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Procédé et dispositif pour l'échange thermique entre une matière à grains fins et un gaz.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'échange' thermique entra une matière à . grains fins et un gaz, en particulier entre une poudre brute di ciment et des gaz d'échappement d'un four de cuisson,la
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matière étant emen6e à passer en conti -. :
u ,.. 1 t 1 ,l' 1 au gaz, en utilisant un tube parcouru de bas en baut par la gaz avec des chambres de traitement s'élangissant et es rétrécissant dans la direction du courant.
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t'il cannait vin procède gt Uli ?pv"' -,À ,''...l .r.aiv9x., par exemple pour 6o:nar, refroidir, 1 .aJJ .r' Lfi ar, ainsi que p=1>5'
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traiter chimiquement une matière pulvérulente, granuleuse, pâtsuse ou d'une consistance et d'une structure quelconques, dans un courant de gaz en utilisant un tube parcouru de bas en haut par le gaz ou mélange de gaz et.ayant une section changeant plusieurs fois dans la direction du courant, les grosses particules de matière tombant, tandis que les fines particules sont entraînées par le courant gazeux vers le haut dans ce tube.
Les grosses particules de matière se déplacent alors de haut en bas en sens contraire au courant gazeux, tandis que les fines particules sont entraînées par le courant gazeux et sont évacuées en équicourant avec celui-ci. En ' même temps, une pulsation est imprimée au courant gazeux par ouverture et fermeture régulières d'un organe d'étran- glement, de sorte que la totalité du courant est ainsi adap- tée à la plus grande grosseur des particules à traiter, que ces particules flottent précisément aussi dans les sections les' plus étroites, au lieu d'être entraînées vers le haut, et tombent précisément, d'autre part, dans les parties les plus larges,
au lieu d'y être maintenues' en suspension.
Les fines particules sont séparées de cette manière par blu- tage et sont évacuées en haut du dispositif avant d'être exposées aux hautes températures d'entrée du gaz.
L'inconvénient de ce procédé et du dispositif y afférent rside dans l'effet de classement qu'exerce le cou- rant gazeux sur la matière et qui la devise en une fraction grossière et une fraction fine. De ce ,;fait il n'est pas possible de faire passer la matière à traiter aussi compta-' tement que possible pa le dispositif et à une température aussi élevéec que possible dans le four de cuisson monté à la . suite.
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L'invention est basée sur la constatation que tout gaz se trouvant en courant montant maintient en suspension les particules de matière dont la vitesse de chute est infé- rieure à la vitesse de courant du gaz. Le transport pneuma- tique est basé sur cette constatation. On sait toutefois, par le transport pneumatique et le blutage au vent, que la portance d'un gaz qui passe en courant pour de telles partie cules de matière est limitée. Si la fraction de la matière à grains fins dans le gaz dépasse une mesure déterminée, il se produit un dmixage. Les diverses particules de matière s'agglomèrent on nuages danses et tombent à rencontre du courant transporteur.
Cet êtat est désigne dans le transport pneumatique comme limite de bourrage et y est indésirable.
Par contre, suivant l'invention, un démixage partiel est provoqu6 artificiellement par des concentrations - matière-gaz et des vitesses de courant du gaz apprppriées, puis il est produit des filets de matière donc les vitesses. de ohute sont plusieurs fois plus grandes que celles des particules de matière tombant librement.
L'invention consiste en premier lieu en ce que la matière est introduite dans le tube dans le rapport de 400 à 1500 g par Nm3 de gaz à une vitesse du gaz dans la sec- tion la plus étroite de 4 à 10 m/s et dans la section la plus large de 1 à 2,5 m/s.
En raison de la vitesse du gaz dirigé vert- le naut au 1 à 2,5 m/s dans la partie cylindrique du tube, dans la région de la section la plus large, la matière chargée con- centrée combe tout d'abord sans perte notable à travers les
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particules de . t.. . Te entraînées par le gaz dans la chambre .'. ? .= ; i ..ac;â saaxt, dans la iectioi, la plus étroi- te a$ la;!".:.4 li .,sfj du gaz U24 de 4 à 10 ta/a.
Par Cette vitosso :relativement filev6o du gaz, les filets de m.a-. tiar \,'C < 1" -- ,,' abord, freinés et déchires, de aorte qu'il . se PCOUU.l- (..,<.u uai mélange intime et suffisamment durable e'. >- ¯ ,+ , are partie aes particules de matière est alora entraînée par le gaz de nouveau dans la partie cylindrique du tube dans la région de la plus large section.
La portance du gaz ne suffit plus ici pour la continuation du transport. Les partioules de matière se démixent en se séparant du gaz et retombent dans la chambre de traitement jusqu'à ce qu'ici aussi la limite de portante du gaz soit dépassée et que les particules de matière tombant sous forme . de filets et parviennent finalement dans le four de cuisson.
Le dispositif servant à la mise en oeuvre du procède est avantageusementconstitua de façon que les diverses chambres de traitement s'élargissent sous une allure conique de bas en haut dans le rapport de section de 112 à 114 et présentent dans la région de la plus large section une partie cylindrique ayant une hauteur de 1 Il 2,5 fois le diamètre dans la région de la section la plus Étroite.
Suivant un développement de l'invention, on prévoit, pour le dépouselérage subséquent des gaz d'échappement, au moins un séparateur centrifuge et, pour la poussière séparée, un conduit de retour dans le tube. On obtient ainsi l'avan- tage que la totalité de le matière charge parvient dans le four do cuisson.
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La procède conforme à l'invention présente l'avantage que la matière est maintenue en suspension dans chacune des chambres de traitement aussi longtemps qu'il est néces- saire pour la transmission thermique du gaz à cette matière.
Par suite du fort tourbillonnement de la matière avec le gaz, il peut se produire, dans chaque chambre de traitement, un échange thermique presque jusque ce que soit atteinte une mime température de la matière et du gaz, dite tempera cure mixte.
La superposition de plusieurs chambres de traitement assure un refroidissement.du gaz par étage et un réchauffement de la matière par étage, cela sensiblement aux températures mixtes de chaque cas dans les diverses chambres de traitement superposées.
Mais cette opération est perturbée par la poussière en circulation entre les diverses chambres de traitement, parce que cette poussière en circulation entra!ne de la. chaleur et parce qu'avec une quantité de poussière en circu- lation suffisamment grande, les températures des chambres de traitement! superposées s'égalisent entre elles, de sorte que l'échange thermique en contre-courant désiré ne peut plus être obtenu.
L'invention fait en conséquence application de la constatation faite par voie expérimentale qu'un cheminement de la poussière en circulation à l'intérieur de plusieurs
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chambres de traitement superposées est cQrp2 ;swr,t ewp8<aliÀ lorsque la concentration de poussière existant dans la chambre de traitement supérieure' dans chaque cas est plus grande que
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dans la arieunbra de traitement se tr(J1prs.nt aU-(1!?f;f30"..<D. Cen... fermement à 1'invehtion, ce résulte est obts,ju du. fait que
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les sections des parties cylindriques dans la région des sections les plus étroites des chambres de traitement aug- mentent dans la direction du courant de la matière.
On a constate qu'on obtient les meilleurs résultats avec une diminution de concentration de chambre'de traitement à chambre de traitement entre 5 et 20 %, suivant la oonstitu- , tion granulométrique de la matière. Suivant un autre dévelop- pement de l'invention, la section de la partie cylindrique dans la région de la section la plus étroite de chaque cham- bre de traitement est donc plus grande de :3 ! 25 % que celle ' de la chambre de traitement placée dana chaque cas au-dessus.
Une forme de réalisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention est illustrée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé.
En passant par un distributeur 1, la matière parvient dans un tube constitué par des chambres de'traitement 2.
Ces' chambres de traitement présentent chacune une partie conique 3 il l'extrémité de plus large section de laquelle se raccorde une partie cylindrique 4 et à l'extrémité de plus étroite section de laquelle se raccorde une partie cy- lindrique 5. Le gaz chaud arrivant d'un four 6 traverse le chambras de traitement 2 de bas en haut.et maintient la matière en suspension dans chacune de ces .chambres jusqu'à ce que la portance du gaz soit dépassée. Ensuite, la matière tombe dans la chambre de traitement 2 placée en dessous, dont la partie cylindrique 5 a une section'plus grande que celle de la chambre de traitement 2 placée au-dessus.
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Ce processus se répête autant de fois qu'il y a de chambrer de traitement 2 jusque ce que la matière parvienne finale- ment dans le four 6.
Un séparateur centrifuge 7 comportant un conduit de retour 8 pour la poussière séparée, est prévu à l'extré- mité supérieure du tube composé des chambres de traitement 2. Le réglage de la vitesse du gaz est effectué à l'aide d'un ventilateur 9'