Brevet FR2297394A1 — publié le 19760806

La présente invention a pour objet un échangeur à transfert direct de chaleur entre un gaz et une matière solide grenue comportant un corps tubulaire,disposé horizontalement ou légère- ment incliné sur lthorizontale, animé d'un mouvement de rotation autour de son axe ou amour dlun axe excentré parallèle à celui-ci, et muni intérieurement, sur une partie au moins de sa longueur, de godets ou releveurs qui se remplissent de matière lorsqu'ils se trouvent dans la partie inférieure de ilr course et se vident progressivement dans la partie supérieure de leur course pour dispenser la matière dans le flux gazeux Le but de la présente invention est d'améliorer les échanges thermiques entre matières solides et gaz, dans les échangeurs de ce type. L'échangeur objet de ltinvention est caractérisé e ce que les releveurs sont constitués par des cylindres ouverts,à section droite circulaire et dont le rayon est compris entre 0,15 R et 0,33 R, R étant le rayon de ltéchangeur dans la zone équipée de releveurs, et l'angle au centre de ltouverture des releveurs est compris entre 1300 et 1600 Lorsque le gaz et/ou les matières circulant dans ltéchan- geur ont des températures élevées, il n'est pas possible pour des raisons technologiques (tenue des matériaux de construction à l'action combinée des chocs et de la température) de prévoir des releveurs sur toute la longueur de l'e changeur. La partie chaude de l'échangeur est alors revetue intérieurement d'un briquetage réfractaire, dépourvu de releveurs ; dans cette zone la matière progresse en talus et les échanges thermiques s'effectuent dans des conditions défavorables si le taux de remplissage est trop faible ou trop élevé. Or, l'optimisation des échanges dans la zone munie de releveurs conduit à des taux de remplissage très faible, de l'ordre de 2 %. Pour améliorer les échanges thermiques dans la zone dépourvue de releveurs, il est proposé, conformément à une autre caractéristique de l'invention, d'augmenter le taux de remplissage jusqu'à 8-10 % environ en donnant à cette zone un diamètre in férieur à celui de la zone de relevage. De préférence, le rapport des diamètres intérieurs des deux zones est compris entre 0,50 et 0,90. Dans le cas où la zone dépourvue de releveurs est située en aval de la zone de relevage, en considérant le sens de progression de la matière, des pales d'avancement sont prévues pour per mettre à la matière de franchir le seuil entre les deux zones Pour augmenter le taux de remplissage dans la zone dépourvue de releveurs, on peut aussi placer un barrage annulaire en aval de cette zone, en considérant le sens de progression de la matière. La description qui suit se refère 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 coupe longitu La figure 2 est une coupe transversale, à plus grande échelle, de lsséchangeur de la figure I ; et Les figures 3 et 4 illustrent des vaiantes. L'échangeur représenté sur la figure 1 est un refroidisseur utilisable, par exemple, pour le refroidissement du clinker de ciment. I1 est constitué par une virole métallique comportant deux sections cylindriques de diamètres différents reliées entre elles par une portion tronconique. La section 10 de petit diamètre reçoit les matières chaudes sortant d'un four. Elle est revetue intérieurement d'un briquetage réfractaire 12. La section 14 à grand diamètre comporte intérieurement des releveurs 16. Ces releveurs, que lton voit en coupe sur la figure 2, sont constitues par des godets cylindriques à section circulaire qui sont fixés par un de leurs bords sur la paroi de ltéchangeur. Ces godets peuvent etre ouverts ou fermés à leurs extrémités et sont alignés suivant des génératrices de la surface intérieure de l'échangeurO Dans l'exemple des figures 1 et 2 on a représenté quatre rangées de godets et dans chaque rangée les godets sont espacés les uns des autres. Mais on peut évidemment prévoir un nombre de rangées différent et juxtaposer les godets dans chaque rangée. Les godets pourraient aussi être disposés suivant des hélices. L'angle au centre t de l'ouverture des godets c'est-à-dire l'angle du diedre dont l'arête coincide avec l'axe du godet et dont les plans s'appuient sur les bords du godet, est compris entre 130 et 1600 Le rapport du rayon r des godets au rayon R de la section 14 de ltéchangeur est compris entre 0,15 et 0,33. Ces dimensions permettent d'optimiser les échanges dans la zone de l'échangeur équipée des releveurs 16. Le rapport entre les diamètres intérieurs des sections 10 et 14 est compris entre 0,5 et 0,9 de sorte que le taux de rem plissage dans la section 10 peut atteindre 8-10% alors qu'il ne serait que de 2 % environ si la section 10 avait le meme diamètre que la section 14. L7échangeur représenté sur la figure 3 est constitué par une virole de diamètre uniforme sur toute sa longueur ; il comporte une section 101 revêtue intérieurement d'un garnissage réfractaire lisse et une section 141 munie de releveurs 16'. Dans cet échangeur, la matière passe d'abord dans la section 141 puis dans la section 10' où elle est portée à haute température.Un barrage annulaire 18 est placé à la sortie de ltéchangeur ; en retenant la matière dans la section 10' il permet d'augmenter le taux de remplissage dans cette section en optimisant les échanges thermiques dans la section 14'o La figure 4 montre une disposition analogue dans le cas d'un échangeur tel qu'un refroidisseur, où la matière passe d'abord dans la section lO" revetue d'un garnissage réfractaire puis dans la section 14" munie de releveurs. Dans cette réalisation, le barrage 18' est placé entre les deux sections. Les échangeurs décrits ci-dessus peuvent etre supportés par des roues ou des galets leur permettant de tourner autour de leur axe et entrains en rotation par des moyens classiques. Ils peuvent aussi etre fixés sur un support rotatif qui les fait tourner autour d'un axe différent du leur1 comme c'est le cas dans les fours à ballonnets. L'invention est applicable dans l'industrie des minéraux pour le refroidissement, le séchage, etc.... de matières solides granulaires. REVENDICATIONS 1. Echangeur tubulaire rotatif à transfert direct de chaleur entre un gaz et une matière solide en grains muni intérieurement de releveurs sur une partie au moins de sa longueur, caractérisé en ce que les releveurs sont constitués par des godets cylindriques, à section droite circulaire et dont le rayon est compris entre 0,15R et 0,33 R, R étant le rayon de la surface intérieure de ltéchan- geur dans la zone équipée de releveurs, et l'angle au centre de ltouverture des releveurs est compris entre 130 et 160a 2. Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte une zone dépourvue de releveurs dont le diamètre intérieur est plus petit que celui de la zone équipée de releveurs, le rapport des diamètres des deux zones étant compris entre 0,50 et 0,90. 3 Echangeur tubulaire rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qutil comporte une zone dépourvue de releveurs et un barrage annulaire est placé en aval de cette zone, en considérant le sens de progression de la matière