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Procédé pour chauffer des solides dans une conduite de refoulement mpneumatique.
Dans l'exécution de procédés thermiques ou catalytiques avec recyclage de solides, lorsque les solides ont cédé aux réactifs une partie de leur chaleur sensible dans une chambre de réaction, il est connu de les chauffer à nouveau lors du recyclae, dans une conduite de refoulement le plus souvent verticale, en les mettant en contact avec des gaz chauds qui consti- tuent en même temps le moyen de transport dans la conduite de refoulement verticale. Deux modes de travail se sont développés :
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L'une des méthodes consiste à engendrer placée ,les gaz chauds dans une chambre de combustion/avant la conduite de refoulement et à les utiliser alors pour refouler et chauffer les solides en circulation.
L'inconvénient décisif de ce procédé est que si le besoin de chaleur est important il faut utiliser des chambres de combustion très grandes et en outre les fabriquer en matières très réfractaires car il apparaît dans la chambre de combustion des tempéra- tures très élevées, fréquemment supérieures à 2 000 C.
Pour remédier à cet inconvénient, on avait mis au point un autre procédé qui consiste à placer le raccordement de l'amenée de combustible dans la zone où se fait le mélange entre l'agent de refoulement et le solide. Eventuellement, on dispose même le brûleur juste en dessous du point d'amenée du solide dans la conduite de refoulement. Dans ce procédé, l'avantage par rapport à la méthode décrite plus haut réside dans le fait que les gaz chauds formés au brûleur sont immédiatement refroidis par les solides qui entourent la flamme, ces solides absorbant immédiatement la chaleur et empêchant ainsi un échauffement trop pro- noncé de la. paroi. Ce procédé a aussi donné satisfac- tion dans les installations techniques.
Mais il est apparu que dans ce procédé, l'usure des solides en circulation est très élevée, ce qui entraîne une usure considérable de la conduite de refoulement.
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On a trouvé maintenant que dans le refoulement pneumatique de solides dans une conduite qui m.nte verticalement, avec chauffage simultané des solides à refouler par des baz de combustion engendrés à l'aide d'un brûleur par combustion de combustibles au moyen de gaz oxygénés, le brûleur étant disposé en dessous des solides à refouler, il est avantageux de travailler dans des conditions où la distance entre l'embouchure du brûleur et le point d'amenée du solide qu'il s'agit de refouler est égale à 1-5 fois, de préférence 1,5-3 fois le diamètre de la conduite de refoulement au point d'amenée du solide. Par embouchure du brûleur, il faut ici entendre la partie supérieure du raccordement d'amenée de combustible.
Quand on utilise cette disposition de brûleur, il est possible de diminuer la quantité de gaz de refoulement d'environ 20% par rapport à la quantité qui doit absolument être respectée dans le procédé connu pour empêcher un retombée gênante des solides à refouler.
Avec ce procédé, on obtient une diminution décisive de l'usure des solides, et probablement parce qu'au point d'amenée du solide il règne déjà une température à peu près uniforme et par suite un écoulement à peu près uniforme qu'on ne peut pas obtenir lorsque la combustion se fait seulement au-dessus ou immédiatement en dessous du point d'amenée du solide, car alors on a des mélanges incontrôlables entre l'air de refoulement plus froid et les gaz de combustion chauds, donc pas d'écoulement uniforme. La possibilité mentionnée de diminuer la quantité de gaz de refoulement cor'ribue aussi très @
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vraisemblablement à diminuer l'usure.
D'autre part, l'avantage du procédé suivant l'invention par rapport à l'application d'une chambre de combustion préalable réside dans le fait qu'on n'a pas besoin de grandes chambres de combustion en matière très réfractaire, car l'espacement entre l'embouchure du brûleur et l'amenée du solide n'est pas suffisant pour porter aussi les parois à haute température.
En se maintenant dans la gamme indiquée quant à la distance entre l'embouchure du brûleur et le point d'amenée du solide, en obtient donc des avantages décisifs par rapport aux procédés antérieure- ment connus, avantages qui résident d'une part dans la grande diminution de l'asure d'autre part, dans le fait que l'on peut se passer de chambres de combustion de grande dimension. Si l'invention réalise une diminu- tion de l'usure du véhicule de chaleur, par exemple du sable, cela provient peut-être en partie du fait que le véhicule de chaleur n'est plus exposé directement à l'action de la flamme et subit donc un choc thermique moindre. Mais indépendamment de cela, la diminution de l'usure du véhicule de chaleur va de pair avec une diminution de l'usure de la conduite de refoulement.
La distance à choisir pour le cas d'espèce à l'intérieur de la gamme indiquée dépend aussi entre autres de la nature du brûleur. Si l'on utilise un brûleur dont l'ouverture est relativement petite en comparaison du diamètre de la conduite de refoulement, on adoptera entre l'embouchure du brûleur et le point
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d'amenée du solide une distance plus proche de la limite supérieure de la gambe indiquée. Si l'on utilise un brûleur qui brûle sur une plus grande surface, qui est par exemple formé de plusieurs embouchures de brûleur, on adoptera entre l'embouchure du brûleur et le point d'amenée du solide une distance plus proche de la limite inférieure de la gamme indiquée.
EXEMPLE 1
Un courant de grains de sable d'une grosseur de 0,5-1,2 mm circule dans un système forme d'une conduite de refoulement verticale, d'un réser- voir et d'une chambre de réaction. Dans la conduite de refoulement, les grains de sable sont élevés pneumatiquement et en même temps chauffes à 825 C envirn En passant par le réservoir, le sable chauffé arrive dans le réacteur où il cède une partie de sa chaleur sensible aux réactifs pour retourner alors dans la conduite de refoulement à une température de 700 C environ. Le sable est amené concentriquement dans la conduite de refoulement par des fentes disposées en cercle.
On fait circuler par heure environ 25 t de sable, en utilisant une quantité d'air de refoulement de 1 900 m3/h, calculée dans les conditions normales. La distance entre l'embouchure du brûleur et le point d'amenée du sable est ici 0,2 fois le diamètre de la conduite de refoulement au point d'amenée du sable.
L'usure horaire du sable est de 40 kg. Quard l'installa- tion fonctionne de façon prolongée, on constate aussi une usure nette de la conduite de refoulement.
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D'autre part, dans des conditions par ailleurs identiques on place le brûleur plus bas, au point que la distance entre l'embouchure du brûleur et le point d'amenée du sable soit de 2,5 fois le diamètre de la conduite de refoulement au point d'amenée du sable ; peut alors, sans nuire à l'uniformité du refoulement du sable, ramener la quantité horaire d'air de refoulement à 1 500 m3 (calculée dans les conditions normales) tandis que dans la première disposition citée il n'était pas possible de l'abaisser en dessous de 1 900 m3 sans que le refoulement du sable s'effondre. L'usure du sable est ramenée à 20 kg/h et l'usure de la conduite ascendante est nettement réduite.
On obtient également des résultats tout aussi bons avec d'autres véhicules de chaleur également doués d'action catalytique, notamment ceux qui ont une tendance aux tensions internes lorsqu'on les chauffe de sorte qu'il se produit ensuite une désagrégation sous des efforts mécaniques, comme c'est le cas de l'alumine alpha, mais aussi de substances comme le gel d'alumine ou le gel de silice.