Brevet FR2222131A1 — publié le 19741018

la présente invention concerne un échangeur de chaleur à gaine pour le traitement par la chaleur de matériaux en morceaux et de matériaux en grains, et surtout pour le refroidissement de la chaux en grains ou clinkers après sa sortie d'un four à sole tournante. Des refroidisseurs à gaine de type connu qui travail ent suivant le principe de transmission de chaleur à contre-courant obtiennent le mouvement réciproque à contre-courant du matériau traité et de l'air soit à l'aide de dispositifs de décharge appropriés dans la partie inférieure de la zone de refroidissement soit au moyen d'éléments de forme allongée qui sont également prévus dans la partie inférieure de la zone de refroidissement et tout autour desquels circule le matériau à refroidir, la zone de refroidissement étant partagée en plusieurs cuves indépendantes dans lesquelles le matériau à refroidir pénètre en sortant d'un espace d'alimentation commun. Ce dispositif n'est pas avantageux car la présence du dispositif de décharge particulier dans la zone de refroidissement augmente la sensibilité aux incidents de fonctionnement du dispositif refroidisseur et augmente également les prix de revient et les frais de fonctionnement. Dans un dispositif connu possédant plusieurs cuves de refroidissement le prix de revient est particulièrement élevé en raison de la complexité et des grandes dimensions de la construction. Il en résulte aussi des pertes de chaleur élevées à travers les parois et une augmentation des frais d'exploitation. Un but de l'invention est d'éviter dans la plus large mesure possible les inconvénients exposés ci-dessus. Ce résultat est obtenu par l'invention fSrce au fait que le dispositif de traitement par la chaleur se compose d'une trémie d'alimentation centrale et d'ut organe distributeur disposé sous cette trémie qui dirige le matériau dans une gaine de travail unique prévue tout autour de organe distributeur, avec des tubulures de sortie dans la partie inférieure de cette gaine de travail, et grfice au fait que, dans la partie inférieure de la gaine de travail, sont disposés des organes directeurs creux, ouverts vers le bas,par les bords inférieurs desquels on peut faire passer un plan qui est sensiblement parallèle à la surface supérieure du matériau qui s'accumule dans la gaine de travail sous son angle naturel de déversement ces organes ae guidage travaillent en lais on avec des tubulures ayant pour rSle d'amener le gaz de travail d'une chambre à gaz commune à laquelle est de plus raccordé un espace situé en dessous de l'organe répartiteur qui, par l'intermédiaire d'orifices, permet d'amener le gaz dans le matériau, un canal collecteur pour l' évacuation du gaz hors du matériau étant prévu dans la partie supérieure de la gaine de travail. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé représentait en élévation schématique avant et en coupe un dispositif selon l'invention pour le refroidissement de matériaux en vrac. la partie supérieure du dispositif de refroidissement est formée par une trémie d'alimentation qui est remplie de matériau de sorte qu'il se forme à cet endroit une obturation à l'air. La trémie d'alimentation 1 dont le fond est formé par un organe répartiteur de matériau 3 est raccordée par sa partie inférieure avec une gaine de refroidissement. Dans la partie inférieuré de la gaine de refroidissement 2 sont prévus des organes directeurs 4 creux, ouverts vers le bas, qui travaillent en liaison avec des tubulures 6 pour l'arrivée d'air de refroidissement. Les organes de guidage 4 sont disposés de telle sorte que, par leurs bords inférieurs, on peut faire passer un plan qui est parallèle à la surface supérieure du matériau dans la gaine de refroidissement, ce matériau s'étant accumulé dans cette gaine sous son angle de déversement naturel en sortant de la trémie d'alimentation 1. Suivant un développement avantageux de l'invention, la position réciproque des tubulures 6 et des organes directeurs opérant ensemble est réglable dans le sens de leur axe longitudinal. A la partie inférieure des organes de guidage sont prévues des coulisses 8 qui coulissent le long des parois latérales des organes directeurs et permettent de modifier la hauteur de la partie active de la couche du matériau refroidi. Dans l'espace d'un collecteur 9 prévu dans la partie inférieure de la gaine de refroidissement 2 sont disposés des éléments de guidage 7 de forme aplatie. la partie inférieure de l'organe distributeur 3 possède des orifices 13 pour amener l'air de refroidissement dans l'espace intérieur de la gaine de refroidissement 2.Pour l'alimentation en air de refroidissement le refroidisseur est muni en bas d'une tubulure 10 qui débouche dans une chambre à air commune 5 à laquelle sont raccordées les tubulures 6. Dans la partie supé rieure de la aine de refroidissement 2 il est prévu, au-dessus de la couche de matériau, un canal collecteur annulaire 1l auquel est raccordé un canal vertical- 12 pour l'évacuation de ltair réchauffé. Dans la partie supérieure de la trémie d'alimentation 1 est disposée une grille 14 inclinée faite d'éléments creux.Elle possède des ouvertures pour l'arrivée et l'évacuation dtun fluide de refroidissement, par exemple de l'air qui, par exemple, pour être réutilisé ensuite comme partie de l'air de combustion, est amené dans la chambre de combustion d'un système de combustion monté en amont. Dans la partie inférieure du refroidisseur, des tubulures de sortie 15 destinées à évacuer le matériau traité hors de la gaine de refroidissement 2, sont raccordées au collecteur 9. Elles sont inclinées vers le bas et en s'écartant du milieu du refroidisseur. Les tubulures de sortie 15 du matériau possèdent des ouvertures 16 pour l'entrée d'air de refroidissement supplémentaire et des tubulures 17 pour la sortie de cet air. En dessous des tubulures de sortie 17 sont prévus des dispositifs de décharge 18. le matériau en grains chaud tombe d'un four, par exemple un four rotatif, dans la trémie d'alimentation l en passant par les ouvertures de la grille 14 qui évacue du refroidisseur les gros morceaux de matériau et autres éléments analogues. L'organe distributeur 3 qui s' engage dans la trémie d'alimentation avec la partie immobile du matériau reposant sur lui sert à uniformiser le courant de matériau qui pénètre dans la gaine de refroidissement 2.Pendant le fonctionnement des dispositifs de décharge 18 le matériau venant de la,trémïe d'alimentation I se déplace vers le bas sous l'effet de son poids propre dans la gaine de refroidissement, à contre-courant du courant dtair de refroidissement et, passant par l'espace entre les organes répartiteurs 4, arrive dans le collecteur 9, les éléments de guidage 17 uniformisant et redressant le courant de matériau. En sortant du collecteur 9, le matériau refrcidi arrive dans les tubulures de sortie 15 qui forment avec le matériau une obturation sous pression empêchant 1' air de refroidissement de s'échapper. Après être passé par les tubulures de sortie 15, le matériau s'écarte du milieu du refroidisseur en glissant sur des surfaces inclinées. les dispositifs de décharge TJroprement dits 18 qui évacuent le matériau refroidi peuvent travailler et être commandés indépendamment l'un de 1' autre, avec un rendement qui est fonction de la quantité de maté riau qui avance, de la quantité d'air et de la température à cet endroit. On évite ainsi que le refroidissement s'effectue de fa çon irrégulièrc au cas où il est prévu un tri du matériau suivant ie calibre des grains lors de l'entrée dana le refroidisseur. L'air de refroidissement est amené par une tubulure 10 dans la chambre commune 5 d'où il passe d'une part dans les tubulures 6 et de là dans les espaces en dessous des corps directeurs 4 et d'autre part dans l'espace en dessous de l'organe répartiteur 3. L'air de refroidissement passe à contre-courant a travers le matériau et arrive dans le canal collecteur ll d'ou il est évacué par le canal 12 pour être réutilisé ailleurs. Dans les tubulures de sortie 15 du matériau on souffle par des ouvertures 16 de l'air de refroidissement supplémentaire qui, après avoir traversé le matériau, est aspiré par des tubulures 17. Le dispositif selon l'invention permet de déplacer à contrecourant l'un de l'autre le matériau et l'air dans toute la zone de la section transversale de la gaine de refroidissement, et de répartir uniformément l'air dans la couche de matériau à l'intérieur d'une gaine de refroidissement unique sans nécessité de pièces mobiles, ce qui permet de réaliser un traitement thermique parfait du matériau en grains dans un espace relativement réduit il permet de plus de diminuer le prix de revient et les frais d' exploitation par unité de matériau et d'augmenter la sécurité de fonctionnement de l'installation. Il va de soi que ce dispositif peut également autre utilisé pour chauffer des matériauxen vrac et que, pour refroidir ou chauffer le matériau, on peut utiliser aussi un autre fluide gazeux. R13VELiDICATIOliS 1) Dispositif pour traiter des matériaux en morceaux et des matériaux en grains constitué d'une tremie d'alimentation centrale et d'un organe répartiteur disposé en dessous de cette trémie qui dirige le matériau dans une gaine de travail unique prévue tout autour de l'organe répartiteur, avec des tubulures de sortie dans la partie inférieure de cette gaine de travail, caractérisé en ce que, dans la partie inférieure de la gaine de travail, sont disposés des organes directeurs creux, ouverts vers le bas, dont les bords inférieurs sont situés dans un plan sensiblement parallèle à la surface du matériau qui se rassemble dans la gaine de travail sous son angle de déversement naturel, caractérisé également en ce que ces organes directeurs opèrent en liaison avec des tubulures amenant le gaz de travail d'une chambre à gaz commune à laquelle est de plus raccordé un espace prévu, en dessous de 1' organe répartiteur qui, par l'intermédiaire d'ouvertures, permet d'introduire le gaz dans le matériau, tandis que, dans la partie supérieure de la gaine de travail, est prévu un canal collecteur pour évacuer le gaz hors du matériau. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' il est prévu, à la partie inférieure des organes directeurs des coulisses qui se déplacent le long des parois latérales des organes directeurs. 3)- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubulures pour l'arrivée du gaz et les organes directeurs sont réglables en position mutuelle dans le sens de leur axe longitudinal. 4) Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il est prévu en dessous des organes directeurs des éléments de guidage. 5) Dispositif selon une quelconque des revendication précédentes, caractérisé en ce que les tubulures de sortie prévues pour évacuer le matériau de la gaine de travail sont inclinées dars leur partie supérieure vers le bas, en s'écartant du milieu du dispositif, et sont munies d'orifices pour l'entrée de gaz de travail supplérentare et de tubulures pour la sortie de ce gaz. 6) Dispositif selon une quelconque des revendications pré cédantes, caractérisé en ce qu'il est prévu des dispositifs de décharge indépendants pour évacuer le matériau des tubulures de sortie, le rendement de chaque dispositif de décharge pouvant titre réglé en fonction de la température du matériau qui se présente à cet endroit. 7) Dispositif selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, dans la partie supérieure de la trémie d'alimentation, est disposée une grille inclinée faite d' éléments creux avec des orifices pour l'arrivée et la sortie de gaz.