Brevet FR2019892A1 — publié le 19700710

On connat des installations pour le traitement thermique de matériau fin dont la partie supérieure est constituée par un ou plusieurs cyclones dont les conduites d'entrée du matériau débouchent dans un tube cylindrique monté verticalement au centre et présentant plusieurs étranglements L'extrémité inférieure de ce tube peut déboucher directemént dans un kur de cuisson, mais elle peut également plonger dans un cyclone monté en amont du four. Les installations de ce type sont traversées de haut en bas par le matériau, à contre-courant avec les gaz chauds montants, et les étranglements doivent empêcher un passage trop rapide du matériau à travers le tube vertical. Dans ces installations, le gaz s'écoule cependant essentiellement au milieu du tube, tandis que le matériau descend principalement dans la zone extérieure, à proximité des parois du tube. Ces conditions ne sont pas modifiées de façon essentielle même lorsqutil subsiste encore une faible turbulence dans la partie inférieure du tube vertical. Ces installations connues assurent par conséquent-une transmission de chaleur relativement médiocre entre le gaz et le matériau, ce qui implique une hauteur considérable du tube principal. Pour supprimer ces inconvénients, la dèmanderesse a mis au point une installation dans laquelle une chambre à turbulence disposée au centre, forme un conduit principal vertical, autour duquel on a superposé en plusieurs étages, des chambres à turbulence réalisées sous forme de cyclones. La chambre à turbulence centrale et les chambres à turbulence extérieures sont reliées de telle manière par des conduites à gaz et à matériau que les courants de gaz provenant des chambres à turbulence extérieures d'un étage plus bas, pénètrent à peu près tangentiellement dans la chambre à turbulence centrale se trouvant à un niveau supérieur, et se réunissent à l'intérieur de celle-ci avant que le courant de gaz soit de nouveau subdivisé en plusieurs courants amenés vers les chambres à turbulence extérieures de l'étage prévu juste au-dessus, tandis que le matériau sortant de ces chambres à turbulence extérieures de l'étage supérieur, pénètre dans la chambre à turbulence centrale, avant d'8tre introduit dans les courants de gaz amenés aux chambres à turbulence extérieures de l'étage inférieur.En raison des différentes subdivisions et réunions des courants de gaz, ainsi qu'en raison de la forte turbulence du matériau et du gaz lors de l'entrée des courants de gaz dans la chambre à turbulence centrale, on obtient un contact intime entre le matériau et le gaz dans un espace aussi réduit que possible, de même qu'un traitement thermique uniforme de toutes les particules de matériau. Une telle installation assure une transmission thermique excellente et sa hauteur est relativement faible. Le but de l'invention est d'améliorer davantage la transmission de chaleur entre le gaz et le matériau. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que la chambre à turbulence centrale présente au moins un étranglement de la section dans la zone située entre les embouchures des conduits d'amenée du matériau et les embou- chures tangentielles des conduits d'entrée des gaz qui sont prévues plus bas. Le matériau est alors guidd par la paroi intérieure de la partie à section réduite do la chambre à turbulence et lorsquXi pénètre dans la partie de la chambre à turbulence située au- dessous et contenant les embouchures des conduits d'arrivée des gaz5 il est introduit dans le centre de la zone de turbulence formée r';". les coupants de gaz.Le matériau doit traverser cette zone de turbulence sous l'effet de 1a force centrifuge avant d'arriver à 7 périphérie des chambres à turbulence et d'être sorti par le bewss On obtient ainsi un malaxage intense et supplémentaire du matériau et des gaz, ce qui augmente de façon notable le transfert thermique et permet une nouvelle diminution de la hauteur de . t instaationO D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre et des dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une coupe verticale sehdmatsque de 1 installation selon 1' invention. La figure 2 est une coupe suivant la ligne. ITaII de l'installation représentée à la figure 1. L'installation illustrée à la figure 1 comporte deux cyclones extérieurs supérieur 1 et 2 qui sont montés symétriquement autour d'un tube central 3 et dont les tubes d'arrivée sont reliés à ce tube 30 Ce dernier débouche en bas dans une chambre à turbulence centrale qui est formée par une partie supérieure cylindrique 4, une partie conique 5, une partie cylindrique à section réduite 6 et par une partie 7 réalisée sous forme d'un cyclone et présentant des embouchures tangentielles 8 et 9 pour l'arrivée des gaz.Deux autres cyclones extérieurs' 10 et 11 sont montés symétriquement au-dessous de la chambre à turbulence centrale; les tubes plongeurs 12, -13 de ces cyclones sont reliés aux embouchures 8, 9, tandis que leurs tubes d'arrivée 14,15 sont reliés à un tube central 16 par lequel sortent les gaz d'un four de cuisson 17. Les cyclones 1 et 2 sont reliés par une conduite d'aspiration commune 18 à un veritilateur 19. Les gaz provenant du four de cuisson 17 et montant par le tube 16 (voir les flèches 20) se subdivisent en deux courants de gaz (flèches 20a,20b) qui traversent les cyclones extérieur8 inférieurs 10,11, puis les tubes plongeurs 12,13, et qui pénètrent tangentiellement et suivant le mÔme sens de rotation par les embouchures 8,9 (voir figure 2) dans la partie 7 de la chambre à turbulence centrale. Les courants de gaz se réunissent dans cette dernière (voir les flèches 20a, 20b) pour former une zone de turbulence 21 dont le diamètre se rétrécit vers le bas.Le courant de gaz ainsi formé (flèches 22) change de direction dans la zone inférieure de la partie 7 dé la chambre et monte ensuite en forme d'hélice sensiblement par le centre Zes parties 4,5 et 6 de la chambre à-turbulence. Après avoir traversé le tube 3, le courant de gaz se subdivise de nouveau en deux courants (voir les flèches 22a, 22b) qui pénètrent dans les cyclones extdrieus supérieun 1,2. Le'ventilateur 19 aspire ces deux courants de gaz hors des cyclones par la conduite d'aspiration commune 18. Le matériau fin est chargé dans l'installation par un tube d'amenée de matériau 24 (flèches 23). Le matériau est saisi dans le tube 3 par le courant de gaz ascendant (flèches 22) et entrant par les deux courants de gaz 22b, 22a dans les c'yclonesextérieurssupérieursl,2. Le matériau'ést séparé dans ces derniers et sort en bas pour arriver par des tubes d'amenée de matériau 25,26 dans la partie 4 de la chambre à turbulence centrale, Les embouchures pour l'entrée du maté'iau 25',26' sont prévues, par exemple, juste au-dessus du bord supérieur de la partie conique 5, Le matériau tombe sur la paroi inté rieure de cette partie conique 5 (flèches 23), se répartit sur cette paroi, passe dans la partie 6 à section réduite et tombe à l'intérieur de la zone à turbulence 21 formée par les deux courants de gaz (flèches 20a, 20b), Le matériau traverse cette zone à turbulence 21 et descend le long de la paroi intérieure conique de la partie 7 Jusque dans un tube d'amenée de matériau 27 débouchant dans le tube 16 par lequel sortent les gaz du four, Le matériau sortant du tube 27 ( flèches 23) est entrain par le courant de gaz ascendant (flèches 20) ou par les courants partiels qui le composent (flèches 20a, 20b) jusque dans les cyclones extérieurs d'en bas. 10 et 11, Le matériau séparé par ces cyclones est ensuite amené par les tubes 28,29 au four de cuisson 17 en vue du traitement ultérieur, Du fait que le matériau est introduit à plusieurs reprises dans le courant de gaz du tube 3, de la partie 4 et du tube de sortie 16 ds gaz provenant du four, et en raison de la turbulence produite dans ces éléments ainsi que dans leseycloneg extérieurs 1,2, 10,11, on obtient déjà un bon échange thermique entre le matériau et les gaz, Cet échange thermique est cependant ilgelenté de manière considérable parA'étranglement 6 prévu dans la. chambre à turbulence centrale .Les courants de gaz (flèches 20a, 20b) entrant tangentiellement dans la partie 7 provoquent en effet des turbulences intenses (flèches 21 ) Le matériau entrant par le haut de. cette partie 7 (flèches 23) est introduit du fait de la réduction de la section de la partie 6 dans la zone centrale de cette turbulence et doit par conséquent tra verser cette turbulence lorsqu'il est amené vers l'extérieur par la force centrifuge, Toutes les particules du matériau sont par conséquent assez longtemps en contact avec le gaz, de sorte qu'on obtient un excellent transfert thermique, L'amenée du matériau dans la partie 4 de la chambre à turbulence ne s'effectue pas obligatoirement de la manière illus trée aux dessins, mais peut également avoir lieu à d'autres endroits, par exemple à travers le recouvrement de la partie 4, Dans ce cas, il est avantageux de prévoir au-dessws des embouchures pour l'entrée du matériau dans la chambre à turbulence des éléments de déviation, de préférence sous forme de chicanes. I1 s'est avéré avantageux de choisir pour le diamètre de la partie à section réduite de la chambre à turbulence une valeur qui correspond à 0,25-0,85 fois la valeur du diamètre de la partie de la chambre à turbulence se trouvant au-dessous et contenant les embouchures pour l'entrée des gaz Bien que l'exemple -e réalisation décrit et illustré ne comporte qu'une seule chambre à turbulence centrale, il est dans le cadre de l'invention de prévoir plusieurs chambres à turbulence centrales superposées et comportant chacune au moins un étranglement REVENDICATIONS 1. Installation pour le traitement thermique de matériau an, notamment de farine crue de ciment à l'aide de gaz chaud cette installation ayant les particularités suivantes elle se compose de plusieurs chambres à turbulence analogues à des cyclones, dont l'une au moins est disposée au cenbr- tondis que d'autres sont disposées en étages autour de cette chambre centrale; la chambre à turbulence centrale et les chambres - turbulence extérieures sont reliées par des conduits à gaz et. à matériau de sorte que les courants de gaz provenant des chambres à turbulence extérieures d'un étage inférieur pénè trent à peu près tangentiellement dans la chambre à turbulence centrale disposée plus haut, et se réunissent dans celleci;; le courant de gaz ainsi forme se subdivise de nouveau en plusieurs courants de gaz amenés aux chambres turbulence extérieures de l'étage supérieur le matériau sortant de ces chambres à turbulence extérieures, se trouvant en haut, pénétre dans la chambre à turbu- lence centrale mentionnée et se trouvant plus bas, avant d'être introduit dans les courants de gaz amenés vers les chambres à turbulence extérieures se trouvant plus bas; une telle installation est caractérisée en ce que la chambre à turbulence centrale présente au moins une réduction de la section dans la zone située entre les embouchures des conduit d'entrée du matériau et les embouchures tangentielles des con duits d'entrée des gaz, se trouvant plus bas, 2.Installation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie conique, se rétrécissant vers le bas, est prévue au-dessus de la partie de la chambre à turbulence ayant la section réduite, et en ce que les embouchures des conduits pour l'arrivée du matériau sont disposées de sorte que le matériau entrant tombe sur la surface intérieure de la partie conique, 3, Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que des éléments de déviation, de préférence des chicanes, sont disposés dans la chambre à turbulence au-dessous des embouchures des conduits d'amenée du matériau, 4. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs chambres à turbulence centrales superposées et comportant chacune au moins une partie à section réduite, 5. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de la partie à section réduite de la chambre à turbulence correspond à 0,25 à 0,85 fois le diamètre de la partie de la chambre à turbulence se trouvant au-dessous et contenant les embouchures des conduits pour l'arrivée des gaz.