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" Procédé et appareillage pour le traitement thermique de matériaux granuleux ou pulvé- rulents"
La présente invention n'applique aux traitements de solides granuleux ou pulvérulente par des gaz chaude, et de façon avantageuse à des traitements de séchage ou de chauffage ou encore de séchage de broyage et de triage simultanés et ce dans tous les cas où il y a risque de détérioration du produit par un traitementtrop long ou opéré au-delà d'une certaine température.
On connaît les avantages des procédés de traitement par entraînement gazeux de solides granuleux ou pulvérulentes notamment en vue de traitements comportant un séchage; Ces procédés de traitement par entraînement gazeux en conduite sont caractérisés, en particulier, par le fait que
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le matériau à traiter est introduit froid dans le gas chavd.
Comme il y a circulation à co-courant des gaz et du matériau, on peut ainsi utiliser des gaz à une température relativement élevée sans détériorer le produit, si on prend soin d'ajuster la quantité de chaleur sensible fournie par les gaz chauds à la quantité et à la chaleur de vaporisation de l'eau ou des autres liquides absorbes* Mais dans ce procédé par transport pneumatique le temps de séjour de tous les grains ou parti- cules est sensiblement le même, si bien qu'en cas de granu- lométrie étendue les plua gros grains n'atteignent pas à coeur le degré de séchage et/ou la température souhaités, à moins qu'on utilise une température telle que les graine ou les par- ticules les plus fins subissent un traitement trop brutal.
On sait également que le séchage de solides gra- nuleux ou pulvérulents en couche fluidisée présente un cer- tain nombre d'avantages :homogénéité et facilité de contrôle de la température dans toute la couche, possibilité de réali- ser un appareillage de volume réduit grâce à la rapidité des échanges; par contre le fait que, dans ce procédé de séchage, les fumées les plus chaudes rencontrent des grains de solides qui, en grande majorité, sont déjà secs, oblige à limiter la température des gaz chauds si on veut éviter une fusion par- tielle des solides ( fusion qui peut aller jusqu'à la prise en masse et à l'inflammation de l'ensemble de la couche s'il s'agit de solides combustibles tels que les charbons.
Le Demandeur a trouvé, et c'est l'objet de la présente invention, un procédé et un appareillage perfection. nés de traitement thermique des matériaux granuleux et pulvé- rulents qui présentent, tout à la fois, les avantages du pro- cédé par entraînement et du proche par fluidisation sans en présenter les inconvénients res@ectifs.
L'invention s'applique au traitement d'un matériau
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granuleux ou pulvérulent; par un gaz plus chaud que ce materiau.
Suivant une application avantageuse l'invention s'applique également au traitement d'un matériau granuleux ou pulvérulent par un gaz plus chaud que ce matériau, lors. qu'il se produit une division de oe matériau, ladite division résultant du traitement ou étant provoquée par un moyen méca- nique de broyage.
En ce qui concerne plus particulièrement l'uti- lisation d'un moyen de broyage pour provoquer la division du matériau à traiter, le Demandeur a décrit dans son brevet belge n 623,986 du 24 Octobre 1962 un procède de broyage de maté- riaux granuleux non agglutinants consistant à broyer par per- cussion le matériau granuleux à traiter alors qu'il se trouve en suspension fluidisée dans un oourant gazeux ascendant.
Ce procédé, ainsi que l'appareil qui le met en oeuvre, permet d'obtenir un bon broyage combiné avec un triage précis par élutriation. , .' ' ..
La présente invention a pour objet, en plus de ceux précédemment cités, de fournir un procédé et un appareil-. lage économiques et rentables offrant la possibilité d'effec-. tuer à la fois le séchage, le broyage et le triage simultanés de matériaux granuleux et notamment de fines de charbon, cet appareillage mettant en oeuvre, en combinaison, les oaraotéris- tiques intéressantes des procédés antérieurs rappelés ci-dessus
Le procédé conforme à la présente invention se caractérise par le fait qu'il consiste :
dans un premier stade, à introduire le matériau dans une conduite fermée dans laquelle on fait circuler à co-oourant le gaz chaud de traitement, la longueur et la section de la conduite ainsi que la vitesse de circulation du gaz chaud étant déterminées de façon que le ma. tériau soit entraîné dans sa totalité et que les grains les plus fins le constituant soient presque entièrement traités
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durant ce premier stade;
dans un deuxième stade succédant im- médiatement au premier, à faire déboucher la conduite vertica- lement à la partie intérieure d'une enceinte de forme et de section telles que le matériau provenant de la conduite y prenne un régime de suspension fluidisée et que les graine les plus gros le constituant soient complètement traitée, puis à évacuer le matériau ainsi traité en un point quelconque atteint par la couche fluidisée.
Suivant d'autres caractéristiques de l'invention - le matériau traité est évacué de la couche flui- disée par débordement; - dans le cas ou le matériau se trouve divisé du fait du traitement par les gaz chauds, il est évacué de l'enceinte de fluidisation par entraînement par lea gaz;, - le matériau ente en plus, soumis à un procédé de broyage en régime fluidisé à l'intérieur de l'enceinte.
L'appareillage conforme à la présente invention, qui met en oeuvre le procédé spécifié plus haut, se caracté- rise par le fait qu'il comporte en combinaison t - un moyen d'alimentation du matériau à traiter} - une conduite verticale dans laquelle débite au voisinage de sa partie inférieure ledit moyen d'alimenta- tion ; - une conduite d'admission de gaz ohauds reliée à ladite conduite et débitant dans celle-ci à co-courant avec ledit matériau; - une enceinte verticale reliée à la partie su- périeure de ladite conduite verticale, ladite enceinte ayant une section et une forme réalisant un régime de mise en une. pension fluidisée du matériau à traiter;
- et des moyens d'évacuation du matériau traité reliés à l'enceinte verticale de fluidisation.
Suivant d'autres caractéristiques :
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- la section de l'enceinte verticale de flui- disation est supérieure à celle de la conduite verticale qui y débouche à sa partie inférieure; -. des moyens de broyage sont prévus à l'intérieur de l'enceinte verticale de fluidisation; - les moyens de broyage sont constituée par un broyeur à barreaux; - la hauteur de l'enceinte verticale au-dessus des moyens de broyage est au moins égale à trois fois la plus grande dimension transversale de cette enceinte.
On voit, d'après ce qui précède, que le procède selon l'invention a les avantages des procédés de traitement par entraînement gazeux tels qu'ils ont été rappelés plus haut*
Il présente en outre l'avantage, par le traitement dans l'éta- ge de fluidisation, d'assurer une homogénéité de séchage et/ou .de température de tous les grains ou particules, et ce à ooeur, y compris pour les gros grains, tout en évitant les surchauf- fes. Malgré cela, on peut utiliser des gaz ou des fumées très chauds.
Ce procédé permet donc d'utiliser des gaz très chauds pendant que le produit est encore froid et/ou humide, et de : poursuivre le traitement de façon plus ménagée et homogène dès que les grains ou particules sont au voisinage du degré de , siccité et/ou de la température finale désirée, et ce avec des gaz qui ont déjà atteint une température suffisamment basse.
Si le matériau conserve ses dimensions au cours du traitement, il sera avantageux de l'évacuer par débordement du récipient de fluidisation. Si le traitement a pour effet de diviser ou de pulvériser le matériau, les particules plus fines ainsi obtenues pourront être évacuées, en fin de trai- tement, par entraînement gazeux à la sortie du récipient de @ fluidisation.
On peut en outre combiner le procédé avec le
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procédé de broyage en lit fluidisé, tel qu'il est décrit dans le brevet belge précité.
Dans tous les cas, on pourra régulariser le cou- rant gazeux de l'enceinte de fluidisation par le moyen d'un* grille comme il est connu en sois
Afin de mieux mettre en évidence les caractéris- tiques,avantages et particularités de l'invention on va main- tenant décrire, en se référant au dessin annexé, une forme de réalisation possible d'un appareillage permettant d'assurer simultanément le séchage, le broyage et le triage d'un matériau granuleux par application du procédé suivant l'invention.
En se référant à oe dessin et en prenant comme exemple de matériau à traiter les fines de charbon humides, celles-ci sont admises par une trémie d'alimentation 1 les déversant sur une via d'archimède 2 entraînée en rotation à vitesse contrôlée par un groupe moteur 9, par l'intermédiaire d'un système de multiplicateur à chaîne et roues dentées de diamètres appropriés 8 ( ou à courroie et poulies ). Les fi- nes sont admises en 10 au voisinage de la partie inférieure d'une conduite verticale 4 par exemple de section rectangulaire.
Cette conduite est reliée à sa base à une conduite 3 d'admis- sion de gaz chauds débouchant de préférence au-dessous de 10.
Ces gaz peuvent être constitués par tous gas appropriés. Ils pourront avantageusement être constitués par des fumées de . combustion très chaudes. La vitesse de ces pais est réglée de façon que les fines de charbon soient entraînât vers le haut dans la conduite 4. Au cours de la traversée de celle-ci, les fines subissent un préséchage. Elles pénètrent ensuite dans l'enceinte verticale 6 de plus grande section reliée à l'extré- mité supérieure de la conduite 4. la vitesse des fumées de séchage devenant plus faible, la charbon forme une couche flui- disée peu dense et finit d'être séché.
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A la partie intérieure de l'enceinte verticale 6, il est prévu un dispositif broyeur de tout type approprié et de préférence à percussion. C'est ainsi que ce dispositif pourra être du type broyeur à barreaux. Sur le dessin annexe on n'a représenté, par souci de clarté, que la cage µ d'un tel broyeur entraînée en rotation à vitesse contrôlée par un groupe moteur 11. Ce broyeur coopère avec des barreaux fixes - ( non représentés ) comme il est connu en soit '
On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, adapter les agencements voulus du dispositif broyeur décrit dans le brevet belge précité.
La hauteur de l'enceinte 6 au-dessus du moyen de broyage est, de préférence, égale à au moins trois fois la plus grande dimension transversale de ladite enceinte et la vitesse ascendante du courant gazeux est, de préférence, com- prise entre1 et 4 mètres/seconde, de sorte que ledit courant gaze= maintient les matériaux non broyés ou insuffisamment broyés en phase fluidisée, tout en entraînant en dehors de l'enceinte, par la conduite 7, les matériaux broyés, sèches et triés répondant à la finesse désirée.
La zone de l'enceinte 6 au-dessus du dispositif broyeur constitue la zone de triage par élutriation, Pour que ce triage soit efficace, il est nécessaire que le courant gazeux ascendant ait à parcourir, au-dessus du dispositif de broyage, une hauteur dite hauteur de garde ou de revanohe suffisante, compte tenu de la vitesse du gaz, pour qu'un régime d'écoulement régulier favorise le triage. En d'autres termes, cette hauteur de revanche doit être suffisante pour permettre la retombée des gros grains projetés dont la vitesse de sédimentation dans les fumées as- oendantes est supérieure à la vitesse d'ascension de ces fu- mées. L'existence de cette hauteur de revanche conditionne la qualité de la coupure granulométrique réalisée.
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La conduite 7 achemine la mélange gas-charbon vers jeu de cyclones non représenté et vers le poète de stockage.
Un appareil selon l'invention capable de traiter
40 tonnes/jour a été réalisé par le demandeur et a permis d'ob- tenir d'excellente résultats. C'est ainsi que des fines humi- des 0-7 ont pu être séchées à moins de : % d'eau et broyées à 98 % jusqu'à une dimension partioulaire inférieure à 1 mm.
Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre.
C'est ainsi, en particulier, que si l'on veut appliquer le procédé suivant l'invention sans broyage en ré-. time fluidisé, l'appareillage ne comportera pas de broyeur mécanique à percussion tel que celui représenté sur la figure annexée.
Par ailleurs,des moyens peuvent être prévue pour assurer l'évacuation du matériau traité par débordement au lieu de l'évacuation par entraînement représentée en 7 sur la ' figure. @
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