La présente invention se rapporte à un procédé de calcination de chaux ou dolomie dans un four droit annulaire présentant un cylindre externe e† un cylindre interne formant entre eux un espace annulaire. On connaît un procédé de ce type qui comprend

- une alimentation en matière à calciner calcaire ou dolomifique au haut de l'espace annulaire dans lequel elle descend,

- une introduction de premières fumées de combustion dans ledit espace annulaire, à un premier niveau du four,

- une introduction de secondes fumées de combustion dans ledit espace annulaire, à un second niveau du four inférieur au premier niveau susdit,

- un préchauffage et une calcination de la matière à calciner en cours de descente dans l'espace annulaire, au contact des premières fumées de combustion et de secondes fumées de combustion qui subissent un tirage vers le haut, en contre-courant de la matière à calciner, et son† évacuées au haut du four sous la forme d'un courant gazeux supérieur,

- un refroidissement de la matière calcinée par amenée d'air de refroidissement de produit au bas de l'espace annulaire, une aspiration de ce† air de refroidissement à l'intérieur du cylindre interne, à un troisième niveau du four inférieur au second niveau susdit, en y formant un courant gazeux inférieur contenant l'air de refroidissement de produit, e†

- un déchargement de chaux ou dolomie calcinée au bas du four (voir demande de brevet internationale WO2018/002151 ). Au cours de ce processus, la matière calcaire ou dolomitique de départ dégage un important volume de CO2 pendant sa calcination en chaux ou dolomie. De plus, pour réaliser cette calcination, il faut atteindre des températures élevées et donc procéder à la combustion de combustibles, ce qui, à son tour, provoque un dégagement important de CO2. Globalement, les procédés de calcination présentent l'inconvénient de participer activement à l'augmentation de l'effet de serre.

Ce procédé fou† à fai† courant présente en outre l'inconvénient de prévoir une combustion de combustible avec de l'air e† le refroidissement du produit calciné par de l'air. Il en résulte un dégagement au haut du four d'un courant gazeux présentant un taux élevé d'azote diatomique, e† un taux comparativement faible de CO2 (concentration en volume de l'ordre de 25% à 35% sur gaz sec), qu'il es† coûteux de capturer en raison de la forte présence de diazote provenant de l'air utilisé.

Des tentatives on† déjà été mises en oeuvre pour permettre d'éviter ces inconvénients.

On connaît déjà un four de calcination où un recyclage du CCbes† prévu (US2020/0048146). Dans ce four, le CO2 issu de la calcination es†, en partie, chauffé e† recyclé dans le four pour provoquer la calcination de la matière première e†, en partie, dégagé hors de l'appareil sous forme d 'effluent concentré en CO2. Le gaz recyclé doit toutefois être chauffé à la température de calcination. Pour cela la combustion d'un combustible es† requise e† es† effectuée dans l'air en dégageant un effluent gazeux où le CCbse trouve sous forme diluée.

On connaît également une chaudière à lit fluidisé dans laquelle on introduit du calcaire afin de capter, par la chaux formée, le soufre provenant du combustible utilisé e† d'évacuer ainsi le soufre dans les cendres sous la forme de sulfate de calcium. Après plusieurs échanges de chaleur, pour produire notamment de la vapeur, une partie des gaz de fumées es†, après dépoussiérage, réchauffée par échange de chaleur avec ces mêmes gaz de fumées sortant de la chaudière e† elle es† ensuite mélangée à du dioxygène pour former un comburant adapté à la réalisation d'une combustion avec le combustible dans la chaudière (voir US2010/0077947).

La présente invention a pour bu†, à des fins d'utilisation ou de séquestration, de permettre une capture partielle ou totale du CO2 dégagé au cours du procédé de calcination dans un four droit annulaire, non seulement lors de la calcination proprement dite, mais aussi au cours de la combustion du combustible nécessaire pour atteindre la température de calcination, e† cela sans modification, ou sans modification majeure, du four droit annulaire e† du procédé qui y es† mis en œuvre. L'objectif principal des fours de calcination droits annulaires doit évidemment être maintenu, c'est-à-dire la production d'une matière calcinée de hautes qualité e† pureté.

Pour résoudre ce problème il es† prévu que le procédé indiqué plus haut comprenne

- un prélèvement d'une partie du courant gazeux supérieur, évacué du four,

- une formation d'un premier mélange comburant par mélange de cette partie de courant gazeux supérieur avec du dioxygène pur, une combustion d'un combustible dans ce premier mélange comburant, pour former lesdites secondes fumées de combustion, e† une extraction du courant gazeux inférieur contenant l'air de refroidissement de produit hors du cylindre interne, suivie de son évacuation hors du four Ceffe combustion dans du dioxygène donnant lieu aux secondes fumées de combustion a pour effet de produire dans celles-ci principalement du CO ₂ à côté de quelques impuretés, présentes sous la forme de traces dans le combustible et dans la matière à calciner, et d ' un peu d'oxygène non consommé par la combustion du combustible. Il en résulte évidemment une augmentation drastique de la teneur en CO ₂ du courant gazeux dégagé au haut du four.

La combustion du combustible dans du dioxygène pur donnerai† lieu à des températures de flamme trop élevées pour les équipements usuels du four. Aussi, il es† prévu suivant l'invention de prélever une partie du courant gazeux supérieur riche en CO ₂ e† de le mélangerau dioxygène. Au lieu d'un comburant usuel formédu mélange O ₂ + N ₂ de l'air, on obtient ainsi un mélange O ₂ + CO ₂ à température de flamme appropriée, en produisant au haut du four un courant gazeux de plus en plus concentré en CO ₂ . Ce CO ₂ devient ainsi utilisable ou séquestrable dans des conditions favorables, ce qui permet de diminuer radicalement la contribution à l'effet de serre du four.

Enfin, suivant ce procédé, l'air de refroidissement de produit introduit au bas du four es† totalement canalisé de manière à ne pouvoir en aucune manière diluer G effluent gazeux qui s'échappe au haut du four.

La mise en œuvre de ce procédé ne requiert pas nécessairement d'aménagement particulier du four en soi. Les seules modifications à apporter à celui-ci peuvent être simplement extérieures au four et consister à changer les circuits des fumées sortant du four, en particulier en prévoyant une sortie du courant gazeux inférieur séparée de celle du courant gazeux supérieur, ainsi qu'à prévoir au moins une source de dioxygène pur. Par dioxygène pur (encore appelé oxygène dans la suite), il tau† entendre suivant l'invention un gaz don† le taux en oxygène dépasse 50% en volume. Il sera de préférence égal ou supérieur à 95%, avantageusement de 98 à 100% en volume. La source de dioxygène pur peu†, par exemple, être une unité de séparation d'air qui sépare l'air en dioxygène e† diazote (encore appelé dans la suite azote) e† qui travaille en parallèle au four, ou encore un réservoir de dioxygène installé à côté du four.

Par combustible, on entend, suivant l'invention, tout combustible solide, liquide ou gazeux, par exemple du gaz naturel, de l'hydrogène, du biogaz, du fioul, des huiles, du charbon ou du coke en poudre, de la biomasse solide, comme de la sciure de bois, du combustible solide de récupération, comme des plastiques, du papier, des cartons, etc.

Suivant un mode de réalisation de l'invention, ledit tirage vers le haut e† ladite aspiration dans ledit cylindre interne son† réglés de manière à s'équilibrer dans l'espace annulaire de telle façon qu'une première partie des secondes fumées de combustion es† amenée, par ledit tirage vers le haut de l'espace annulaire, en contre-courant de la matière à calciner, e† qu'une seconde partie des secondes fumées de combustion es† amenée vers le bas de l'espace annulaire, en co-couran† de la matière à calciner, puis à l'intérieur du cylindre interne, par ladite aspiration de l'air de refroidissement de produit, en formant un mélange d'air de refroidissement de produit e† de secondes fumées de combustion, à titre de courant gazeux inférieur susdit extrait hors du cylindre interne e† évacué du four.

Conformément à ce mode de réalisation, le four n'a subi aucun aménagement intérieur, c'est-à-dire qu'il prévoit, comme dans les fours droits annulaires usuels, une zone de calcination en contre-courant de la matière à calciner et une zone de calcination en co-courant de cette dernière. Dans le courant gazeux supérieur, la concentration en CO2 sur gaz sec est égale ou supérieure à 80% en volume sur gaz sec, en particulier supérieure à 85% en volume sur gaz sec, et de préférence supérieure à 90% ou même à 95% en volume sur gaz sec, e† es† donc parfaitement capturable. Dans ce mode de réalisation, le courant gazeux inférieur, formé d'un mélange d'air de refroidissement de produit e† de CO2 à plus faible concentration en C02 (environ 40-60% sur gaz sec en volume), es† évacué séparément, par exemple par une cheminée, ou reconcentré en C02 avec un procédé adapté ou même exploité tel quel dans d'autres procédés industriels. En effet à cette concentration plus faible, qui es† toutefois plus élevée que celle du courant gazeux sortant d'un four droit annulaire usuel, le courant gazeux inférieur peu† être utilisé industriellement. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, ledit tirage vers le haut e† ladite aspiration dans ledit cylindre interne son† réglés de manière à s'équilibrer dans l'espace annulaire de telle façon que la totalité des secondes fumées de combustion introduites dans l'espace annulaire subi† le tirage vers le haut susdit e† es† incorporée dans ledit courant gazeux supérieur, le courant gazeux inférieur extrait hors du cylindre interne e† évacué du four étant formé uniquement par l'air de refroidissement de produit. Un tel procédé es† rendu possible par exemple par une modification de la localisation mutuelle entre les ouïes de reprise permettant une aspiration de l'air de refroidissement de produit à l'intérieur du cylindre interne e† les chambres de combustion inférieures où son† produites les fumées de combustion inférieures. Suivant ce mode de réalisation, le courant gazeux inférieur es† formé uniquement d'air de refroidissement de produit, don† la température a fortement augmenté au contact de la matière calcinée dans la zone de refroidissement e† tou† le CO2 produit par la calcination e† par la combustion donnant lieu aux fumées de combustion inférieures es† capturé dans le courant gazeux supérieur évacué hors du four, après son refroidissement au contact de la matière à calciner, pendant l'étape de préchauffage.

Suivant un mode particulier de réalisation de l'invention, en amont de ladite combustion donnant lieu aux secondes fumées de combustion, le procédé comprend un échange de chaleur entre, d'une part, ledit premier mélange comburant ou ladite partie prélevée du courant gazeux supérieur et, d'autre part, ledit courant gazeux inférieur, avant son évacuation du four. Comme on l'a indiqué ci-dessus, selon le cas, le courant gazeux inférieur est formé d'un mélange d'air de refroidissement de produit et de secondes fumées de combustion ou simplement d'air de refroidissement de produit. Ce courant gazeux inférieur a été chauffé au contact de la matière calcinée et permet avantageusement, par échange de chaleur, de réguler à la température adéquate la partie de courant gazeux supérieur qui va être ou est mélangée au dioxygène. En effet, à sa sortie du four, le courant gazeux supérieur a été largement refroidi au contact de la matière à calciner. Plus sa température est basse, plus le four est performant, car cela signifie que le préchauffage de la matière à calciner a été très efficace. Pour permettre la combustion de combustible donnant lieu aux secondes fumées de combustion, il est en effet préférable que le comburant atteigne une température appropriée. Par cette récupération de chaleur, le courant gazeux inférieur est aussi favorablement refroidi avant son évacuation que ce soit par élimination dans l'atmosphère, ou sa réutilisation à des fins diverses.

Suivant l'invention le dioxygène est mélangé à ladite partie prélevée du courant gazeux supérieur évacué hors du haut du four, en amont ou en aval dudit échange de chaleur. Suivant un autre mode du procédé suivant la présente invention, celui-ci comprend, pour former lesdifes premières fumées de combustion, une combustion d'un combustible dans un second mélange comburant de dioxyde de carbone et de dioxygène pur. Le comburant usuel à base d'air es† ici aussi remplacé, au niveau des chambres de combustion où son† produites les premières fumées de combustion, par un mélange de dioxygène e† d'un gaz concentré en CO ₂ . Le dioxygène pur peu† provenir d'une unité de séparation d'air ou d'un réservoir à oxygène. Ceux-ci peuvent être les mêmes que ceux utilisés pour alimenter les chambres de combustion inférieures ou être des dispositifs différents. Le gaz concentré en CO _2, mélangé au dioxygène, peu† provenir de n'importe quelle source de CO ₂ extérieure au four ou propre à celui-ci. Le second mélange comburant peu† aussi être un mélange gazeux O ₂ + CO ₂ utilisé préalablement pour refroidir l'enveloppe du cylindre interne _.

Par exemple, le procédé peu† comprendre

- un prélèvement d'une partie additionnelle du courant gazeux supérieur, évacué hors du four,

- un mélange de cette partie additionnelle du courant gazeux supérieur avec du dioxygène pur pour former ledit second mélange comburant, e†

- une combustion d'un combustible dans ce second mélange comburant pour former lesdites premières fumées de combustion.

Dans ce cas, il n'y a plus utilisation d'air ni pour former les fumées de combustion inférieures, ni pour former les fumées de combustion supérieures. Il en résulte que le courant gazeux évacué hors du haut four es† particulièrement concentré e† donc parfaitement utilisable ou séquestrable. Suivant un mode avantageux de réalisation, le procédé comprend en outre une récupération hors du four d'une fraction gazeuse formée des premières fumées de combustion e† d'au moins une partie des secondes fumées de combustion tirées vers le haut du four e†, en amont de ladite combustion donnant lieu aux premières fumées de combustion, un échange de chaleur entre, d'une par†, cette fraction gazeuse récupérée e†, d'autre par†, le second mélange comburant susdit.

Suivant un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend un refroidissement du cylindre interne par un mélange gazeux de dioxyde de carbone e† de dioxygène. Après ce refroidissement, ce mélange gazeux peu† servir de mélange comburant additionnel pour ladite combustion du combustible donnant lieu aux secondes fumées de combustion. Il peu† aussi servir de second mélange comburant ou de mélange comburant additionnel pour ladite combustion du combustible donnant lieu aux premières fumées de combustion.

Selon le procédé suivant l'invention, le courant gazeux supérieur susdit présente une concentration en CO2 sur gaz sec égale ou supérieure à 80% en volume, en particulier supérieure à 85% en volume, e† de préférence supérieure à 90% ou même à 95% en volume sur gaz sec.

D'autres détails e† particularités du procédé suivant l'invention son† indiqués dans les revendications annexées.

L'invention concerne également un four droit annulaire pour la calcination de chaux ou de dolomie.

Un four droit annulaire usuel comprend

- un cylindre externe,

- un cylindre interne formant un espace annulaire avec le cylindre externe,

- au haut du four, une entrée d'alimentation pour introduire dans l'espace annulaire une matière à calciner calcaire ou dolomitique, - plusieurs chambres de combustion supérieures, qui sont agencées à un premier niveau du four, et dans lesquelles a lieu une combustion d'un combustible, de manière à introduire dans l'espace annulaire des premières fumées de combustion,

- plusieurs chambres de combustion inférieures, qui sont agencées à un second niveau du four inférieur audit premier niveau et dans lesquelles a lieu une combustion d'un combustible, de manière à introduire dans l'espace annulaire des secondes fumées de combustion,

- une entrée d'air de refroidissement de produit au bas de l'espace annulaire,

- une décharge pour récolter la chaux ou dolomie calcinée au bas du four,

- des moyens de tirage vers le haut qui évacuent hors du haut du four, au travers d'un conduit de sortie, un courant gazeux supérieur formé des premières fumées de combustion et de secondes fumées de combustion,

- des ouïes de reprise prévues dans le cylindre interne à un troisième niveau inférieur au second niveau susdit, et

- des moyens d'aspiration qui, par lesdites ouïes de reprise, aspirent l'air de refroidissement de produit depuis l'espace annulaire dans le cylindre interne, en y formant un courant gazeux inférieur contenant l'air de refroidissement de produit.

Comme expliqué précédemment, un tel four présente l'inconvénient de dégager dans l'atmosphère des volumes importants de gaz de fumée contenant une teneur élevée en azote et une teneur peu concentrée en CO ₂ .

Un four droit annulaire suivant l'invention comprend en outre - un circuit de recirculation qui est agencé entre le conduit de sortie du courant gazeux supérieur susdit et lesdites chambres de combustion inférieures e† dans lequel es† prélevée une partie du courant gazeux supérieur susdit évacué au haut du four, - une source de dioxygène pur qui communique avec le circuit de recirculation e† alimente en dioxygène la partie du courant gazeux supérieur susdit passant dans le circuit de recirculation, en formant ainsi un premier mélange comburant pour ladite combustion de combustible dans lesdites chambres de combustion inférieures, e† - au moins un conduit d'extraction par lequel ledit courant gazeux inférieur contenant l'air de refroidissement de produit es† extrait du cylindre interne, puis évacué du four.

Suivant une forme de réalisation de l'invention, un échangeur de chaleur es† agencé dans le circuit de recirculation de manière à permettre un échange de chaleur entre, d'une par†, ledit premier mélange comburant ou ladite partie prélevée du courant gazeux supérieur passant dans ce circuit de recirculation e†, d'autre par†, le courant gazeux inférieur extrait hors du cylindre interne par ledit conduit d'extraction. Le courant gazeux de fumées de combustion qui sort au haut du four es† refroidi au cours de l'étape de préchauffage de la matière à calciner. Par passage dans l'échangeur de chaleur précité, la partie prélevée e† remise en circulation de ce courant gazeux ainsi que le dioxygène peuvent être chauffés à une température adéquate pour la combustion dans les chambres de combustion inférieures.

Suivant une forme de réalisation particulièrement avantageuse du four suivant l'invention, il comprend en outre un conduit d'alimentation en mélange comburant qui alimente les chambres de combustion supérieures e† qui es† raccordé à une source de dioxygène pur e† à une source de CO ₂ et/ou à une source d'un mélange gazeux O ₂ + CO2.

Suivant une forme particulière de réalisation de l'invention, le four comprend, comme source de CO ₂ , un circuit de recyclage qui es† agencé entre le conduit de sortie du courant gazeux supérieur susdit e† le conduit d'alimentation en mélange comburant des chambres de combustion supérieures e† dans lequel passe une partie additionnelle prélevée du courant gazeux supérieur susdit.

Suivant une autre forme de réalisation, la source d'un mélange gazeux O ₂ + CO _2, susdite es† raccordée, par un conduit d'amenée, à un système de refroidissement du cylindre interne du four, e† ensuite au conduit d'alimentation en mélange comburant.

Avantageusement, dans le four droit annulaire suivant l'invention, le conduit d'alimentation en mélange comburant es† agencé de manière à alimenter non seulement les chambres de combustion supérieures, mais également les chambres de combustion inférieures.

Suivant une forme de réalisation avantageuse de l'invention, le four comporte, à son somme†, des moyens de séparation d'une fraction gazeuse formée des premières fumées de combustion e† d'au moins une partie des secondes fumées de combustion tirées vers le haut du four, un conduit de récupération de cette fraction gazeuse séparée e† un échangeur de chaleur monté dans le circuit de recyclage de manière à permettre un échange de chaleur entre, d'une par†, la fraction gazeuse séparée passant dans le conduit de récupération e†, d'autre par†, le second mélange comburant.

D'autres détails e† particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre illustratif, d'exemples de réalisation suivant l'invention. La figure 1 représente une vue en section axiale d'un four de calcination droit annulaire usuel.

La figure 2 représente de manière schématique un four droit annulaire usuel semblable à celui de la figurel, de manière à illustrer de manière schématique son fonctionnement.

Les figures 3 à 5 représentent de manière schématique plusieurs formes de réalisation de four droit annulaire qui ont été aménagées suivant l'invention.

Ainsi qu'il ressort de la figure 1, qui représente un four tel que décrit et illustré dans la demande de brevet internationale WO201 8/002151 , un four droit annulaire usuel pour la calcination de roche calcaire ou dolomitique comprend un cylindre externe 1 et un cylindre interne 2 formant entre eux un espace annulaire 3 dans lequel descend la matière à calciner. La matière crue est introduite par le haut du four à l'entrée 4 et le produit cuit est déchargé par le bas par la décharge 8. Le combustible est injecté à deux niveaux au moyen des brûleurs de plusieurs chambres de combustion supérieures 5 et inférieures 6 (de 4 à 6 chambres selon la capacité du four). De manière générale, 1/3 du combustible est injecté dans les chambres 5 et 2/3 dans les chambres 6. La totalité des fumées des chambres supérieures 5 et une partie des fumées des chambres inférieures 6 sont tirées vers le haut par un ventilateur de tirage 9, donc à contre-courant du mouvement de la charge de matière, et évacuées par le conduit de sortie 12. Dans la zone A du four il se produit ainsi un préchauffage de la matière à calciner et dans la zone B une calcination à contre-courant. L'autre partie des gaz de fumées des chambres de combustion inférieures 6 est tirée vers le bas par une dépression créée au niveau des ouïes de reprise 10 prévues dans le cylindre interne 2, plus bas que les chambres de combustion 6. C'est la zone C de calcination en co-courant. De l’air de refroidissement de produit est introduit par l'entrée 7 au bas de l'espace annulaire 3, pour refroidir la matière calcinée dans la zone D de refroidissement. Au niveau des ouïes 10 les fumées de la zone C de calcination en co-courant se mélangent alors avec l'air de refroidissement de produit introduit au bas du four en 7. Ce mélange forme un courant gazeux inférieur qui, par l'intermédiaire de plusieurs conduits de recyclage 41 , est extrait hors du cylindre interne 2 par des moyens d'aspiration, tels que plusieurs éducteurs de recirculation 1 1 (un par chambre de combustion inférieure), et est remis en circulation dans les chambres de combustion inférieures 6 par des conduits de recirculation 13, et cela pour y servir de gaz comburant (voir aussi l'illustration schématique de cette recirculation sur la figure 2).

Ce four comporte en outre un cylindre supérieur 23 qui sert à séparer une fraction des fumées de combustion qui montent dans le four et qui dirige cette fraction gazeuse par un conduit de récupération 26 dans un récupérateur de chaleur 24. Dans celui-ci a lieu un échange de chaleur entre la fraction gazeuse récupérée et un air fourni par un conduit d'alimentation d'air moteur31 . Cet air moteurainsi préchauffé est amené par un conduit de transfert 32 aux éducteurs de recirculation 1 1 pour permettre leur fonctionnement.

De l’air de refroidissement est aussi, par un conduit d'amenée 33, introduit dans un système de refroidissement du cylindre interne 2 pour refroidir celui-ci.

Exemple 1 (selon l'art antérieur).

La figure 2 représente un four droit annulaire usuel de manière schématique.

A titre d'exemple, ce four permet une production de 170 tonnes par jour de chaux. Du calcaire est introduit dans le four par l'entrée 4 e† il es† calciné pour former un produit sous forme de poudre de chaux vive qui es† déchargée en 8.

Le combustible introduit dans les chambres de combustion 5 e† 6 peu† être un combustible solide, tel que du coke et du charbon en poudre, une biomasse, ou fluide, comme du gaz naturel, de l'hydrogène, entre autres. Il es† brûlé dans ces chambres en présence d'un comburant. Il es† amené aux brûleurs des chambres 5 par un conduit d'alimentation de combusfiblel4 et aux brûleurs des chambres 6 par un conduit d'amenée de combusfiblel 5.

Dans les chambres de combustion supérieures 5, le comburant es† de l'air, qui, comme il es† connu, confient en moyenne 79% en volume de N2 et 21 % en volume de O2. Ce† air es†, dans ce† exemple de réalisation, l'air de refroidissement du cylindre interne 2 fourni par le conduit d'amenée 33, chauffé lors de son parcours dans le système de refroidissement du cylindre interne 2 et recyclé sous forme d'air comburant aux brûleurs des chambres de combustion 5 et 6 par des conduits de recyclage 34 et 35 respectivement.

Le tirage vers le haut par des moyens de tirage usuels 9 entraîne vers le haut les fumées de combustion des chambres de combustion supérieures 5 e† une partie des fumées de combustion des chambres de combustion inférieures 6. Par des moyens d'aspiration, tels que les éducteurs de recirculation 1 1 , don† un seul es† représenté, une autre partie des fumées de combustion des chambres de combustion inférieures 6 es† aspirée vers le bas, puis entraînée à l'intérieur du cylindre interne 2 au travers des ouïes de reprise 10. L'équilibre entre le tirage vers le haut e† l'aspiration vers le bas dans l'espace annulaire 3 es† représenté par un trait interrompu 30. La partie descendante des fumées des chambres de combustion inférieures 6 représente typiquement 20% à 40% en volume de ces fumées. Dans les chambres de combustion inférieures 6, le comburant es† constitué du mélange des fumées de combustion tirées vers le bas e† de l'air de refroidissement de produit, mélange qui es†, à l'aide des éducteurs 1 1 , extrait du cylindre interne 2 au travers des conduits de recyclage 41 e† remis en circulation dans les chambres 6 par les conduits de recirculation 13. Ce mélange gazeux contient une faible concentration en CO2 e† en O2, par exemple environ 9% en volume de CO2 e† 14% en volume de O2, le reste comprenant du diazote e† des impuretés habituelles, présentes sous forme de traces dans le combustible.

Chaque éducteur de recirculation 1 1 fonctionne à l'aide de l'air moteur qui es† fourni par le conduit d'alimentation 31 , préchauffé dans le récupérateur de chaleur 24 e† ensuite amené à réducteur 1 1 par le conduit de transfert 32.

Le mélange comburant gazeux remis en circulation dans les chambres de combustion inférieures 6 présente une température approximative de 850°C, qui es† adéquate pour assurer une combustion appropriée du combustible. Le débit de ce mélange comburant remis en circulation es† variable e† dépend du réglage du four.

Afin de maintenir des températures raisonnables, les chambres de combustion supérieures 5 fonctionnent en défaut d'air (environ 50% en volume) e† les chambres de combustion inférieures 6 en excès d'air (environ 150%).

On prévoit dans ce† exemple de l'air de refroidissement de produit à raison de 800 Nm ³ /† de chaux produite, air qui à son introduction dans le four es† à la température ambiante. Le mélange gazeux, qui es† remis en circulation aux éducteurs à une température d'environ 850°C, représente environ 1600 Nm ³ /† de chaux e† le courant gazeux supérieur, qui es† évacué au haut du four par le conduit de sortie 12 à une température d'environ 250°C, soumis à une filtration dans un filtre à poussières 16 et dégagé dans l'atmosphère par la cheminée 17, représente 2000 Nm ³ /† de chaux.

367 Nm ³ de CO2/† de chaux son† dégagés au cours de la transformation du calcaire en chaux. 215 Nm ³ de CO2/† de chaux son† produits par la combustion du combustible, à raison de 71 Nm ³ dans les chambres de combustion supérieures 5 e† de 144 Nm ³ dans les chambres de combustion inférieures 6. Au total ce procédé produit donc 582 Nm ³ de CO2/† de chaux qui son† évacués dans le courant gazeux passant par la cheminée 17. Ce courant gazeux contient environ 30% en volume de CO2 sur gaz sec, ce CCbes† donc difficilement directement séquestrable ou exploitable.

Exemple 2 (conforme à l'invention)

La figure 3 représente un four annulaire droit usuel, du type représenté sur la figure 2, mais aménagé suivant l'invention.

La même matière à calciner que dans l'exemple 1 es† introduite dans le four. Les mêmes combustibles son† utilisés. Les chambres de combustion son† identiques. Toutefois les chambres de combustion inférieures 6 on† été abaissées à un niveau juste supérieur aux ouïes de reprise 10. Cette modification mineure dans l'intérieur du four facilite le fonctionnement de celui-ci totalement en contre-courant, avec une ligne d'équilibre 30 également abaissée. Dans ce four il n'y a plus de zone de calcination en co-couran† e† toutes les fumées de combustion sortant des chambres de combustion inférieures 6 son† tirées vers le haut comme celles sortant des chambres de combustion supérieures 5 pour former ensemble le courant gazeux supérieur.

Une partie du courant gazeux supérieur, évacué au haut du four par le conduit de sortie 12 à une température d'environ 250°C, es†, à l'aide d'un moyen d'aspiration 38 prélevée dans un circuit de recirculation 18 qui aboutit aux chambres de combustion inférieures 6.

Dans l'exemple illustré, pour former un premier mélange comburant, ceffe partie de courant gazeux supérieur es† mélangée à du dioxygène pur. Celui-ci provient d'une source de dioxygène, telle qu'une unité de séparation d'air 19. Ce mélange gazeux CO2 + O2 es† un mélange massique équivalent en CO2 recyclé e† en O2 provenant de la source de dioxygène.

Le courant gazeux inférieur, aspiré dans le cylindre interne 2, es† formé du seul air de refroidissement de produit, introduit à la température ambiante par l'entrée 7, e† passé dans le cylindre interne 2 au travers des ouïes de reprise 10. Ce† air de refroidissement de produit es† extrait du cylindre interne 2 à l'aide d'un moyen d'aspiration, tel qu'un ventilateur d'aspiration 36, à une température d'environ 850°C, puis éliminé par un conduit d'évacuation 37 vers une cheminée 20, en passant par un filtre à poussières 21 . Il n'y a donc plus d'éducteurs de recirculation 1 1 , ni besoin d'air moteur pour leur fonctionnement, ni recirculation du courant gazeux inférieur. L'air de refroidissement suit, entre son entrée e† sa sortie du four, un circuit propre séparé des fumées formant le courant gazeux supérieur.

Une partie de la chaleur de ce courant gazeux inférieur es†, par l'intermédiaire d'un échangeur de chaleur 22, récupérée dans le mélange CO2 + O2 passant dans le circuit de recirculation 18. Le courant gazeux inférieur es† ensuite éliminé vers la cheminée 2 à une température de 200°C, tandis que le mélange comburant présente à la sortie de l'échangeur de chaleur une température de 650°C.

Les chambres de combustion supérieures 5 son†, dans l'exemple illustré, alimentées en un second mélange comburant semblable au premier mélange comburant susdit. Cela peu† se faire par prélèvement dans le circuit de recirculation 18 ou pour plus de flexibilité par un mélange alimenté sur mesure depuis un système indépendant.

Dans l'exemple illustré sur la figure 3, un mélange gazeux CO2 + O2 es† introduit dans le four par le conduit 33 pour refroidir le cylindre 2. Il passe ensuite dans le récupérateur de chaleur 24 avant d'être dirigé vers les brûleurs des chambres de combustion supérieures e† inférieures par le conduit d'alimentation 25, puis les conduits de recyclage 39 e† 40 respectivement, e† servir ainsi de second mélange comburant pour les chambres de combustion supérieures 5 e† de mélange comburant additionnel pour les chambres de combustion inférieures 6. Un échange de chaleur a lieu, comme dans le four usuel, avec une fraction des fumées du courant gazeux supérieur séparée par un cylindre supérieur 23.

Si le combustible alimenté aux brûleurs es† un combustible solide, un mélange CO2 + O2 ou du CO2 pur peu† aussi être utilisé comme gaz porteur.

Il tau† noter que, comme la densité du CCb es† supérieure à celle de l'azote, l'équivalent volumique CO2 + O2 es† inférieur au volume d'air remplacé de l'ordre de 30%. Il en résulte une diminution du même ordre du volume de CO2 recyclé. Cela réduit la perte de charge du four (environ 20%) e† compense l'augmentation de la perte de charge due au déplacement vers le bas des chambres de combustion inférieures 6 (environ 15%).

Comme pour le four de l'exemple 1 on prévoit dans le présent exemple 800 Nm ³ /t de chaux d'airde refroidissement de produit à l'entrée 7. Comme dans l'exemple 1 également, 367 Nm ³ de CO2/† de chaux son† dégagés au cours de la transformation du calcaire en chaux. Les mêmes quantités de combustible que dans l'exemple 1 son† appliquées aux chambres de combustion, à raison de 71 Nm ³ /† de chaux dans les chambres de combustion supérieures 5 e† de 144 Nm ³ /† de chaux dans les chambres de combustion inférieures 6. Et donc le bilan total de production de CO2 es† le même que dans le four de l'exemple 1 , à savoir 582 Nm ³ de CO2/† de chaux.

Toutefois, dans le présent exemple 2, l'air de refroidissement de produit introduit dans le four en 7 forme, dans sa totalité, l’effluent de la cheminée 20, sans avoir été mélangé à des fumées du processus.

D'autre par†, la combustion du combustible dans les chambres de combustion supérieures ne s'effectue plus dans l'air, e† la combustion dans les chambres de combustion inférieures ne s'effectue plus dans un mélange d'air e† de fumées de combustion. Ces combustions s'effectuent à présent dans un mélange comburant de CO2 + O2. Il en résulte que, dans les fumées dégagées, le CO2 n'es† plus dilué dans un grand volume de diazote.

Dans le présent exemple, le courant gazeux supérieur, à sa sortie du haut du four, représente 1550 Nm ³ /† de chaux, il en es† prélevé 900 Nm ³ /† de chaux dans le circuit de recirculation 18 e† on obtient donc 650 Nm ³ /† de chaux d'un effluent concentré, où la teneur en CO2 es† supérieure à 85% en volume sur gaz sec.

La fraction gazeuse prélevée du courant gazeux supérieur présente donc cette même teneur en CO2 e† es† mélangée à 200 Nm ³ /t de chaux de dioxygène, ce qui donne, aux chambres de combustion inférieures 6, une alimentation en mélange comburant de 1 100 Nm ³ /† de chaux.

Dans ces conditions d'effluent concentré à la sortie du haut du four, une capture à 100% du CO2 présent devient possible pour une séquestration ou une exploitation. Exemple 3 (conforme à l'invention)

La figure 4 représente un four annulaire droit semblable à un four usuel, tel que représenté sur la figure 2, ef aménagé comme dans l'exemple 2.

Toutefois, dans ce† exemple 3, au lieu de déplacer les chambres de combustion inférieures 6 vers le bas, on a relocalisé les ouïes de reprise 10 vers le haut, juste en dessous du niveau de ces chambres. Ceffe adaptation du four usuel est plus simple et donc moins coûteuse.

Le reste du procédé est inchangé par rapport au four de l'exemple 2. Il n'y a plus de zone de calcination en co-courant, celle-ci devient dans ce four une zone de refroidissement. Comme dans le four de l'exemple 2, la combustion du combustible s'effectue en présence de premier et second mélanges comburants CO2 + O2, et l'effluent obtenu au haut du four est très concentré en CO2, à une valeur supérieure à 85% en volume sur gaz sec.

Exemple 4 (conforme à l'invention)

La figure 5 représente un four annulaire droit semblable à un four usuel, tel que représenté sur la figure 2. Ici, seul l'agencement des éléments externes au four est modifié conformément à ce qui a été prévu dans les fours suivant l'invention des exemples 2 et 3. Par contre, le four en soi n'est pas modifié, les chambres de combustion inférieures 6 et les ouïes de reprise 10 ne sont pas relocalisées et il subsiste ici une zone de calcination en co-courant.

Par conséquent, une partie des fumées de combustion provenant des chambres de combustion inférieures 6 est mélangée avec l'air de refroidissement de produit introduit dans le four à l'entrée 7. Ce mélange gazeux extrait du cylindre interne 2 et évacué par la cheminée 20 est donc un effluent dilué, car en plus d'une partie du CO2 de combustion et d'une partie du CCbde calcination, il contient tout l'air de refroidissement de la chaux. Toutefois, grâce à ceffe canalisation de l'air de refroidissement, celui-ci ne peu† plus en aucune façon diluer l’effluent gazeux sortant au haut du four. La teneur en CO2 du courant gazeux inférieur reste toutefois plus élevée que dans les effluents sortant au haut des fours droits annulaires traditionnels, environ 40-60% sur gaz sec au lieu de 30%, mais elle es† inférieure à celle obtenue dans le courant gazeux évacué au haut du four. Celui-ci n'es† en effet pas dilué dans de l'air e† contient une teneur en CO2 supérieure à 85% sur gaz sec. Dans ce† exemple de réalisation on a également représenté en traits interrompus des variantes pour l'alimentation en CCbe† en O2 du conduit d'alimentation en mélange comburant 25. Le dioxygène peu† provenir d'une unité de séparation d'air 28, de l'unité de séparation d'air 19 ou encore de fou† autre source de O2. Le CO2 peu† provenir d'une source de CO2 indépendante 27. Il peu† aussi provenir du courant gazeux supérieur passant dans le conduit de sortie 12 don† une partie additionnelle es† prélevée dans un circuit de recyclage 29. Ici, on peu† aussi prévoir, comme dans les exemples 2 e† 3, un mélange gazeux CO2 ₊ O2 pour refroidir le cylindre interne, alimenter le conduit 25, puis les chambres de combustion 5 e† 6.

Il doit être entendu que la présente invention n'es† en aucune façon limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus e† que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre des revendications annexées. Dans foutes les formes de réalisation, aussi bien celle de l'exemple 1 de l’art antérieur, que des exemples 2 à 4 suivant l'invention, on peu† envisager une variante où le cylindre supérieur 23 es† absent, ce qui empêche une récupération de chaleur dans un récupérateur 24. Suivant, l'invention, on peut aussi prévoir que l'apport de dioxygène dans le circuit de recirculation 18 ait lieu en aval de l'échangeur de chaleur 22.

De même, suivant l'invention, on peut prévoir d'agencer le moyen d'aspiration 38, qui sert à prélever une partie du courant gazeux supérieur dans le circuit de recirculation 18, dans la section de ce circuit qui se trouve en aval de l'échangeur de chaleur 22 et en amont des chambres de combustion inférieures 6.