INSTALLATION DE TRAITEMENT THERMIQUE DE MATIERES
PREMIERES DESTINEES A LA FUSION DU VERRE
La présente invention concerne une installation de traitement thermique de matières premières destinées à la fusion de verre qui comporte un four de fusion, ainsi qu'un appareil de préchauffage chauffé par les gaz brûlés du four de fusion.
La fusion de matières premières utilisées pour la fabrication de verre dans un four de fusion implique une consommation d'énergie thermique relativement importante, le rendement d'un tel four de fusion étant relativement mauvais, puisque la température des gaz brûlés du four est déterminée par la température de fusion des matières premières utilisées pour la fabrication du verre. C'est pourquoi on s'est efforcé d'améliorer le rendement total de telles installations de fusion.
Il existe déjà des fours de fusion auxquels sont adjoints des récupérateurs comportant souvent deux chambres contenant des blocs convenablement empilés emmagasinant la chaleur, chambres qui travaillent périodiquement en alternance de façon que l'une d'elles soit parcourue pendant un laps de temps déterminé par les gaz brûlés du four qui se dégagent vers la cheminée, ces gaz chauffant les blocs, tandis que de l'air frais, froid, traverse l'autre chambre et est chauffé comme air
de combustion pour le four de fusion. De cette façon, périodiquement
et en alternance, l'une des chambres du récupérateur est chauffée par les gaz brûlés du four, tandis que parallèlement, l'air de combustion est chauffée dans la seconde chambre, les blocs qui s'y trouvent étant en même temps refroidis. Abstraction faite de ce qu'une commutation cy-
j clique des chambres du récupérateur modifie constamment la température de combustion dans le four de fusion, il s'est avéré que le rendement thermique ne pouvait pas être accru de la manière voulue.
Il est en outre connu de prévoir, en amont du four de fusion, pour les matières premières, un appareil de préchauffage à gaine dans lequel des gaz brûlés venant du four de fusion sont introduits pour être
utilisés au préchauffage .des matières premières. Mais dans ce cas également, le rendement thermique s'est avéré insuffisant encore, à quoi
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façon non satisfaisante en cas de' répartition variable de la grosseur des grains, les fines parties de poussière, en particulier, étant éliminées et les matières premières quittant l'appareil de préchauffage ayant sou-
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préchauffage connus sont par conséquent relativement compliquée et onéreux par rapport au rendement obtenu, qui est encore relativement bas.
C'est pourquoi la présente invention vise à procurer une installation du genre cité dans le préambule de ce mémoire qui se distingue surtout par une bonne utilisation de l'énergie thermique contenue dans les gaz brûlés du four et par une possibilité d'agencement favorable,
une valeur particulière étant toutefois également accordée au fait que
les matières premières quittant l'appareil de préchauffage présentent, quant à la composition, la même répartition granulométrique que lors
de l'arrivée à l'appareil de préchauffage.
A cet effet, suivant la présente invention, l'installation comporte, comme appareil de préchauffage, un échangeur de chaleur à action indirecte.
Grâce à l'emploi d'un échangeur de chaleur à action indirecte
pour le chauffage préalable des matières premières, il est possible de préchauffer ces matières premières de façon extrêmement régulière en utilisant avantageusement l'énergie thermique des gaz brûlés venant du four de fusion. Etant donné la transmission de la chaleur encore contenue dans les gaz brûlés, par des parois de contact convenables, aux matières premières, celles-ci peuvent être chauffées sans contact direct avec les gaz brûlés, ce qui a pour effet que les matières premières préchauffées conservent leur composition granulométrique et chimique. Dans le cas
de cette installation conforme à l'invention, il n'est en outre perdu
aucune fine particule de la composition des matières premières amenées
à l'appareil de préchauffage. De cette façon également, la dépense à supporter au point de vue de la technique de l'installation peut être maintenue dans des limites relativement faibles, car il n'est pas nécessaire de prévoir de dispositifs de dépoussiérage spéciaux pour la récupération des fines particules sortant de l'appareil de préchauffage (comme c'était le cas dans les installations connues).
L'appareil de préchauffage à action indirecte peut être constitué par tout dispositif de préchauffage à action indirecte convenable. Suivant l'invention, on utilisera avec un avantage particulier des appareils de préchauffage à tube ou tambour tournant ou des échangeurs de chaleur
de passage fixes, à action indirecte (dans lesquels les matières premiè-' res à chauffer se déplaceront en substance de haut en bas sous l'effet de <EMI ID=4.1>
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Dans le cas d'une installation qui comporte un récupérateur que parcourent les gaz brûles du four et dans lequel l'air de combustion allant au four de fusion subit un préchauffage, il est particulièrement avantageux, suivant la présente invention, que l'appareil de préchauffage soit relié au récupérateur par son propre conduit d'arrivée de gaz brûlés. De cette, façon, les gaz brûlés chauds venant du four, qui, sou-
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de l'air de combustion allant au four de fusion et ne sont qu'ensuite acheminés vers l'appareil de préchauffage à action indirecte, de telle sorte que l'on peut obtenir un rendement thermique encore accru de l'installation faisant l'objet de l'invention.
On décrira- ci-après l'invention de façon plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation qu'illustrent les dessins annexés, dans les- quels : la figure 1 représente schématiquement une installation conforme ; à l'invention répondant à une première forme de réalisation de celle-ci, qui comporte un récupérateur à deux chambres pour le four de fusion et un appareil de préchauffage à tambour tournant; la figure 2 représente schématiquement une installation répondant à une autre forme de réalisation de l'invention, dans laquelle il est prévu un échangeur de chaleur à action indirecte comme récupérateur pour l'air -de combustion du four de fusion;
la figure 3 est une vue de détail, tout à fait schématique, d'un échangeur de chaleur à tambour tournant, à action indirecte, répondant à une autre forme de réalisation de l'invention, et la figure 4 est une vue schématique d'un échangeur de chaleur de passage fixe prévu comme appareil de préchauffage à action indirecte.
L'installation de traitement thermique faisant l'objet de la présente invention qui répond à la forme de réalisation illustrée par la figure 1 comporte un four de fusion 1, prévu pour recevoir les matières premières destinées à la fabrication du'verre, et, en outre, un récupérateur 2, à deux chambres, qui est parcouru par les gaz brûlés du four et dans .
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recte 3, qui est en communication avec le four de fusion 1 et, par un conduit d'arrivée de gaz brûlés 4, avec le récupérateur 2. Pour alimenter l'appareil de préchauffage 3 en matières premières froides, il , est prévu une trémie d'alimentation 6, en dessous de laquelle se trouve un appareil de dosage convenable 7 (dans le cas considéré, une bande transporteuse de doeage., par exemple), auquel fait suite une goulotte d'arrivée 8, qui est en communication avec l'appareil de préchauffage 3.
L'appareil de préchauffage à action indirecte 3, prévu suivant la présente invention, comporte, dans le cas de cet exemple de réalisation, un tambour tournant 9, disposé horizontalement ou présentant une légère inclinaison en direction de l'extrémité de sortie, tambour qui peut en substance être ouvert aux extrémités et à la face externe duquel circulent les gaz brûles du four. A cet effet, le tambour tournant 9 est monté, de façon à pouvoir tourner (sous l'action d'une commande de rotation d'exécution classique, qui n'est pas représentée), dans une chambre fixe
10, qui entoure de façon étanche la paroi du tambour :tournant et qui
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du four. A l'extrémité côté sortie au moins, le tambour tournant 9 ' débouche dans une chambre fixe, qui constitue le récipient de sortie 9a et qui, par un conduit de liaison 11, est en communication avec un récipient intermédiaire 12, destiné à recevoir les matières premières
subi . ayant/un chauffage préalable. En dessous de la sortie de ce récipient . intermédiaire 12, il est avantageusement prévu un dispositif de sortie
13, conçu de façon à assurer un dosage des matières premières, qui est relié au four de fusion 1 par un couloir transporteur, une goulotte ou un dispositif équivalent, désigné par 14.
Dans le cas de ce premier exemple de réalisation de l'invention, le récupérateur 2 qui est prévu immédiatement en aval du four de fusion 1, est, par ses deux chambres 2a et 2b, conçu de telle sorte qu'il soit parcouru périodiquement, en alternance, par les gaz brûlés chauds du four et par de l'air de combustion frais, qui y arrive par un conduit
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dans la chambre correspondante 2a ou 2b avant d'atteindre le four ou le brûleur de celui-ci. Pour la commutation périodique entre les courants
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conduit reliant les deux chambres 2a et 2b du récupérateur, une valve
<EMI ID=14.1> raccordement d'arrivée 15 et l'une des extrémités, désignées par 4a, du conduit d'arrivée de gaz brûlés 4.
A l'extrémité 4a du conduit d'arrivée de gaz brûlés 4, il est
en outre avantageusement prévu un branchement 17, qui est relié à une cheminée 18, débouchant dans l'atmosphère. Pour permettre éventuellement l'évacuation d'une quantité réglable de gaz brûlés du four dans l'atmosphère, il est prévu des clapets d'étranglement 19 et 19a, prévus ;en des endroits convenables de branchement 17 et du conduit d'arrivée de gaz brûlés du four 4.
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subi un certain refroidissement, il peut être prévu, dans le conduit d'arrivée 4, un ventilateur 20 destiné à soutenir ou favoriser l'écoulement des gaz brûlés par le conduit d'arrivée 4 et la chambre 10 (au côté du tambour tournant 9).
L'installation de traitement thermique répondant au premier
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fonctionne de la manière indiquée ci-après : ,
Les matières premières destinées à la fusion du verre arrivent, dosées, de la trémie d'alimentation 6 à l'appareil de préchauffage 3 et, pendant le préchauffage indirect, elles se déplacent dans le tambour tournant 9 (du fait de la rotation et de l'inclinaison de ce tambour), dans le sens indiqué par la flèche 23, en direction du récipient de sortie
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matières premières devant subir le préchauffage sont continuellement remuées, de telle sorte qu'elles se remettent constamment en contact avec la paroi du tambour, à la face externe duquel circulent les gaz brûlés chauds du four, ce qui .permet une transmission de chaleur indirecte intense et extrêmement uniforme de ces gaz brûlés chauds du four aux matières premières se'trouvant dans le tambour tournant 9. Etant donné ce genre de préchauffage indirect, les matières premières conservent leur composition granulométrique et chimique sur toute la longueur du tambour tournant 9.
En traversant le conduit de liaison 11, le récipient intermédiaire
12, le dispositif de sortie 13 et le couloir transporteur, la goulotte ou le dispositif équivalent, désigné par 14, les matières ayant subi le chauffage préalable arrivent: alors au four de fusion 1.
Les gaz brûlés venant du four de fusion 1 sont tout d'abord, de
la manière déjà décrite plus haut; acheminés périodiquement "*': en alter-' nance, dans l'une des deux chmabres 2a ou 2b du récupérateur 2, où : ils cèdent une première partie de leur énergie thermique pour le préchauffage de l'air de combusion allant au four de fusion 1. En traversant le conduit d'arrivée de gaz brûlés 4 (ce à quoi contribue le ventilateur 20), les gaz brûlés du four arrivent alors, de la manière déjà indiquée, dans la chambre fixe 10 de l'appareil de préchauffage 3, chambre qui contient le tambour tournant 9 et de laquelle les gaz, refroidis, peuvent être évacués dans l'atmosphère.
Comme, dans le cas de cette installation, le ventilateur 20 prévu dans le conduit d'arrivée de gaz brûlés 4, fonctionne avantageusement
sans modification, la température de chauffage des matières premières se règle en fonction de la température des gaz brûlés du four qui sont amenés, de telle sorte que les matières premières arrivent au four de fusion 1 chauffées, par exemple, dans une mesure d'autant plus élevée que la température de combustion y est relativement faible; ceci signifie qu'un préchauffage provisoire relativement faible de l'air de combustion devant arriver au four de fusion 1 et, par conséquent, une combustion provisoirement relativement faible peuvent être compensés par un accroissement
de préchauffage des matières premières, si bien que, de ce fait, le fonctionnement du four, de fusion 1 peut largement être réglé automatiquement.
La figure 2 illustre un deuxième exemple de réalisation de l'in- vention. Dans ce cas, le préchauffage, pour raison de simplicité, est effectué au moyen des mêmes éléments d'installation que dans le cas de l'exemple illustré par la figure 1, raison pour laquelle tous les éléments représentés sur la figure 2 qui sont identiques à ceux que représente la figure 1 conserveront les mêmes -références et ne feront plus l'objet d'une description détaillée.
La différence essentielle entre cette deuxième forme de réalisation de l'invention et celle qu'illustre la figure 1 réside tout d'abord en ce que le récupérateur, ici désigné par 30, qui est parcouru par les gaz brûlés du four et dans lequel l'air de combustion allant au four de
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chaleur tubulaire à action indirecte, dans lequel les gaz brûlés chauds
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aucune commutation) et passent dans ce cas sur un système tubulaire
31 dans lequel l'air de combustion frais est acheminé et est ainsi chauffé indirectement par les gaz brûlés du four avant d'arriver, par un conduit 32, au four de fusion 1 ou au brûleur (non représenté) de celui-ci. Le récupérateur 30 est en communication directe (sans intervention de ventilateur) avec l'appareil de préchauffage 3 ou la chambre fixe 10 contenant celui-ci, par un conduit d'arrivée 33 que parcourent les gaz brûlés du four. Comme, dans ce cas, les gaz brûlés du four peuvent encore être relativement chauds, il est en général recommandé de munir le conduit 33 d'arrivée de gaz brûlés du four d'un revêtement réfractaire à la chaleur, comme l'indique la partie en coupe de la figure 2.
Afin _que, dans l'appareil de préchauffage 3, soient évitées une surchauffe et, par conséquent, éventuellement, une réaction indésirable des matières premières sous l'effet de gaz brûlés trop chauds du four, une partie convenable des gaz brûlés du four peuvent être rejetés dans l'atmosphère par un branchement 34 du conduit d'arrivée 33, auquel cas il est en même temps prévu un raccord d'arrivée d'air frais 35, sur
le conduit 33, En sa partie comprise entre le branchement 34 et l'appareil de préchauffage 3, afin que les gaz brûlés devant atteindre l'appareil
de préchauffage 3 puissent, par mélange à de l'air froid, être amenés à
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nécessaire des gaz brûlés parcourant l'appareil de préchauffage 3, il peut être prévu un ventilateur 36 en aval de cet appareil de préchauffage et en aval de la chambre 10 (vu dans le sens de l'écoulement des gaz).
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fage préalable des matières premières et la fusion des matières premières ayant subi le préchauffage ont lieu pratiquement de la même façon que dans le cas de la forme de réalisation qui est illustrée par la figure
1. Selon la forme de réalisation illustrée par la figure 2, qui permet
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outre être prévu un dispositif de commande, qui n'est pas représenté de façon détaillée, agissant sur des clapets d'étrangelement 37, 37a et 37b, prévus dans un branchement 34, dans le conduit d'arrivée de gaz brûlés
33 et dans le raccord d'arrivée d'air frais 35, de telle façon que la température optimum des gaz brûlés utilisés au préchauffage des matières premières dans l'appareil de préchauffage 3, puisse toujours être réglée; on peut également, de cette façon, obtenir une température à peu près constante dans le four de fusion.
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à action indirecte), considéré comme particulièrement important dans l'installation de traitement thermique faisant l'objet de la présente invention, peut évidemment, si l'on y prévoit des modifications d'exécution
et de construction, par rapport aux formes de réalisation qu'illustrent les figures 1 et 2, remplir sa fonction de préchauffage de façon tout aussi satisfaisante.
On peut, par exemple, prévoir, à la périphérie interne et/ou à la périphérie externe de la paroi du tambour tournant 9 (figures 1 et 2), des aubes, des ailettes ou des organes équivalents, qui favorisent encore davantage et intensifient l'échange de chaleur indirect entre les gaz brûlés et les matières premières.
La figure 3 illustre un autre exemple de réalisation d'échangeur de chaleur à action indirecte pouvant être utilisé comme appareil de préchauffage de matières premières servant à la fabrication de verre. L'échangeur de chaleur ou appareil de préchauffage que représente la figure 3, qui est désigné par 40, comporte - comme dans le cas des installations que représentent les figures 1 et 2 - un tambour tournant horizontal, désigné par 41, dans lequel il est prévu un certain nombre de tubes échangeurs de chaleur 42, qui sont parcourus par les gaz brûlés du four et qui sont fixés à la paroi 43 du tambour, de façon à en être solidaires en rotation de telle sorte que, pendant la rotation du tambour tournant 41,
ils travaillent par intervalles dans les matières premières à préchauffer et assurent ainsi la transmission de chaleur indirecte voulue des gaz brûlés du four à la matière.
Comme l'indique la figure 3, l'arrivée des matières dans le tambour 41 à lieu de la face externe de la paroi 43 et, de même, la sortie des matières ayant subi le chauffage préalable a lieu par la paroi
43 du tambour. A cet effet, le tambour tournant 41 est muni, dans les zones d'extrémité axiale, de dispositifs 44 et 45 prévue pour l'entrée et pour la sortie de la matière à traiter (flèches 46).
Les tubes d'échangeur de chaleur 42 que parcourent les gaz brûlés couvrent toute la longueur du tambour tournant 41 et - le tambour étant vu en coupe transversale - ils sont uniformément répartis suivant un
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ne de la paroi 43 .du tambour, à laquelle ils sont parallèles. La chambre du tambour tournant 41, dans laquelle la matière est guidée, est fermée aux extrémités, les tubes d'échangeur de chaleur 42, qui traversent ces extrémités, débouchant, d'une part, dans une chambre fixe d'arrivée de gaz brûlés 47, qui est raccordée à un conduit d'arrivée de gaz brûlés 48, et, d'autre part, dans une chambre fixe de sortie de gaz brûlés 49, à laquelle est raccordé un conduit de sortie de gaz brûlés 50.
La figure 4 représente une toute autre forme de réalisation d'échangeur de chaleur à action indirecte utilisable comme appareil de préchauffage de matières premières. Dans ce cas, l'appareil de préchauffage, qui est désigné par 51, se présente sous la forme d'un échangeur de chaleur fixe, de passage, qui comporte au moins une gaine tubulaire 52, <EMI ID=26.1>
le cas de l'exemple de réalisation illustré, il est prévu deux gaines 52). Ces gaines 52 sont réalisées de telle façon que les matières premières qu'elles reçoivent à la partie supérieure (flèche 53) y descendent en glissant sous l'effet de leur propre poids, de telle sorte que les matières premières, dont le préchauffage est achevé, en soient retirées à l'extrémité inférieure - par exemple par une vis transporteuse 54 ou un dispositif
de sortie équivalent. Les gaines 52, fermées aux parois latérales, qui .
se trouvent à distance l'une de l'autre, traversent une chambre 55, qui
est parcourue, transversalement à ces gaines 52, par les gaz brûlés du four (flèches 56) et qui est raccordé, d'une part, à un conduit d'arrivée
de gaz brûlés 57: et, d'autre part, à un conduit de sortie de gaz brûlés
58. L'appareil de préchauffage à action indirecte répondant à la forme
de réalisation qu'illustre la figure 4 peut être de construction particulièrement simple et être utilisé moyennant une dépense d'énergie particulièrement faible.
REVENDICATIONS
1. Installation de traitement thermique de matières premières destinées à la fusion de verre, qui comporte un four de fusion, ainsi
qu'un appareil de préchauffage chauffé par des gaz brûlés du four de fusion, caractérisée en ce qu'elle comporte, comme appareil de préchauffage, un échangeur de chaleur à action indirecte.