<Desc/Clms Page number 1>
STORA KOPPARBERGS BERGSLAGS AKTIEBOLAG, résidant à FALUN ( Suède ) .
FOUR ROTATIF A RECUPERATION.
Dans un grand nombre de procédés chimiques et métallurgiques qui doivent être mis en oeuvre à température élevée, le chauffage des produits à la température nécessaire constitue une partie très importante et souvent même prédominante de la consommation totale de chaleur. Il en est de même pour les traitements thermiques à températures élevées. L'énergie nécessai- re pour ces procédés ou traitements pourrait être sensiblement diminuée si l'on pouvait utiliser la capacité calorifique des produits traités avant leur refroidissement à l'aide ou par de l'eau courante. Le meilleur proces- sus d'utilisation de cette capacité calorifique consiste à la transférer dans un échangeur de chaleur au produit à chauffer.
Si, dans un traitement thermique, il faut chauffer et refroidir exactement la même quantité de pro- duit et si la chaleur de réaction est nulle, il serait donc possible, avec un échangeur de chaleur efficace, d'ajouter ou d'apporter seulement l'éner- gie nécessaire à la compensation des pertes de chaleur du four vers l'espace ambiant par convexion ou par rayonnement.
Ce principe de l'utilisation de la capacité calorifique de la matière traitée ou des produits de réaction, à l'intérieur ou à l'extérieur du four, a déjà été appliqué dans un grand nombre de fours et d'appareilla- ges chimiques. Dans la plupart des cas, cependant, on n'a utilisé que les gaz et les fluides de réaction pour le chauffage de gaz, de fluides et de substances solides, ou bien les produits de réaction solides ont été employés pour le chauffage des gaz ou des fluides.
La présente invention a pour objet un four de réaction avec é- changeur de chaleur, convenant à l'échange de chaleur entre phases fluides et matières solides pulvérulentes ou de petites dimensions. Le four con- forme à la présente invention comporte un tambour monté rotatif autour de
<Desc/Clms Page number 2>
son axe longitudinal, une chambre de traitement thermique ménagée à une extrémité dudit tambour et un certain nombre de parois disposées à l'autre extrémité du tambour, perpendiculairement à l'axe longitudinal, pour divi- ser ladite extrémité en un certain nombre de chambres plus petites.
Ces chambres plus petites sont alternativement en communication ouverte entre elles, de manière à former deux ensembles parallèles de chambres, ce qui permet aux produits d'être amenés au four à travers l'un des ensembles ou systèmes et d'être évacués du four à travers l'autre système, en contre courant par rapport au produit introduit. Les première, troisième, cinquiè- me chambres, etc... des dites petites chambres (à partir de l'extrémité du four) sont avantageusement reliées pour constituer le système d'alimentation, tandis que les seconde, quatrième, sixième etc... des dites chambres sont reliées entre elles pour former le système d'évacuation .
L'invention sera expliquée en détail dans la description ci-a- près de diverses formes de réalisation, avec référence au dessin ci-joint dans lequel :
Figure 1 représente schématiquement une élévation en coupe lon- gitudinale d'une forme de réalisation d'un four suivant l'invention;
Figure 2 représente schématiquement une coupe longitudinale d'u- ne variante de la chambre de traitement thermique permettant un plus grand degré de remplissage;
Figure 3 est une coupe suivant III-III de figure 2.
Figure 4 représente en coupe un dispositif de la partie récupé- rateur du four, pour la régulation du degré de remplissage;
Figure 5 est une coupe avant du dispositif de figure 4;
Au dessin,on a représenté un tambour 2 qui est divisé en une chambre de traitement thermique &, qui peut aussi être une chambre de réac- tion, et une partie V pour l'échange de chaleur (récupérateur). A l'extré- mité de la partie "échangeur de chaleur" V, on a ménagé un dispositif d'a- limentation comportant une trémie 4 avec une vis d'alimentation 6, et une ouverture d'évacuation 8 pour les produits traités. La partie échangeur de chaleur V comporte une série de parois transversales 10 qui la divisent en un grand nombre de chambres parallèles plus petites.
Ces dernières cham- bres petites sont reliées alternativement les unes avec les autres, par des canaux 12 et 14 respectivement, les chambres formant ainsi deux systèmes ou ensembles qui sont en communication ouverte entre eux, le produit à ame- ner dans la chambre de traitement thermique traversant le système i et le produit à évacuer sortant par le système u. La vis d'alimentation 6 amène le produit à la premìère chambre il, le produit étant ensuite, , par la rota- tion du four, progressivement amené à travers les canaux 12 et les chambres il, i2, i3 etc... dans la chambre de traitement thermique R et étant ensuite évacué progressivement par les canaux 14 et les chambres u1, u2, u3 etc...
Les canaux 12 et 14 sont situés le long de la périphérie du tambour. Comme la description qui précède le fait aisément comprendre, le produit amené se déplace en contre courant du produit évacué, le niveau du produit dans la chambre de traitement thermique 11 étant un peu inférieur au niveau dans la première petite chambre i et le niveau dans la dernière petite chambre 1!: étant naturellement inférieur au niveau dans la chambre de traitement ther- mique R. Il se produit un très bon échange de chaleur pendant cette circu- lation à contre-courant notamment, si, dans la partie d'échange de chaleur du four, les parois sont minces. Le produit évacué cède sa chaleur au pro- duit qui entre dans le four et quittera donc le four à une faible températu- re.
Dans l'exemple représenté, les canaux 12 et 14 ont été montés avec undécalage angulaire. Un tel montage n'est pas indispensable mais il donne des pertes plus faibles par convexion et par rayonnement du four et permet de maintenir une atmosphère réductrice dans la chambre de traitement
<Desc/Clms Page number 3>
thermique. Il est avantageux que les parois verticales soient ondulées, pour améliorer la transmission de chaleur et stabiliser la construction.
Dans le même but,lesdites parois peuvent être munies de saillies soudées.
L'échangeur de chaleur et la chambre de traitement thermique sont montés dans un tambour rotatif dont elles sont convenablement isolées. On peut faire passer les gaz de combustion d'échappement résultant de l'opération, soit axialement à travers l'échangeur de chaleur soit entre la gaine et l'i- solation pour utiliser leur capacité calorifique.
L'extrémité de l'espace de traitement thermique qui est opposée à l'échangeur de chaleur peut être fermée ou ouverte. Dans les deux cas, on peut admettre de l'air ou d'autres mélanges gazeux et évacuer le gaz d'échappement axialement à travers cette extrémité. On peut également au besoin effectuer, par l'extrémité libre du four,les additions de phases flui- des ou solides nécessaires à la régulation de l'opération.
Le degré de remplissage du four se règle commodément en modifiant la section de l'ouverture d'évacuation 8 (figure 1), le four est généralement monté avec un axe longitudinal horizontal autour duquel le four et l'échan- geur de chaleur tournent; on peut aussi, bien que ce ne soit pas nécessaire, donner à l'axe une pente réglable pour la régulation du degré de remplissage.
La variante représentée aux figures 2 et 3 permet un plus grand degré de remplissage de la chambre de traitement thermique et de l'échangeur de chaleur. Dans ce cas, l'appareil comporte deux plaques 16 et 18, écar- tées et parallèles entre elles et à l'axe du four, à partir de la paroi in- terne de la partie "échangeur de chaleur" du four. Les plaques 16 et 18 ne s'étendent pas jusqu'à la paroi d'extrémité 20 de la chambre de traitement thermique mais laissent un accès ou passage libre 22 à cette paroi.
Entre lesdites plaques 16 et 18, on ménage une.plaque diagonale 24 partant de la paroi 20 mais n'allant pas jusqu'à la paroi de la partie "échangeur de cha- leur" et réservant un passage libre 26. Le produit introduit parvient d'a- bord sur la plaque 16, tombe de là sur la plaque diagonale 24 et de là sur la plaque 18, puis il est amenée vers la plaque d'extrémité 20 et passe en- suite dans la chambre u1 à travers le canal 14.
Aux figures 4 et 5 ont a représenté un autre moyen pour l'aug- mentation de la quantité de produit présent dans le four. On utilise à cet effet une barre de guidage ou élément analogue 28, disposée dans un ou plusieurs des canaux 12 ou 14. Ladite barre de guidage est disposée soit pour augmenter le niveau dans la chambre suivante soit pour retarder l'éva- cuation du produit.
Le chauffage de la chambre de traitement thermique peut s'ef- fectuer d'une manière connue en soi, par l'électricité, par une combustion, par la vapeur ou par d'autres organes générateurs de chaleur. La chaleur peut être introduite à l'intérieur de la chambre ou dans l'espace qui en- toure la chambre suivant la nature du procédé ou du traitement thermique.
<Desc / Clms Page number 1>
STORA KOPPARBERGS BERGSLAGS AKTIEBOLAG, residing in FALUN (Sweden).
ROTARY RECOVERY OVEN.
In a large number of chemical and metallurgical processes which must be carried out at elevated temperature, heating the products to the required temperature constitutes a very important and often even predominant part of the total heat consumption. The same is true for heat treatments at high temperatures. The energy required for these processes or treatments could be considerably reduced if the heat capacity of the products treated could be used before their cooling with aid or with running water. The best way to use this heat capacity is to transfer it through a heat exchanger to the product to be heated.
If, in a heat treatment, it is necessary to heat and cool exactly the same quantity of product and if the heat of reaction is zero, it would therefore be possible, with an efficient heat exchanger, to add or add only the The energy required to compensate for heat loss from the furnace to the surrounding space by convection or radiation.
This principle of using the heat capacity of the treated material or reaction products, inside or outside the furnace, has already been applied in a large number of furnaces and chemical equipment. In most cases, however, only the gases and reaction fluids were used for heating gases, fluids and solids, or the solid reaction products were used for heating the gases or fluids.
The present invention relates to a reaction furnace with a heat exchanger, suitable for the exchange of heat between fluid phases and powdery or small-sized solids. The furnace according to the present invention comprises a drum rotatably mounted around
<Desc / Clms Page number 2>
its longitudinal axis, a heat treatment chamber formed at one end of said drum and a number of walls disposed at the other end of the drum, perpendicular to the longitudinal axis, to divide said end into a number of more chambers. small.
These smaller chambers are alternately in open communication with each other, so as to form two parallel sets of chambers, which allows the products to be fed to the oven through one of the sets or systems and to be discharged from the oven. through the other system, against the current with respect to the product introduced. The first, third, fifth, etc. chambers, etc. of the so-called small chambers (from the end of the furnace) are advantageously connected to form the supply system, while the second, fourth, sixth etc. said chambers are interconnected to form the evacuation system.
The invention will be explained in detail in the following description of various embodiments, with reference to the accompanying drawing in which:
Figure 1 schematically shows a longitudinal sectional elevation of one embodiment of an oven according to the invention;
Figure 2 shows schematically a longitudinal section of a variant of the heat treatment chamber allowing a greater degree of filling;
Figure 3 is a section along III-III of Figure 2.
Figure 4 shows in section a device of the recovery part of the oven, for regulating the degree of filling;
Figure 5 is a front section of the device of Figure 4;
In the drawing there is shown a drum 2 which is divided into a heat treatment chamber &, which can also be a reaction chamber, and a part V for the heat exchange (recuperator). At the end of the "heat exchanger" part V, there is provided a feed device comprising a hopper 4 with a feed screw 6, and an evacuation opening 8 for the treated products. The heat exchanger part V has a series of transverse walls 10 which divide it into a large number of smaller parallel chambers.
These latter small chambers are connected alternately with each other, by channels 12 and 14 respectively, the chambers thus forming two systems or assemblies which are in open communication with each other, the product to be fed into the treatment chamber. thermal passing through system i and the product to be discharged leaving through system u. The feed screw 6 brings the product to the first chamber 11, the product then being, by the rotation of the oven, progressively brought through the channels 12 and the chambers 11, i2, i3 etc ... in the chamber. heat treatment chamber R and then being gradually evacuated through the channels 14 and the chambers u1, u2, u3 etc ...
Channels 12 and 14 are located along the periphery of the drum. As the foregoing description makes it easily understood, the supplied product moves against the current of the discharged product, the level of the product in the heat treatment chamber 11 being a little lower than the level in the first small chamber i and the level in the last small chamber 1 !: being naturally lower than the level in the heat treatment chamber R. A very good heat exchange occurs during this countercurrent circulation in particular, if, in the heat exchange part heat from the oven, the walls are thin. The discharged product transfers its heat to the product which enters the oven and will therefore leave the oven at a low temperature.
In the example shown, the channels 12 and 14 have been mounted with an angular offset. Such an assembly is not essential but it gives lower losses by convection and by radiation from the furnace and makes it possible to maintain a reducing atmosphere in the treatment chamber.
<Desc / Clms Page number 3>
thermal. It is advantageous if the vertical walls are corrugated, to improve heat transmission and stabilize the construction.
For the same purpose, said walls can be provided with welded projections.
The heat exchanger and the heat treatment chamber are mounted in a rotating drum from which they are suitably isolated. The exhaust combustion gases resulting from the operation can be passed either axially through the heat exchanger or between the duct and the isolation to utilize their heat capacity.
The end of the heat treatment space that is opposite the heat exchanger can be closed or open. In both cases, one can admit air or other gas mixtures and discharge the exhaust gas axially through this end. It is also possible, if necessary, to carry out, via the free end of the furnace, the additions of fluid or solid phases necessary for the regulation of the operation.
The degree of filling of the furnace is conveniently adjusted by modifying the section of the discharge opening 8 (figure 1), the furnace is generally mounted with a horizontal longitudinal axis around which the furnace and the heat exchanger rotate; it is also possible, although this is not necessary, to give the axis an adjustable slope for the regulation of the degree of filling.
The variant shown in Figures 2 and 3 allows a greater degree of filling of the heat treatment chamber and the heat exchanger. In this case, the apparatus comprises two plates 16 and 18, spaced apart and parallel to each other and to the axis of the furnace, from the internal wall of the "heat exchanger" part of the furnace. The plates 16 and 18 do not extend as far as the end wall 20 of the heat treatment chamber but leave a free access or passage 22 to this wall.
Between said plates 16 and 18, there is provided a diagonal plate 24 starting from the wall 20 but not going up to the wall of the "heat exchanger" part and reserving a free passage 26. The product introduced arrives. first on the plate 16, falls thence on the diagonal plate 24 and thence on the plate 18, then it is brought to the end plate 20 and then passes into the chamber u1 through the channel 14.
In Figures 4 and 5 is shown another means for increasing the quantity of product present in the oven. A guide bar or the like 28 is used for this purpose, arranged in one or more of the channels 12 or 14. Said guide bar is arranged either to increase the level in the following chamber or to delay the evacuation of the product. .
The heating of the heat treatment chamber can take place in a manner known per se, by electricity, by combustion, by steam or by other heat-generating members. The heat can be introduced inside the chamber or into the space surrounding the chamber depending on the nature of the process or heat treatment.