Brevet FR2254764A1 — publié le 19750711

La présente invention se rapporte à un procédé de séchage continu de produits granulaires ou fragmentaires (en morceaux) humides, notamment de coke humlde, dans lequel le produit traverse un tambour rotatif dans le mEme sens que des gaz de foyer et les gaz sortant du tambour sont dépoussiérés1 et elle concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. Il est déjà connu de sécher des produits granulaires ou fragmentaires en les faisant passer avec un fluide chauffant servant de fluide de séchage à travers un tambour rotatif légèrement incliné sur l'horizontale et qui tourne sur son axe longitudinal à une vitesse de 1 à 15 tr/mn, et dans lequel le produit et le fluide avancent dans le meme sens. Dans ce trai ment, le produit humide est introduit à un débit constant à l'aide d'un dispositif doseur tandis que le produit séché est envoyé à une trémie de déchargerent dont la partie supérieure ou tette est couverte. Les gaz usés chargés de poussière sont aspirés à cette tête par un ventilateur et ils sont ensuite rejetés dans l'atmosphère libre après avoir été dépoussiérés à l'aide d'un séparateur à cyclone. Pour agrandir la surface du produit avec laquelle le fluide de séchage entre en contact, le tambour tournant est équipé d'éléments intérieurs ou garnitures, qui, pour etre efficaces, doivent présenter une construction relativement compliquée (voir "Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemise" 3e édition, volume 1, Munich-Berlin 1951, pages 594 à 596). l'installation connue présente un inconvénient consistant en ce que le dépoussiérage des gaz usés sortant du tambour de séchage est assuré par un séparateur à cyclone. Les séparateurs à cyclone ont l'avantage de travailler indépendamment de la température des gaz à traiter mais la séparation assurée par ces appareils, notamment de ia fraction fine des poussières, n'atteint qu'un certain degré qui n'est plus-suffisant pour satisfaire aux spécifications actuelles de protection de l'environnement. On obtient un dépoussiérage satisfaisant, meme en ce qui concerne les fractions fines, en utilisant un séparateur électrostatique. Malheureusement, les dépoussiéreurs électrostatiques ntont un rendement optimal que lorsqu'ils travaillent juste au-dessus du point de rosée; or, pour éviter que la condensation des vapeurs ne provoque des dépotes de poussières agglomérées dans les canalisations de sortie de la poussière, on est conduit à introduire les gaz dans le séparateur à une température suffisamment supérieure à leur point de rosée pour que cette condensation ne se produise pas dans ces canalisations.Pour ces raisons, s'il s'agit de dépoussiérer des gaz contenant de la vapeur d'eau, et en tenant compte des pertes de chaleur dans les conduites amenant l-es gaz au séparateur et 9 l'intérieur même du sèparateur, la température de ces gaz à l'extrémité de sortie du tambour de séchage doit entre d'environ 120cl. En effet, aux températures supérieures à 1200C, il ne peut pas s'établir entre les électrodes d'émission des effluves et les électrodes de précipitation un champ électrique stable capable de déterminer une émission régulière et suffisante pour le dépoussiérage.S'il se produit des amorçages d'arcs, et en particulier lorsqu'il s'agit du séchage du coke, les arcs peuvent enflammer la poussière et déclencher des incendies qui ont pour conséquence, entre autres, de surchauffer les fils de l'émetteur d;effluves et les rendre inutilisables. Si l'on fait pénétrer les gaz de foyer servant de moyen de séchage dans le tambour rotatif à une température telle que la température des gaz qui sortent de ce tambour ne soit pas supérieure à 1200C,on est amené, pour obtenir un produit séché contenant environ 1% d'eau en poids, à monter des garnitures compliquées dans le tambour rotation, à augmenter la vitesse de rotation et à laisser le produit séjourner très longtemps dans le tambour. Ces mesures conduisent à une élévation généralement indésirable de la fraction fine du produit. Par ailleurs, l'augmentation de la vitesse de rotation du tambour rotatif entraine également une augmentation de l'usure des garnitures, alors que la fabrication et le montage de chicanes compliquées sont motteux Par ailleurs, dans un tambour rotatif comportant des garnitures compliquées, les dégâts dus à l'usure sont en général difficilement réparables, même lorsqu'ils sont décelés et localisés, en raison de la grande difficulté d'accès due à la présence de ces garnitures. Le but de l'invention est donc de ré-a-liser un procédé et une installation de séchage continu de produits granulaires ou fragmentaires humides qui ne comportent pas les inconvénients cités plus haut, mais dans lesquels, au contraire, le tambour rotatif puisse travailler à une vitesse de rotation réduite et être équipé de garnitures simples et fac- lement accessibles pour les réparations, le produit ne séjournant dans le tambour que pendant un temps restreint,et les gaz usés puissent cependant être épurés dans les conditions optimales à l'aide d'un séparateur électrostatique. Suivant l'invention, les gaz de foyer pénètrent dans le tambour rotatif à une température telle que la différence de température à la sortie du tambour entre les gaz usés et le produit séché atteigne au moins 80"C; les gaz usés chargés de poussières traversent, après la sortie du tambour, une couche de produit granulaire ou fragmentaire humide de même nature que le produit passant par le tambour; l'épaisseur et la section de la couche, ainsi que la grsnulométrie du produit humide formant cette couche sont choisies et calculées de manière à entretenir à l'intérieur du tambour rotatif une dépression de 5 à 20 mm, de préférence de 10 mm, de colonne d'eau et les gaz usés sortant de la couche sont épurés à l'aide d'un dépoussiéreur électrostatique. D'autres caractéristiques du procédé de l'invention prévoient que : a) la différence de température entre les gaz usés et le produit séché a la sortie du tambour est de 150 à 2000C, de préférence de 180tu; b) la fraction grossière du produit humide est utilisée pour former la couche devant être traversée par les gaz sortant du tambour, tandis que la fraction fine est introduite dans le tambour rotatif; c) cette couche est continuellement renouvelée; d) la température des gaz usés après la traversée de la couche est utilisée coxmeXgrandeur réglante pour la commande de- la vitesse de renouvellement de cette-couche-; e) la couche est orientée verticalement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention séront mieux compris' à la Lecture de la description qui va suivre d'une forme de réalisation donnée à titre d'exemple non limitatif et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en élévation de cté de l'ensemble de l'installation; - la figure 2 représente la trémie de déchargement par une vue analogue à celle de la figure 1, mais à plus grande échelle; - la figure 3 représente la trémie de déchargement par une vue prise dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 1; - la figure 4 est une coupe transversale d'un tambour rotatif muni à l'intérieur de garnitures périphériques et d'une garniture centrale en étoile;; - la figure 5 est une coupe transversale d'un tambour rotatif muni à l'intérieur de garnitures périphériques et d'une série de garnitures en croix réparties sur la section du tambour. Un tambour rotatif 1 présente à une extrémité une chambre de combustion 2 équipée d'une conduite 3 d'arrivée du gaz combustible et de ventilateurs 4 et 5 qui fournissent l'air primaire et l'air secondaire. Dans cette même extrémité débouche également un tube 8 d'arrivée du produit qui est relié, par l'intermédiaire d'un transporteur 7, muni d'un dispositif doseur 24, à un silo 6 de produit humide qui présente une tubulure de remplissage décentrée 14 et dont la partie inférieure en forme de culotte définit une bifurcation se terminant en bas par deux tubulures de sortie. A son extrémité opposée, le tambour 1 débite dans une trémie de déchargement 10 qui est couverte en haut et dans laquelle sont montés des barreaux horizontaux 11 superposés à la façon de deux échelles verticales définissant entre elles un puits dans lequel est: déversé du produit humide venant du silo 6 et passant par l'une des tubulures de sortie de ce silo, une goulotte 9 munie d'une vanne d'arrêt 23 et une tubulure d'entrée 18 dans le sommet de la trémie de déchargement 10. A son extrémité inférieure, la couche de produit prend appui sur un organe de décharge 12. Lorsque cet organe est constitué par une plaque de décharge, cette plaque est avantageusement manoeuvrée au moyen d'une tige 19 qui traverse la paroi de la trémie de déchargement 10 et qui est reliée à un dispositif produisant des mouvements alternatifs.La trémie 10 présente à son extrémité inférieure un tube de sortie 25 qui est équipé d'une vanne d'arret 21 et d'une trappe à bascule 22. A l'extrémité supérieure de la trémie 10 se trouve un tube 13 de sortie des gaz usés dans lequel est disposé le capteur (TI 1) d'un dispositif thermométrique. L'installation est équipée d'un autre dispositif thermométrique dont le capteur (TI 2) sè trouve dans la trémie 10 et se termine au-dessus de l'organe de décharge 12, à l'intérieur de la masse du produit. En aval de la trémie 10, considérée dans le sens de l'écoulement des gaz, sont montés un ventilateur 16 et un dépoussiéreur électrostatique 17, une vanne d'étranglement 15 étant interposée dans la conduite de liaison qui relie la trémie lO.au ventilateur 16. Les garnitures de tambour représentées sur les figures 4 et 5 comprennent dans les deux cas des -garnitures périphériques constituées par des aubes elévatrices -qui sont fixées à la paroi intérieure du tambour rotatif 1. Dans l'axe du tambour de la figure 4 est montée, en outre, une garniture centrale formée d'un corps 27 présentant en profil la forme d'une étoile à six branches tandis que le tambour de la figure 5 renferme en outre des garnitures formées d'une série de corps à profil en croix et dont les branches rabattues aux extrémités sont situées sur des cordes et des diamètres orthogonaux de la section circulaire du tambour. Selon une caractéristique de l'invention, une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention - qui est essentiellement composée d'tin tambour rotatif muni de garnitures intérieures, d'un silo de produit humide et d'une conduite de liaison équipée d'un dispositif doseur pour l'introduction du produit granulaire fragmentaire humide, ainsi que d'une chambre de combustion agencée en amont du tambour rotatif dans le sens de l'écoulement des gaz, et d'un dépoussiéreur muni d'un ventilateur et placé en aval du tambour dans le sens de l'écoulement des gaz - l'extrémité de-sortie du tambour rotatif débouche dans une trémie de déchargement 10 dans laquelle se trouve une couche de produit granulaire ou fragmentaire humide contenue entre deux grilles formées de rangées de barreaux horizontaux superposés, et qui prend appui sur un organe de décharge 12; le dépoussiéreur est constitué par un dépoussiéreur électrostatique 17 et la trémie de déchargement 10 présente un tube 13 de sortie des gaz usés, qui se trouve en aval de Ia couche, considéré dans le sens d'écoulement des gaz, dans lequel est monté un dispositif thermométrique TI 1, et qui est relié au dépoussiéreur, Par ailleurs, cette installation peut encore présenter les caractéristiques suivantes f) elle comprend une tubulure d'entrée 18, qui débouche dans le sommet de la trémie de déchargement 10, au-dessus de la couche de produit-et qui est reliée au silo à produit humide 6 par l'intermédiaire d'une goulotte 9 munie d'une vanne d'arret 23; g) l'organe de décharge 12 est commandé par le dispositif thermométrique TI 1 agence dans le tube 13 de sortie des gaz usés de la trémie de déchargement 10; h) un dispositif thermométrique TI 2 est monté dans la trémie de décharge ment 10, au-dessus de l'organe de décharge 12; i) l'organe de décharge 12 est constitué par une plaque de décharge qui se déplace sur des galets 20; j) la plaque de décharge est reliée par une tige 19 à un mécanisme de com mande qui produit-des mouvements de va-et-vient; k) la tige 19 traverse la trémie 10; 1) l'organe de décharge 12 est constitué par une roue à alvéoles; m) l'organe de décharge 12 est constitué par une goulotte vibrante. Le procédé suivant l'invention permet, par le renouvellement continu approprié de la couche de produit humide, d'abaisser suffisamment la température des gaz usés pour que ces gaz puissent être épurés par un dépoussiéreur électrostatique dans les conditions optimales, c'est-àdire d'abaisser la température des gaz à la sortie de la trémie de déchargement à 1200C par exemple. Dans ce procédé, le tambour peut être alimenté en gaz de foyer très chauds pour produire une différence de température maximale entre le fluide de séchage et le produit à sécher et pour éviter ainsi l'utilisation des garnitures compliquées qui seraient nécessaires dans le cas d'une petite différence de température. I1 devient alors également possible de faire tourner le tambour lentement et de raccourcir le temps de séjour du produit dans le tambour, par exemple, en montant dans ce dernier des aubes accélérant le transport du produit vers la sortie, ce qui diminue la réduction de grosseur indésirable des grains ou des fragments dont est formé le produit et l'augmentation de sa fraction fine. L'incorporation de garnitures simples, telles que la garniture en étoile de la figure 4, apporte non seulement l'avantage que les frais de fabrication des garnitures sont plus faibles qu'avec les garnitures compliquées comme les garnitures en croix de la figure ;, elle diminue en meme temps la résistance à l'écoulement du produit-dans le tambour et augmente donc le débit par rapport aux garnitures compliquées. Par ailleurs, du fait que la résistance b l'écoulement est plus faible, l'usure des garnitures est également plus faible. Etant donné que l'abrasion du produit et, par conséquent, la formation indésirable de poussières fines de ce produit croissent dans la même mesure que l'usure des garnitures intérieures avec l'accroissement de la résistance à Ilécoulement, la diminution de cette résistance constitue également un avantage particulièrement important pour la diminution du volume de poussière. Les poussières et les petits fragments qui sont entraînés par le courant de gaz à travers la couche de produit à la sortie du tambour tombent en partie dans la partie inférieure de la trémie 10, d'où ils sont évacués continuellement par organe de décharge 12, en même temps que le produit séché de la couche. Pour que les gaz chauds sortant du tambour tra versent effectivement la couche de produit et soient refroidis par elle, il est nécessaire que la hauteur A-B du tas de produit qui se forme à l'extré- mité inférieure de la couche, au-dessus de l'organe de décharge 12, soit toujours plus grande que l'épaisseur A-C de la couche (voir figure 2). Le produit introduit dans le tambour I et le produit utilisé pour former la couche à la sortie du tambour proviennent de préférence d'un même silo 6'de produit humide. Il est à cet effet avantageux d'utiliser un silo dont la partie inférieure soit en forme de culotte, de manière à former deux tubulures de sortie en bas, et de le munir en haut d'une tubulure de remplissage 14 (voir figure 1) placée dans une position décentrée où latérale.Cette position de la tubulure d'entrée assure un classement partiel du produit-granulaire ou fragmentaire humide lors de son introduction dåns le silo, du fait que les grains ou les fragments les plus grands descendent plus facilement et plus rapidement du tas de produit que contient le silo que les fragments ou les grains fins, de sorte que la fraction grossière a tendance à venir se loger au-dessus de la tubulure de sortie qui est du cbté opposé à la tubulure d'entrée 14, et que la fraction fine se concentre davantage au-dessus de l'autre tubulure de sortie. La fraction grossière est de ce fait envoyée par la goulotte 9 à la couche dans la trémie 10, tandis que la fraction fine du produit est envoyée au tambour par le transporteur 7 et à travers le tube 8. Le procédé suivant l'invention sera maintenant décrit dans une application au séchage de coke humide par deux exemples comparatifs. EXEMPLE I (suivant la technique antérieure) On traite un coke contenant 167. d'eau en poids et correspondant à l'analyse granulométrique suivante 3% 0 -à 1- mm 4% 1 à 6 mm 12% 6 à 10 mm 81% 10 à 20 mm On utilise un tambour rotatif de 12 m de longueur et 2,8 m de diamètre qui tourne à une vitesse de 3 tr/mn. Les garnitures sont constituées par des aubes élévatrices et une garniture centrale à section en étoile à 6 branches, comme représenté sur la figure 4. Pour le chauffage, on utilise un gaz (essentiellement composé d'oxyde de carbone) provenant d'un four à carbure et ayant un pouvoir calo rifique. d'environ 2500 calorieslm\. On utilise 80 m3N de ce gaz par tonne de coke humide. La consommation de chaleur par tonne de coke humide à sécher est donc de 200 000 calories. Le débit de passage du coke humide à travers le tambour est de 18 t/h; le coke séché possède une humidité résiduelle de 0,8% en poids. La température du coke à la sortie du tambour est de 1100C et la température du gaz usé à la sortie de ce tambour est de 1800C. Le coke séché possède l'analysè granulométrique suivante 11% 0 à l-mm 6% 1 d 6 mm 11% 6 à 10 mm 72% 10 à 20 -mm L'abrasion est donc de 10%. EXEMPLE 2 (suivant l'invention) On traite un.coke contenant 16% d'eau et présentant l'analyse granulométrique suivante 3% 0 à 1 mm 4% 1 à 6 mm 12% 6 à 10 mm 81% 10 à 20 mm On utilise un tambour rotatif de 12 m de longueur et 2,8 m de diamètre, qui tourne à 1,7 tr/mn. Les garnitures sont constituées par des aubes élévatrices et une garniture centrale en étoile à six branches suivant la figure 4. La couche de produit, à travers laquelle on fait passer les gaz sortant du tambour rotatif, présente une surface de 6 m et une épaisseur de 40 cm. Pour chauffer, on utilise un gaz de four à carbure possédant un pouvoir calorifique d'environ 2 500 calories/m3N; on utilise 60 m3N de ce gaz par tonne de coke humide. La consommation de chaleur, par tonne de coke humide,est de 150 000 calories. Les autres données de cet exemple sont rassemblées au tableau suivant Tambour Couche de Total rotatif produit Débit (t/h) 18 6 24 Teneur en eau du coke séché (%) 0,5 2,5 1,0 Température du coke après séchage ( C) 120 100 Température des gaz en amont de la couche ( C) 300 Température des gaz en aval de la couche ( C) 120 Diamètre moyen des morceaux de coke (nui) 14 17 Fraction 4 10 mm (%) Il l Le coke séché possède l'analyse granulométrique suivante 5% 0 à 1 mm 5% 1 à 6 mm 13% 6 à 10 mm 7770 10 à 20 mm l'abrasion est donc de 3%. L'application du procédé suivant l'invention a donc abaissé la consommation de chaleur par tonne de coke à sécher d'un quart, en la ramenantde 200 000 calories à 150 000 calories. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art au procédé et à l'installation qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour autant sortir du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage continu d'un produit graunlaire ou fragmentaire (en morceaux) humide, notamment du coke humide, dans lequel on fait passer le produit à travers un tambour rotatif,avec et dans le même sens que des gaz de foyer, et on sépare la poussière des gaz usés qui sortent du tambour rotatif, ce procédé étant caractérisé en ce que les gaz de foyer pénètrent dans le tambour rotatif à une température telle que la différence de température entre les gaz usés et le produit séché atteIgne au moins 80"C à la sortie du tambour rotatif ; les gaz usés chargés de poussièrestraversent, après la sortie du tambour rotatif, une couche formée d'un produit granulaire ou fragmentaire humide de même nature l'épaisseur et la section de la couche, ainsi que la granulométrie du produit humide formant la couche sont choisies et calculées de manière à entretenir à l'intérieur du tambour rotatif une dépression de 5 à 20 mm, de préférence de 10 mm, de colonne d'eau et les gaz usés sortant de la couche de produit sont épurés à l'aide d'un dépoussiéreur électrostatique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la différence de température à la sortie du tambour rotatif entre les-gaz usés et le produit séché est de 150 à 2006C, de préférence de 1800C. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fraction grossière du produit humide à sécher est utilisée pour former ladite couche de produit, tandis que la fraction fine du produit à sécher est introduite dans le tambour rotatif. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite couche de produit est continuellement renouvelée. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la température des gaz usés après la traversée de la couche de produit est utilisée comme grandeur réglant pour la commande de la vitesse de renouvellement de cette couche. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications- 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise une couche de produit orientée verticalement. 7. Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant un tambour rotatif muni de garnitures intérieures, un silo de produit humide et une conduite de liaison équipée d'un dispositif doseur pour le passage du produit humide, ainsi qu'une chambre de combustion placée en amont du tambour rotatif, considéré dans le sens d'écoulement des gaz, et un dépoussiéreur muni d'un ventilateur et placé en aval du tambour rotatif, considéré dans le sens d'écoulement des gaz, cette installation étant caractérisée en ce que l'extrémité de déchargement du tambour rotatif débouche dans une trémie de déchargement couverte en haut et dans laquelle est formée une couche d'un produit granulaire ou fragmentaire humide, qui est emprisonnée entre des grilles formées de barreaux horizontaux superposés et qui prend appui sur un organe de décharge ; le dépoussiéreur est un dépoussiéreur électrostatique ; et la trémie de déchargement présente un tube de sortie des gaz usés, placé en aval de la couche de produit, considéré dans le sens d'écoulement des gaz, dans lequel est agencé un dispositif thermométrique et qui est relié au dépoussiéreur. 8. Installation selon la revendlcation 7, caractérisée en ce qu'elle comporte une tubulure d'arrivée, placée à l'extrémité supérieure dela trémie de déchargement, au-dessus de la couche de produit, etqui est reliée au silo de produit humide par l'intermédiaire d'une goulotte équipée d'une vanne d'-arrSt. 9. Installation selon la revendication 7sou 8, caractériséeen ce que l'organe de décharge est commandé par le dispositif thermométrique agencé dans le tube de sortie des gaz usés de la trémie de déchargement. 10. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 9 caractdriséeen ce qu'un dispositif thermométrique est monté dans la trémie de déchargement au-dessus de l'organe de décharge. 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que l'organe de décharge est constitué par une plaque de décharge qui se déplace sur des rouleaux ou des galets. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que la plaque de décharge est reliée par une tige à un mécanisme de commande qui produit des mouvements de va-et-vient. 13. Installation selon la revendication 12, caractérisée en ce que ladite tige traverse la paroi de la trémie de déchargement. 14. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que l'organe de décharge est constitué par une roue à alvéoles. 15. Installation selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que l'organe de décharge est constitué par une goulotte vibrante.