer is fired or sintered, and any waste heat that is in the gases is absorbed in layer 6.
If the layer 7 does not contain a fuel, the air which arrives at point 10 is not hot enough to overcome the firing or sintering, and it is therefore heated by a flame 15, of which it is necessary. hand holds combustion.
The device presented to. fig. 2 differs from that of FIG. 1 in that the air heated by the recovery layer is employed to preheat the raw material. The grid is then longer than in fig. 1, so that it supports parts 16 and 17 of layers 6 and 7. In addition, the brick masonry 13 is replaced by a bridge 18 which is located above the cooking or sintering zone and delimits a chamber 19 in which the hot gases which effec kill the. firing or sintering are sent via a pipe 20.
The gases which have been used to preheat the parts 16 and 17 of the layers are removed through line 11, as well as those which have been used for firing or sintering.