Brevet FR2297393A1 — publié le 19760806

La présente invention a pour objet un échangeur à transfert direct de chaleur entre un gaz et une matière solide granulaire comportant un corps tubulaire, disposé horizontalement ou légèrement incliné sur l'horizontale, tournant autour de son axe ou d'un axe excentré parallèle à celui-ci et muni intérieurement, sur une partie de sa longueur, de godets on releveurs qui se remplissent de matière lorsqu'ils se trouvent dans la partie inférieure de leur course et se vident progressivement dans la partie supérieure de leur course pour disperser la matière dans le flux gazeux, la matière et le gaz se déplaçant à contre-courant dans l'échangeur. Pour améliorer les échanges thermiques dans ce type d'appareil, on a cherché à optimiser la forme et les dimensions des releveurs pour obtenir, par unité de volume d'échange, une masse maximale de matière en suspension avec une concentration aussi uniforme que possible de cette masse dans le gaz. nais, ce faisant, on augmente la masse des poussières entraînées par le gaz ce qui provoque une accumulation des poussières dans la zone d'entrée de l'échan- geur et peut conduire au refoulement de matière à l'alioentation. Pour éviter cet inconvénient, il est courant de réduire volontaire- ment l'efficacité du relevage ce qui a évide dont pour effet de réduire les échanges thermiques. Le but de l'invention est d'éviter l'accumulation des poussières dans la zone d'entrée de l'échangeur tout en maintenant l'efficacité du relevage et, par conséquent, les échanges thermiques à leurs valeurs optimales. L'échangeur objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube de by-pass qui s'étend sur toute la longueur de la zone munie de releveurs et dont les extrémités débouchent dans l'échangeur respectivement en amont et en aval de ladite zone, de sorte qu'une fraction de la matière passe dans ledit tube en évitant l'action des releveurs. Le ou les tubes de by-pass peuvent être disposés à l'intérieur et/ouàl'ertérieur de l'échangeur. L'extrémité amont du ou des tubes peut être munie dtune écope facilitant l'entrée de la matière dans le tube. La proportion du débit de matière qui passe dans le ou les tubes de by-pass est fonction de la tenseur en poussières de la matière et de l'efficacité du relevage dans l'échangeur. Elle est telle que le débit des poussières passant par le ou les tubes de by-pass soit égal au débit des poussières introduites par l'alioen- tation en matière de l'échangeur, de façon à éviter l'accusulation de poussières à l'entrée de ltéchangeur. La description qui suit se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non-limitatif, quelques modes de réalisation de l'invention et sur--lesquels; La figure 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe longitudinale d'un échangeur tubulaire, rotatif, réalisé conformément à l'invention; La figure 2 est une coupe transversale de l'échangeur de la figure 1; Les figures 3, 5 et 7 sont des vues analogues à la figure 1 et illustrent différentes variantes; et Les figures 4, 6 et 8 sont des coupes transversales des échangeurs représentés sur les figures 3, 5 et 7, respectivement. L'échangeur tubulaire rotatif représenté sur les figures 1 et 2 est constitué par une virole cylindrique 10 dont l'axe est légèrement incliné, sur l'horizontale et qui est munie de deux bandages 12 par l'intermédiaire desquels elle repose sur des galet non représentés . I1 est entraîné en rotation autour de son axe par des moyens classiques. La matière à traiter est introduite en A, à une extrémité de l'échangeur et, sous l'effet de la rotation et de la pente de l'échangeur1 progresse jusqu'à son autre extrémité;le gaz circule en sens inverse dans le sens de la flèche G. La partie aval de l'échangeur, en considérant le sens de progression de la matière, est équipée intérieurement de releveurs 14 constitués par des godets cylindriques, à section circulaire, qui sont fixés à la virole suivant des génératrices. La partie amont de l'échangeur est dépourvue de releveurs.et peut etre revêtue intérieurement d'un briquetage réfractaire si la température dans cette zone est élevée. Deux tubes de by-pass 16 sont fixés à l'intérieur de la virole, dans la partie aval de l'échangeur, entre deux rangées de releveurs. Une extrémité de ces tubes débouche en amont do la zone de relevage et est munie d'une écope de remplissage 18; à leur autre extrémité, les tubes s'étendent jusqu'à la sortie de l'échangeur. En fonctionnement, la matière à traiter introduite en progresse en talus dans la partie amont de l'échangeur dépourvue de releveurs. La plus grande partie de la matière pénètre ensuite dans la zone de relevage où elle est ramassée par les releveurs qui la déversent ensuite en la dispersant dans le flux gazeux sur toute la section de 1 t échangeur. L'autre partie de la matière est ramassée par les écopes 18 qui l'introduisent dans les tubes 16 où elle progresse en talus jusqu'à la sortie de l'échangeur. Dans I'échaneur et dans les tubes 16, la matière est mise en contact avec un gaz qui est introduit à l'extrémité de sortie de l'échangeur et circule en sens inverse de la matière. Dans les tubes de by-pass, les échanges entre gaz et matière se font à contre-courant par la surface du talus de matière et sont donc beaucoup moins efficaces que dans la zone de relevage; ils peuvent éventuellement titre améliorés par un croisillon interne au tube de by-pass. Toutefois, la proportion du débit d'alimentation de l'échangeur qui transite par les tubes de by-pass sera généralement faible et les effets du by-pass assez peu sensibles sur l'efficacité globale des échanges. 6ette proportion est fonction de la teneur en poussières de la matière et de l'efficacité du relevage dans ltéchangeur. Les dimensions des tubes de by-pass sont telles qu'en régime permanent leur taux de remplissage correspond à des conditions d'échange thermique optimalles. Le débit de gaz dans les tubes de by-pass peut éventuellement être contrôlé par des ventilateurs de soufflage montés sur la virole de 1 échangeur, côté sortie matière, l'alimentation en courant électrique des moteurs entraînant ces ventilateurs se faisant par lln collecteur annulaire. Dans le cas d'un échangeur existant que l'on désire perfectionner conformément à l'invention, il est possible de réaliser les tubes by-pass a partir des godets cylindriques formant rele vers en ohturant leurs ouvertures de remplissage et en les reliant entre eux. Les figures 3 et 4 montrent un échangeur tubulaire rotatif dans lequel les tubes de by-pass 16 sont situés en partie à l'extérieur et en partie à l'intérieur de l'échangeur. Depuis leur extrémité amont, en considérant le sens de circulation de la matière jusqu'au bandage aval, les tubes sont extérieurs à l'échangeur ils pénètrent ensuite dans l'échangeur pour franchir le bandage 12 et restent intérieurs a l'échangeur jusqu'à son extrémité de sortie Des écopes de remplissage de tubes sont prévues à l'intérieur de l'échangeur et commtmiquent avec l'extrémité amont des tubes par des ouvertures découpées dans la virole de ltéchangeur. L'échangeur des figures 5 et 6 est support par trois bandages 12 et la zone de relevage s'étend en amont du bandage médian. Comme dans léchangeur des figures 3 et 4, les tubes de by-pass sont extérieurs à l'échangeur sur la plus grande partie de leur longueur, mais pénètrent dans ltéchangeur pour franchir le bandage médian et le bandage aval; au-delà du bandage aval les tubes 16 sont intérieurs à l'échangeur. Dans l'échangeur des figures 7 et 8, qui est également supporté par trois bandages 12, les tubes de by-pass 16 sont extérieurs à l1 échangeur, sur toute leur longueur. Cette disposition est rendue possible par l'utilisation dss bandages médian et aval dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre de la virole de l'échangeur et qui sont fixés sur cette dernière par l'intermédiaire d'une âme 20 qui comporte des ouvertures pour le passage des tubes l'invention est également applicable aux refroidisseurs satellites fixés autour d'un four tubulaire rotatif (four à ballonnets). REVENDICATIONS 1. Echangeur tubulaire rotatif à transfert direct de chaleur entre un gaz et une matière solide granulaire qui circulent à contre courant et comportant une zone aval, en considérant le sens de circulation de la matière, équipée de releveurs, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un tube de by-pass.qui s'étend sur toute la longueur de la zone équipée de releveurset dont les extrémités débouchent respectivement en aval et en amont de la dite zone, de sorte qu'une fraction de la matière passe dans ledit tube en évitant l'faction des releveurs. 2. Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 1, caractéri sé en ce que le ou lesdits tubes de by-pass sont placés à l'inté rieur de l'échangeur. 3. Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 1, caractéri sé en ce qu'une partie au moins du ou desdits tubes de by-pass est située à l'extérieur de l'échangeur. 4. Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 3, caractéri sé en ce qu'il est supporté par des bandages dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre extérieur de l'échangeur et qui sont fixés sur ce dernier par l'intermédiaire d'âaes annulaires, et le ou les tubes de by-pass sont disposés à l'ex- térieur de l'échangeur et un ou des perçages sont prévus dans les ames des bandages pour le passage du ou desdits tubes. 5 Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte des écopes placées à l'inté rieur de l'échangeur, en amont de la zone équipée de releveurs pour alimenter le ou lesdits tubes de by-pass.