Brevet FR2350136A1 — publié le 19771202

L'invention a pour objet un dispositif d'introduction de fluide, notamment gazeux, dans une chambre de réaction. De nombreux procédés physiques et/ou chimiques exigent pour leur exécution que des opérations soient conduites sur des produits contenus dans une chambre de réaction dans laquelle doit entre introduit un fluide, le plus simplement de l'air dans le cas d'un fluide gazeux. Comme exemples de telles opérations on peut citer le séchage ou l'humidification de produits granuleux à l'aide de flux de gaz ou de vapeur, des réactions chimiques, le traitement thermique, en particulier l'incinération de produits liquides, pâteux ou à forte proportion de fines. Parmi les chambres de réaction connues, l'invention vise celles qui, de forme générale allongée, sont animées d'un mouvement oscillant généralement mis à profit pour assurer la progression de produits à traiter depuis un orifice d'entrée dans ladite chambre jusqu a un orifice de sortie. C'est un but de l'invention de fournir un dispositif d'introduction de fluide, notamment de fluide gazeux dans une chambre de réaction, qui accroit l'efficacité du traitement auquel sont soumis les produits dans ladite chambre et cela que lesdits produits soient solides, liquides, ou pateux. C'est, à cet égard, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui, lorsqu'il équipe une cellule de four d'incinération, augmente de façon considérable l'efficacité de la combustion des produits incinérés. C'est, enfin, un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui simplifie notablement la structure et, partant, la construction d'une chambre de réaction dans laquelle doit être injecté un fluide, notamment un fluide gazeux. Un dispositif selon l'invention, d'introduction de fluide, notamment d'un fluide gazeux dans une chambre de réaction animée d'un mouvement oscillant autour d'un axe longitudinal, avec un ou des canaux de circulation dudit fluide adjacents à ia paroi latérale externe de la chambre,est caractérisé en ce que le ou lesdits canaux débouchent à l'intérieur de la chambre par des ajutages de la voûte de la chambre, lesdits ajutages étant dirigés dans chaque plan perpendiculaire à l'axe qui les contient suivant des directions non radiales et étant en outre positionnés de manière telle qu'au cours de ''çse avion de la chambre ils ne soient jamais recouverts par les produits que contient ladite chambre et qui sont soumis au processus de réaction. Dans une forme de réalisation à chambre de réaction de révolution autour de l'axe longitudinal, par exemple cylindrique ou cylindro-tronconique, les ajutages sont répartis symétriquement de part et d'autre d'un plan longitudinal moyen de ladite chambre et ces ajutages sont munis de moyens d'obturation à ouverture et fermeture automatiques en fonction de leur position pour toujours diriger le flux de fluide, par exemple d'air dans le cas d'un fluide gazeux sur la base de la masse de produits en cours de traitement. Dans une autre forme de réalisation, plus simple, les ajutages ne sont pas équipés de moyens d'obturation réglables et lesdits ajutages, dirigés de manière non symétrique par rapport à un plan longitudinal moyen de la chambre, donnent à la direction du fluide injecté dans la chambre un sens de déplacement qui est toujours le même, quelle que soit la position relative desdits ajutages et de la masse de produits en cours de traitement lors du mouvement d'oscillation de la chambre de réaction. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans le quel - la figure 1 est une vue schématique, avec coupe partielle, d'un four d'incinération pour une première forme de réalisation - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, mais pour une autre forme de réalisation - les figures 3 à 6 illustrent le fonctionnement du four - la figure 7 est une vue analogue aux figures 3 à 6, mais pour une variante de réalisation. Dans ce qui suit, et sans que cette indication ait quelque caractère limitatif que ce soit, l'invention est explicitée comme appliquée à une chambre de réaction constituée par la cellule de combustion d'un four a'incinération dans lequel le fluide introduit est de l'air comburant. Dans une première forme de réalisation d'un four d'incinération muni d'un dispositif selon l'invention, figure 1, la chambre de réaction, ici la cellule de combustion, 10, est cylindrique. L'extraction des gaz brûlés est prévue dans une cheminée 11a audessus du cendrier 11 de sortie des mâchefers, l'orifice d'intro- duction des déchets étant montré en 12 et la sortie des machefers en 13. La cellule est entraînée suivant un mouvement oscillant autour de son axe longitudinal 14 par des moyens montrés très schématiquement en 17 et 18, ledit mouvement oscillant déplaçant dans la chambre 10 les produits introduits dans ladite chambre par un poussoir 15 disposé en partie basse d'une cheminée 16 reliée à des trémies de stockage, non représentées, des produits à briller. De façon en soi connue, la chambre de combustion 10 comprend une garniture interne réfractaire 19 et une virole métallique externe 20 limitant avec la garniture 19 un espace 21 dans lequel circule de l'air introduit dans ledit espace par une soufflante 22 abouchée audit espace au voisinage de l'extremité 13. Dans un premier mode d'exécution, l'espace 21 aboutit près de l'extrémité amont de la chambre de combustion 10, -dans le sens de déplacement des produits montré par la flèche f-, dans une botte à vent 23 qui, en partie haute, c'est-à-dire près de la vot- te 24 de la chambre, est munie de clapets papillon 25, figures 1, 3 à 6, propres à obturer et ouvrir automatiquement des canaux 26 et 26a séparés par une cloison 26b, de distribution d'air à l'intérieur de la chambre 10. De façon plus précise, les clapets papillon 25 comprennent un couple de clapets 25, 25a associés, respectivement, aux canaux 26 et 26a, lesdits clapets étant symétriques par rapport à un plan longitudinal moyen 27 de la chambre 10 et leurs positions d'équilibre, perpendiculaires l'une à l'autre, étant assurées par des res- sorts. Pour la commande du mouvement des clapets on prévoit des butées qui font tourner les axes desdits clapets d'un quart de tour, comme il sera précisé ci-après, la condition d'ouverture des clapets mettant en communication l'espace 21 et les canaux 26 ou 26a, tandis que la condition de fermeture desdits clapets isole de l'espace 21 les canaux 26 et 26a qui règnent d'une extrémité à l'autre de la chambre 10 sur 1a voûte de ladite chambre. Les canaux 26 et 26a communiquent avec l'intérieur de la chambre par des ajutages 30 et 30a,symétriques par rapport au plan longitudinal moyen 27, et qui sont dirigés suivant des cordes non diamétrales de chaque section de la chambre par un plan perpendiculaire à l'axe 14 et qui contient lesdits ajutages. Comme montré sur les figures 3 et 5, les ajutages 30 et 30a sont prévus dans la voûte 24 de la chambre de combustion 10 à des emplacements tels qu'ils ne sont jamais recouverts par la masse m des produits. à traiter, laquelle oscille avec la chambre de combustion. Le four étant animé d'un mouvement d'oscillation autour de son axe longitudinal 14, comme montré par les flèches s et s', la condition à un instant initial est celle montrée sur la figure 3 où les ajutages 30 et 30a sont dans la position atteinte à la fin du mouvement dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre (flèche s'). Dans cette condition, la masse m des produits en cours de traitement qui tapisse la sole de la chambre de combustion a, dans le cas de produits solides, une surface libre dont la pente est celle de l'angle d'éboulement. Les ajutages 30 sont à proximité de la base b de la masse de produits.L'air introduit dans l'espace 21 pénètre dans le canal 26 démasqué par le clapet papillon 25 et à partir dudit canal est introduit dans la chambre de combustion par les ajutages 30 qui permettent d'activer la combustion des produits léchés à leur base par un flux d'air frais. Dans cette condition initiale, le clapet papillon 25a est fermé et obture le canal 26a relié aux ajutages 30a. Lorsque, par les moyens montrés schématiquement en 17 et 18, la chambre de combustion 10 est entrainée dans le sens de la flèche s, les produits tournent avec la chambre de combustion et, après une rotation d'un peu plus d'un quart de tour, la condition est celle montrée sur la figure 4. Au cours de cette rotation des butées mécaniques fixes, non représentées, ont fait tourner les axes des clapets papillon d'un quart de tour, de sorte que le clapet 25 est fermé et obture le canal 26 relié aux ajutages 30, tandis que le clapet 25a est ouvert et donne accès au canal 26a relié aux ajutages 30a pour que ceux-ci délivrent dans la chambre de combustion l'air introduit à l'extrémité aval de la chambre et qui est réchauffé lors de sa circulation dans la cavité 21.Dans cette condition également, l'air comburant introduit dans la chambre de combustion est dirigé vers la base de la masse de produits, comme montré par les flèches, la disposition oblique des ajutages 30 et 30a provoquant un certain mouvement de rotation de l'air, d'ailleurs inverse de celui qui existait dans la condition montrée sur la figure 3, et qui favorise la combustion desdits produits. Après une nouvelle rotation de même amplitude que celle rapportée ci-desus, la condition est celle montrée sur la figure 5. Les ajutages 30a sont alors dans leur position d'extrémité, symétrique de la position extrême des ajutages 30 par rapport à un plan vertical moyen. Dans cette condition, c'est encore le clapet papillon 25a qui est ouvert et le clapet papillon 25 qui est fermé, de sorte que de l'air frais en partie réchauffé par circulation le long de la chambre de combustion dans l'espace 21 est insufflé à la base de la masse de produits, au voisinage de ladite base. Au cours de la rotation séparant les conditions illustrées sur les figures 3 et 5, la masse m de produits s'est déplacée et, à la fin de la rotation dans le sens de la flèche s, la surface libre de ladite masse est sensiblement symétrique de celle montrée sur la figure 3, par rapport au plan vertical moyen de la chambre de combustion. Lorsque, à partir de la condition montrée sur la figure 5, la chambre de combustion est entrainée dans le sens de rotation montré par la flèche s', le processus est analogue à celui décrit ci-dessus. La position des ajutages 30, situés dans la voûte du four, élimine toutes les difficultés inhérentes au traitement de produits susceptibles de ruisseler sur la sole de la chambre de combustion. Dans une variante de réalisation, figure 7, la botte à vent 23 est démunie de clapets et les ajutages 35 et 35a,correspondant aux ajutages 30 et 30a de la réalisation précédente, sont reliés à un seul canal 36 qui communique en permanence avec l'espace 21. Dans un but de simplification, les ajutages 35 et 35a ne sont plus disposés symétriquement par rapport au plan longitudinal moyen 27 du four, mais sont inclinés dans le même sens de sorte que le mouvement tourbillonnaire de l'air introduit dans la chambre, montré par les flèches i, reste de direction constante lors de l'oscilla- tion du four La figure 2 illustre l'application d'un dispositif selon l'invention à un autre type de four, semblable à celui décrit en référence aux figures 1 et 3 à 6 et dont les parties identiques ou correspondantes portent les mêmes références. Dans cette forme de réalisation la cellule de combustion comprend une partie tronconique entre deux parties d'extrémité cylindriques. L'air comburant pénètre dans l'espace 40, analogue à l'espace 21, par des orifices 41 proches de l'entrée 12 des produits dans le four.L'air comburant est aspiré par un ventilateur 42, placé au voisinage de la sortie 13 des machefers, et ledit ventilateur refoule l'air aspiré dans une botte à vent 43 équipée de clapets papillon 44 analogues aux clapets 25 et 25a de la réalisation précédente. Ces cla pets 44 assurent la distribution de l'air en partie réchauffé par circulation le long de la paroi du four dans des canaux 45, analo gues aux canaux 34 96 9t 26a , et qui débouchent dans la chambre de combustion par des ajutages 46 identiques aux ajutages 30 et 30a. Les gaz de combustion sont prélevés par un manteau,montré schématiquement en H, qui entoure la chambre et qui est relié à un échangeur de chaleur EC auquel aboutit une canalisation d'amenée ca reliée au ventilateur 42. L'air aspiré par le ventilateur 42, réchauffé à partir des gaz de combustion dans l'échangeur EC, est réintroduit dans la chambre de combustion par une canalisation de départ cd reliée à l'entrée de la boîte àtent 43 précédée, le cas échéant, par un collecteur 48. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'introduction d'un fluide, notamment d'un fluide gazeux dans une chambre de réaction animée d'un mouvement oscillant autour d'un axe longitudinal avec un ou des canaux de circulation dudit fluide adjacents à la paroi latérale externe de la chambre, caractérisé en ce que le ou lesdits canaux débouchent à l'intérieur de la chambre par des ajutages de la voûte de ladite chambre, lesdits ajutages étant dirigés dans chaque plan perpendiculaire à l'axe qui les contient suivant des directions non radiales et étant en outre positionnés de manière telle qu'au cours de l'oscillation de la chambre ils ne soient jamais recouverts par les produits que contient ladite chambre et qui sont soumis au processus de réaction. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ajutages sont répartis symétriquement de part et d'autre d'un plan longitudinal moyen de la chambre, et en ce que ces ajutages sont munis de moyens d'obturation à ouverture et fermeture automatiques en fonction de leur position pour constamment diriger le fluide sur la base de la masse de produits en cours de traitement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'obturation sont des clapets dont les positions d'équilibre sont assurées par des moyens appropriés et dont les mouvements d'ouverture et de fermeture sont automatiques. 4. Four, notamment four d'incinération, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.