Brevet FR2349368A1 — publié le 19771125

L'invention a pour objet un procédé et un dispositif d'introduction et de dispersion d'une matière boueuse dans une enceinte, telle qu'enceinte de combustion, d'incinération, de séchage, de calcination ou autre réaction. Dans certains procédés, il est nécessaire dtirtroduire en la dispersant dans une enceinte une matière boueuse. C'est ainsi que le brevet français 1448898 a décrit un procédé et un dispositif de traitement thermique de produits partiellement combustibles se présentant ou conditionnés sous la forme d'une boue plus ou moins liquide ou pâteuse. Dans ce brevet, les moyens pour introduire les produits sont constitués par une vis de transport débouchant à l'intérieur d'une cage d'écureuil tournante placée à la partie supérieure de la zone située au-dessus de la couche fluidisée. Un tel moyen d'introduction convient seulement pour les produits très pâteux, par exemple franchement pelletables. D'autre part, il comporte des moyens mécaniques soumis à des conditions de température et d'encrassement nuisibles à leur bon fonctionnement. Il a été proposé par.ailleurs, dans la demande de brevet français 72 02807 (N0 de publication 2 168 956) d'utiliser un pulvérisateur mixte utilisant la force centrifuge pour l'introduction des boues et un fluide comprimé pour leur dispersion en gouttelettes. Malheureusement, il arrive souvent que les boues contiennent des objets ayant échappé au broyage ou introduits accidentellement dans les lagunes de dépôts. Ces objets, tels que fils, morceaux et déchets plastiques ou autres corps étrangers sont soumis dans le pulvérisateur centrifuge à des forces de séparation, si bien qu'ils ne sont pas toujours dirigés vers la pointe de la buse, qui constitue étranglement et qu'ils restent retenus dans le vortex créé, d'où bouchage.Pour réduire le risque de bouchage, on est obligé d'amener le fluide comprimé sous de très fortes pressions, de l'ordre de plusieurs bars et on doit s'astreindre à n'introduire que des boues franchement pompables ayant par exemple une limite supérieure de viscosité de l'or- dre de 5 centipoises ou encore un étalement sousle choc, au test connu sous le nom de "flow-test" par la norme NFP 15412 (ASTI C.12439) supérieur à 60 %. Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif ne présentant pas les inconvénients des procédés et des dispositifs précédents et permettant surtout dtin- troduire dans un réacteur des boues de consistance intermédiaire sur une très grande étendue de viscosité, ce qui assurera une très grande souplesse d'exploitation du réacteur, d'où suppression d'incidents en cas d'écarts imprévus de viscosité. Un autre but est de réduire à une valeur aussi faible que possible la consommation de fluide gazeux de dispersion. Ces buts sont atteints, grâce au procédé selon l'invention, par le fait qu'on introduit sous pression la matière dans l'enceinte au moyen d'un tube et on dirige un jet de fluide gazeux contre le jet de matière s'échappant de la tuyère dans l'enceinte. La demanderesse a ainsi pu constater de façon surprenante que par un procédé aussi simple, il était possible de résoudre les problèmes posés. Le dispositif selon l'invention comporte un tube d'amenée sous pression de la matière boueuse, dont l'extrémité de décharge débouche dans l'enceinte et l'extrémité de décharge du tube est entourée sensiblement coaxialement par une buse annulaire convergente d'amenée et de détente de fluide gazeux, dont le bord extrême intérieur délimite, en combinaison avec l'extrémité du tube, une surface annulaire de fuite du fluide gazeux, de telle sorte que le flux de fluide gazeux s'échappant de la buse rencontre immédiatement le flux de matière déchargé par le tube. Ainsi par un moyen aussi simple qu'une variante, mais sans chambre, d'un brûleur à émulsion préalable on obtient une excellente dispersion de boue ayant une très grande étendue de viscosité, telle que de 3 à 10 000 centipoises ou encore un étalement au flow-test supérieur à 35 %. Mais, contrairement aux brûleurs à émulsion préalable, il est essentiel qu'il n'y ait pas à proprement parler de chambre d'émulsion, c'est-à-dire que la buse ne doit pas déborder substantiellement la tuyère, mais être construite de façon précise selon l'invention. Le dispositif de l'in vention ne comporte aucune zone morte sur le trajet des boues, notamment au nez du tube en un endroit où les boues stagnantes seraient susceptibles de sécher sous l'effet de la chaleur et donc d'obstruer l'arrivée de boues.De cette façon les matières boueuses sont facilement introduites, sans perte de charge, contrairement aux procédés connus, et la pression de fluide gazeux auxiliaire peut être très faible. C'est ainsi qu'une bonne dispersion peut être obtenue avec une pression d'air comprimé dans la gamme de 200 à 600 mbars. Selon l'invention, la buse annulaire convergente est intérieurement tronconique, ou bien elle a une section sensiblement cylindrique terminée par un rétrécissement annulaire d'ouverture sensiblement égale à celle du tube. Il est avantageux que la buse annulaire soit alimentée tangentiellement en fluide gazeux, de telle sorte que le fluide gazeux s'échappe en tourbillonnant et qu'une cible de dispersion par impact soit disposée dans l'axe du tube en avant de son extrémité de décharge. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui sera donnée ci-après de modes de réalisation de l'invention. On se reportera à-cet-effet aux dessins annexés dans lesquels - la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif selon l'invention selon un mode de réalisation préféré, - - la fig. 2 est une vue en coupe selon Il de la fig. 1, - la fig. 3 est une variante d'un dispositif selon ltinvention, - la fig. 4 est une coupe selon IV de la fig. 3, - la fig 5 représente un réacteur de traitement de boues muni du dispositif de la fig. 1. Un dispositif selon l'invention est disposé dans une enceinte et il comporte un tube 10 permettant, comme il sera exposé plus loin, d'amener, à son extrémité de décharge, ou nez 11, de la matière boueuse sous pression. Une buse annulaire 20, d'amenée d'air sous pression, est soudée étanche au tube 1Q à une certaine distance du nez 11, au moyen d'un anneau étanche 21. La buse 20 et le tube 10 sont coaxiaux. La buse 20 se termine par une extrémité 22 convergente tronconique se terminant ellemême par une ouverture 23 sensiblement égale au diamètre extérieur du tube 10 et avançant au-delà du nez il du tube 10 d'une si faible distance que la perpendiculaire abaissée du bord du nez 11 sur la surface interne conique 22 tombe presque sur le nez 23 même de la buse. De cette façon, le flux de l'air sous pression s'échappant de la buse 20 rencontre immédiatement le flux de boue s'échappant du tube 10 et pénétrant- déjà dans l'enceinte, où le dispositif est installé. La buse 20 est alimentée en air comprimé à faible pression, par exemple 200 à 600 mbars par un tube 30 pénétrant tangentiellement en 34 à la partie de la buse éloignée de son nez 23. De cette façon, on obtient un meilleur effet de dispersion. La buse comporte en outre une coupelle 25 servant de cible disposée dans l'axe du tube 10 et à une certaine distance en avant du nez du dispositif. Cette coupelle 25 est liée à la buse 20 par trois consoles 26 à 28, dont l'une 28, peut être conformée en déflecteur 28 à disposer comme protection du côté d'un éventuel bruleur disposé dans l'enceinte. La surface annulaire entre les nez 11 et 23 est réglable par déplacement axial de la buse 20 dont la par tie active 29 est vissée à cet effet sur la partie supérieure 19 constituant caisson soudé au tube 10 par l'anneau 21. Les fig. 3 etri représentent une variante présentée montée à travers la paroi 2 d'un réacteur de fluidisation 1, dans laquelle le dispositif a l'allure générale d'une canne, fixée à un manchon 2 par des brides 3. La buse annulaire reste cylindrique sur toute sa longueur, mais son nez 31 comporte un anneau 33 dont l'ouverture circulaire 32 est sensiblement égale à la section interne du tube 10 et disposée au-delà, mais très près du nez il du tube 10. L'ouverture circulaire 32 comporte deux croisillons 34 conformés en lames-déflectrices aidant à la division de la boue. Le tube 10 comporte à son extrémité externe un bouchon d'obturation 9, dont la dépose permet le ringardage. La fig. 5 représente en coupe partielle un réacteur de fluidisation 1 du type décrit au brevet français 1448 898, dans lequel le mécanisme de distribution de boue a été remplacé par un dispositif 10-20-30 du type des fig. 1 et 2 décrit précédemment. L'appareil comporte en outre, comme il est connu en soi, un bruleur de démarrage 4. On voit qu'on peut régler la dispersion de la boue par plusieurs réglages : section annulaire de la buse, hauteur du dispositif dans l'enceinte, écartement de la coupelle par rapport au nez de la buse et débit et pression d'air comprimé. REVENDICATIONS 1. Procédé d'introduction et de dispersion d'une matière boueuse dans une enceinte, telle qu'enceinte de combustion, d T incinération, de séchage, de calcination ou autre réaction, caractérisé en ce qu'on introduit sous pression la ma tière dans l'enceinte au moyen d'un tube et on dirige un jet de fluide gazeux contre le jet de matière s'échappant du tube dans l'enceinte. 2. Dispositif d'introduction et de dispersion d'une matière boueuse dans une enceinte, telle qu'enceinte de combustion, d'incinération, de séchage, de calcination ou autre réaction, pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un tube (10) d'amenée sous pression de la matière boueuse, dont l'extrémité de décharge (11) débouche dans l'enceinte (1) et l'extrémité de décharge (11) du tube (10) est entourée sensiblement coaxialement par une buse annulaire (20) convergente d'amenée et de détente de fluide gazeux, dont le bord extrême (23) intérieur délimite, en combinaison avec l'extré- mité (11) du tube (10), une surface annulaire de fuite du fluide gazeux, de telle sorte que le flux de fluide gazeux s'échappant de la buse (20) rencontre immédiatement le flux de matière déchargé par le tube. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la buse annulaire convergente est intérieurement tronconique. 4. Dispositif selon la revendication 2 > caractérisé en ce que la buse annulaire convergente a une section sensiblement cylindrique terminée par un rétrécissement-annulaire d'ouverture sensiblement égale à celle du tube. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la buse annulaire est alimentée tangentiellement en fluide gazeux, de telle sorte que le fluide gazeux s'échappe en tourbillonnant. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une cible de dispersion par impact disposée dans l'axe du tube en avant de son extrémité de décharge. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la surface annulaire de fuite du fluide gazeux est réglable par déplacement axial relatif du tube et de la buse. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 7-, caractérisé en ce que l'extrémité du tùbe porte des lames déflectrices. 9. Réacteur de calcination de boues en lit fluidisé caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'amenée de boues selon l'une quelconque des revendications 2 à 8. 10. Réacteur de calcination de boues selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité de décharge du tube est située au centre du réacteur. 11. Réacteur de calcination de boues selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'au moins la partie terminale du tube est droite. 12. Réacteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le dispositif est, au moins dans sa partie terminale, ajustable en hauteur dans le réacteur.