Brevet FR2339829A1 — publié le 19770826

L'invention se rapporte à un dispositif de traitement thermique, par exemple de séchage ou de calcination de matières en vrac, qui, chauffable indirectement, est rotatif et se compose de plusieurs tuyaux disposés concentriquement et donc chacune des extrémités est soudee à un cylindre, une enveloppe fixe entourant ces tuyaux et des déflecteurs fixés sur le côté extérieur des tuyaux et le côte intérieur de l'enveloppe font circuler le fluide de traitement de manière générale transversalement par rapport aux tuyaux. Un tambour sécheur ou four de calcination rotatif, chauffable indirectement et destiné au traitement correspondant de matières en vrac a déjà été décrit (modèle d'utilité de la République Fédérale d'Allemagne nO 70 33 135) Le chauffage s'effectue soit à courants parallèles, soit à contre-courants. Ce dispositif connu peut avantageusement être mis en oeuvre essentiellement lorsque la matiere en vrac traitée ne doit pas entrer en contact avec les gaz de chauffage et/ou l'oxygène et doit être dirigée avec ménagement à travers le dispositif. Cette matière passe dans des tuyaux balayés par des gaz chauds de manière à être portée à la température requise. L'échange de chaleur a lieu par contact à la surface des tuyaux balayés extérieurement par des gaz qui sont à la température voulue.La rotation de l'ensemble du dispositif produit un mélange intensif et en douceur et le brassage du produit. Certains produits, par exemple le tripolyphosphate de sodium, doivent être envoyés dans un étage de refroidissement monté en aval du four due calcination après leur sortie de Cc ruer. er. Un grave inconvénient est qu'en général des vis d'Archimede ou des élévateurs à godets doivent transférer le produit à une température élevée du four de calcination dans le réfrigérant. Le produit sensible subit des dégradations au cours de ce transfert mécanique et il en résulte une variation du poids apparent et des modifications de la granulométrie. Ces facteurs gênants sont d'autant plus prononcés que les réfrigérants utilisés sont d'une hauteur correspondante, par exemple lorsqu'il s'agit de réfriqérants dits en sections. Ces appareillages élèvent par ailleurs les frais de fabrication et de production. L'invention a pour objet un dispositif de traitement thermique indirect dans lequel l'échange de chaleur entre les gaz chauds et le produit est optimal, les sections entre les tuyaux rotatifs disposés concentriquement et l'enveloppe fixe sont faibles et qui permet un refroidissement du produit en douceur. Selon une particularité essentielle de l'invention, le côté entrée et le côté sortie du four rotatif de calcination a chauffage indirect comportent des raccords d'arrivée simultanée du fluide de traitement et ce four comporte au milieu une aspiration d'évacuation centrale de ce fluide. Par ailleurs, les distances séparant les tuyaux eux-mêmes ainsi que celle qui sépare les tuyaux et l'enveloppe sont déterminées de manière que les vitesses de circulation du fluide de traitement soient sensiblement les mêmes. Les tubes sont de préférence munis extérieurement de pointes destinées à intensifier le transfert de la chaleur. Des dispositifs de transport, de préférence des vis sans fin peuvent être disposées à la partie inférieure de l'enveloppe pour évacuer la poussière des gaz de chauffage qui s'est déposée. Les tuyaux sont de préférence réalisés de manière qu'il soit possible de marcher sur eux. Le cylindre d'entrée et/ou le cylindre de sortie peuvent être équipés d'une évacuation des vapeurs. Un calcinateur fonctionnant en réfrigérant peut être raccordé directement au four de calcination dont les tuyaux rotatifs se prolongent sur la longueur du réfrigérant et la surface comprise entre les tuyaux, entre 1e four de calcination et le réfrigérant, est fermée de manière étanche à l'eau et à la vapeur à l'intérieur de l'enveloppe; des conduits annulaires disposés à l'extérieur de l'enveloppe du réfrigérant sont raccordés à des pulvérisateurs débouchant à l'intérieur de cette enveloppe. Un conduit distributeur peut relier les conduits annulaires. Un conduit d'arrivée de fluide réfrigérant, un conduit d'évacuation des boues et ledit conduit distribu- teur peuvent se raccorder à une cuve collectrice de fluide réfrigérant disposée de préférence à la partie inférieure de l'enveloppe. Le dispositif de l'invention convient particulièrement bien au chauffage par les gaz d'échappement d'installations existantes. Les produits traités n'entrant pas en contact avec les gaz de chauffage, il est aussi possible d'utiliser des gaz de carneau. L'arrivée simultanée des gaz de chauffage par les deux côtés a l'avantage que la moitié du four de calcination, dans laquelle se produit la plus forte vaporisation d'eau, fonctionne à courants parallèles et l'autre moitié, à contre-courant. Les vitesses conférées aux gaz dans les tuyaux étant extrêmement faibles, aucune particule de produit n'est entraînée. Il est ainsi garanti que chaque particule individuelle passe dans une atmosphère à profil prédéterminé de température pendant un temps pouvant être exactement défini. L'insufflation de vapeur permet par ailleurs le réglage d'une tension partielle de vapeur d'eau bien définie au-dessus du produit en vrac, de sorte qu'il est possible d'intervenir directement non seulement sur la température et le temps de passage, mais aussi sur les teneurs en la phase I et en la phase II du tripolyphosphate en vue de minimiser la proportion de phase I et de maximiser celle de la phase II. L'insufflation de gaz dans les tuyaux permet de rendre le produit inerte. La disposition selon l'invention permet le transfert direct du produit calciné dans le réfrigérant sans nécessité d'éléments transporteurs auxiliaires couteux et ayant une influence néfaste sur le produit. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif se rapportant à la production de tripolyphosphate de sodium et sur lesquels: la figure 1 en est un schéma technologique;. la figure 2 est une coupe longitudinale d'un four de calcination; la figure 3 est une coupe transversale selon la ligne A-B de la figure 2; la figure 4 est une coupe transversale selon la ligne C-D de la figure 2; la figure 5 est un graphique illustrant les courbes de température dans le four de calcination; la figure 6 est une coupe longitudinale schématique d'un four de calcination associé à un réfrigérant; et la figure 7 est une coupe transversale selon la ligne E-F de la figure 6. Un élévateur à godets 4 et un ruban transporteur 5 de fines de retour recyclent dans un tambour 3 de granulation à pulvérisation une partie des granulés d'orthophosphate ayant une bonne fluence et sortant de ce tambour, la solution d'orthophosphate que des pompes 2 prélèvent sur un réservoir 1 étant pulvérisée sur ces granulés. Le reste des granulés passe dans un four 6 de calcination. Un ventilateur 8 dirige les gaz d'échappement du four 6 directement sans dépoussiérage sur le tambour 3 de granulation. Une partie des gaz chauds que produit une chambre de combustion 7 passe dans le tambour 3 de granulation afin d'équilibrer le bilan. Les gaz chauds circulent en courants parallèles avec le produit dans le tambour 3 dans lequel se produit un séchage intensif avec évacuation de l'eau en excès. La fraction des granulés d'orthophosphate destinée à la calcination passe dans le four 6 en y restant pendant un temps bien défini. Une chambre mélangeuse 9 est montée sur le conduit 12 des gaz chauds. Des centrifugeuses 10 sont des tinées à séparer les particules de poussière de l'air d'évacuation du tambour de granulation 3. Un ventilateur 11 dirige l'air d'évacuation par un conquit 14 dans un laveur à voie humide. Les particules de poussière précipitées sont renvoyées dans le four 6. Le four 6 de calcination se compose de plusieurs tuyaux 21 disposés concentriquement et dont chacune des extrémités est soudée à un cylindre 24; une enveloppe fixe 22 entoure ces tuyaux et des déflecteurs 15 sont fixés sur le coté extérieur de ces tuyaux et sur le côté intérieur de l'enve loppe 22. Ces déflecteurs font circuler le fluide de traitement (gaz chaud) en direction sensiblement transversale par rapport aux tuyaux 21. Le four 6 comporte au côté entrée et du côte sortie des raccords 18 d'arrivée simultanée du gaz chaud. I1 peut donc être exploité simultanement à contre-courants et'à courants parallèles. La matière devant être calcinée n' entre pas en contact avec le gaz chaud. Une évacuation centrale 19 à aspiration est disposée au milieu du four 6. Des vis sans fin 23 sont destinées à évacuer la poussière qui s'est déposée dans le fond de l'enveloppe 22. Une évacuation 17 des vapeurs est raccordee au cylindre 13 situé à l'extrémité d'entrée. Les granulés arrivant du tambour 3 parviennent par une goulotte 16 dans le four 6. Le tripolyphosphate, dont la calcination est achevée, est déversé par une décharge 20 à une température exactement réglable dans un étage refroidisseur non représenté, monté en aval. Le four 6 peut aussi être utilisé à d'autres fins, par exemple pour un séchage. Dans le mode de réalisation de la figure 6, le four 6 de calcination se prolonge directement par un réfrigérant 24 et les tuyaux rotatifs 21 du four 6 se prolongent sur la longueur du réfrigérant 24. Plusieurs conduits annulaires 25 disposés à l'extérieur de l'enveloppe 22 du réfrigérant 24 sont raccrodés à des gicleurs 26 qui débouchent à l'intérieur de l'enveloppe 22. Un conduit horizontal 30 de répartition relie les conduits 25. Un bac 27 collecteur de fluide réfrigérant est disposé à la partie inférieure de l'enveloppe 22 et un conduit 28 d'arrivée de ce fluide, un conduit 29 d'évacuation des boues, une pompe 32 de circulation de l'eau et le conduit 30 de répartition sont raccordés à ce bac. Une décharge 20 évacue du réfrigérant 24 le tripolyphosphate ayant été refroidi. Le fluide réfrigérant, qui est de préférence de l'eau, est pulvérisé sur les tuyaux 21 de transfert du produit et l'effet recherché de refroidissement est produit partiellement par évaporation, mais principalement par maintien de la surface de contact des tuyaux 21 à basse température. L'eau recueillie dans le fond du réfrigérant par le bac 27 est recyclée par la pompe 32 de circulation dans les gicleurs 26. Les pertes et l'évacuation nécessaire des boues qui se sont déposées sont compensées,par arrivée correspondante d'eau de refroidissement Par ailleurs, une arrivée réglée d'eau maintient la température de la circulation dans les limites requises. Une soufflante 31 évacue les vapeurs dégagées qui sont mélangées à l'air atmosphérique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de traitement thermique, par exemple de séchage ou de calcination de matières en vrac, qui, chauffé indirectement, est rotatif et se compose de plusieurs tuyaux disposés concentriquement, dont chacune des extrémités est soudée à un cylindre et qui sont entourés par une enveloppe fixe, des déflecteurs étant fixés sur le côté extérieur des tuyaux et le côté intérieur de l'enveloppe et faisant circuler le fluide de traitement de manière générale transversalement par rapport à ces tuyaux, dispositif caractérisé en ce qu'il comporte du côté entrée et du côté sortie des raccords (18) d'arrivée simultaneedu fluide de traitement et au milieu du four de calcination une évacuation centrale (19) par aspiration, les distances séparant lesdits tuyaux (21) eux-mêmes ainsi que ceux-ci et ladite enveloppe (22) étant déterminées de manière que les vitesses de circulation du fluide de traitement soient approximativement égales. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tuyaux (21) sont équipés extérieurement de pointes destinées à intensifier l'échange de chaleur 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que des dispositifs de transport, de préférences des vis sans fin, sont disposées à la partie inférieure de l'enveloppe et sont destinées à évacuer la poussière du gaz chaud qui s'est déposée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendica tions 1 à 3, caractérisé en ce que les tuyaux (21) sont réalisés de manière qu'il soit possible de marcher sur eux. 5. Dispositif selon l'une quelconque des reven di-aticns à à 4, caractérisé en ce que ledit cylindre d'entrée et, le cas échéant ou en variante, ledit cylindre de sortie est équipé d'une évacuation des vapeurs (17). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un calcinateur fonctionnant en réfrigérant (24) se raccorde directement audit- four de calcination (6) dont-les tuyaux rotatifs (21) se prolongent sur la longueur de ce réfrigérant (24) et la surface comprise entre lesdits tuyaux (21) à'intérieur de l'enveloppe pe (22) est fermée de manière étanche à l'eau et à la vapeur d'eau entre ledit four de cal,cination (6) et le réfrigérant (24), des conduits annulaires (25), auxquels se raccordent des gicleurs (26) qui débouchent à l'intérieur de ladite enveloppe (22) du réfrigérant (24) étant disposés à l'extérieur de cette dernière. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un conduit de répartition (30) relie lesdits conduits annulaires (25). 8. Dispositif selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce qu'un bac (27) collecteur de fluide réfrigérant est disposé à la partie inférieure de l'enveloppe (22). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un conduit (28) d'arrivée de fluide réfrigérant, un conduit (29) d'évacuation des boues et le conduit (30) de réparti-tion sont raccordés audit bac (27) collecteur de fluide réfrigérant.