Brevet FR2376682A1 — publié le 19780804

En cas d'enrobage bitumineux chaud par les méthodes traditionnelles, les granulats subissent, préliminairement à tout enrobage, un énergique séchage dans un tambour rotatif, sous un fort courant de gaz chauds, accélérés par un exhausteur. La fraction O à p mm des granulats forme un nuage de poussière oh p est d'autant plus grand que la vitesse des gaz est plus élevée. Tant que les granulats sont mouillés, il n'y a pas de formation de poussière. Cette façon de procéder donne naissance aux nuisances suivantes: - celle des poussières qui s'échappent des granulats chauds quand ils passent sur les tamis de séparation granulométrique et, d'une manière plus générale, sur leur chemin vers le malaxeurenrobeur. Ces émissions, difficiles à soustraire aux courants d' air, échappent évidemment au contrôle de pollution de l'envi- ronnement, effectué dans la cheminée. - celle des poussières ayant échappé au filtrage sur le chemin des gaz chauds vers la cheminée. A remarquer que pour le captage de ces poussières, certains dispositifs de l'invention sont applicables. - celle des fumées bleues ou blanches qui proviennent d'un distillat du liant bitumineux au moment de la réunion des granulats chauds et du liant bitumineux chaud dans le malaxeur. A l'heure actuelle, dans l'enrobage bitumineux traditionnel, cette nuisance passe dans l'environnement sans contrôle. Dans l'enrobage bitumineux moderne, où les granulats humides et le liant bitumineux passent le tambour de chauffage et de malaxage simultanément, la nuisance des poussières peut etre réduite a zéro, en substituant au courant des gaz chauds qui, dans l'enrobage traditionnel est accéléré par l'indispensable exhausteur, un cheminement des gaz par tirage naturel vers une large cheminée, sans le secours d'un exhausteur.Tant que les granulats humides et prébitumés évoluent parallèlement avec les gaz chauds - ce qui est actuellement la technique employée il peut y avoir quelques fines que la force d'impact de la flamme qui frappe les granulats dès leur entrée dans le tambourmalaxeur soustrait à ltemprise liante de l'eau et du liant bitumineux, en les poussant à travers peu d'obstacles vers la cheminée L'invention crée des dispositifs pour réduire cette situation anormale. Aucune autre source de nuisance par les poussières ne peut naitre au cours du déroulement de ce procédé d'enrobage. Par contre, les fumées bleues ou blanches qui peuvent naitre de la surchauffe a l'intérieur du tambour-malaxeur sortent évidemment par la cheminée, si les dispositions prévues par l'invention n'étaient pas faites pour les neutraliser en cours de route. En récapitulant on constate qu'en cas d'enrobage traditionnel le contrôle des émissions par la cheminée ne tient pas compte des pertes de fines qui vont dans l'environnement par les autres ouvertures de l'installation communiquant avec l'air libre et encore moins des produits de distillation du liant bitumineux au moment du malaxage chaud et de l'évacuation de l'enrobé. Par contre on a tendance faire la somme des nuisances minérales et organiques dans la cheminée quand il s'agit d'un poste d'enrobage du nouveau type, en rapprochant les résultats de cette mesure des tolérances admises pour les seules émissions minérales. L'invention vise donc premièrement, le captage des particules de poussière que la poussée des flammes a nu détacher de la masse minérale humide bitumée en les réunissant à l'enrobé, évitant ainsi des déchets à enlever et deuxièmement, la neutralisation des fumées et éventuellent d'autres gaz indésirables. La figure 1 de la planche 1-2 montre le tambour-malaxeur I, dit activateur, qui en tournant fait avancer les matériaux chauffés par l'amont et qui s'emboite dans un embout fixe Il, surmonté par une cheminée. En bout de l'activateur se trouvent les aubes 1 qui interceptent et soulèvent l'enrobé bitumineux déjà formé quand il arrive à leur hauteur, en le déposant sur un disque horizontal 2, mis en rotation par un moteur à vitesses variables 6 fixé sur la paroi de l'embout Il. Pour éviter que par la rotation de ce plateau 2 l'enrobé soit partiellement projeté en arrière, il est prévu un bouclier 3 qui infléchit en même temps le flux des gaz chauds vers le bas en le forçant à passer sous le disque tournant 2.Le bouclier 3 est maintenu par les tiges 12 et 13 qui elles-m8mes sont ancrées dans les plaques 5, elles-memes soudées sur les parois de l'embout Il. Les plaques 5 ont pour but de masquer les aubes 1, en délimitant un couloir A B C D, qui consiste en un passage forcé, par lequel les gaz chauds doivent accéder à la cheminée. Dans le but de contraindre les gaz chauds à passer à travers un voile continu d'enrobé, le disque tournant 2 est entouré d'une ceinture 4 qui oblige l'enrobé à s'ammasser modérément dans une enceinte délimitée par le plateau tournant 2, la ceinture 4 et le bouclier 3, en vue de créer un écoulement régulier à travers une ouverture semi-circulaire 7 et de former ainsi un voile ou rideau d'enrobé en chute verticale de forme semi-cylindrique.Ce voile tendu en travers du flux des gaz chauds, canalisés par l'ouverture A B C D recueille les poussières que ces gaz sont susceptibles de charrier. La forte probabilité de réunir ainsi les particules de poussière à la masse de l'enrobé terminé qui se dirige en chute verticale vers la sortie sous la forme d'un rideau mobile est encore renforcée par le fait que ces particules de poussière sont devenues hydrophobes au cours de leur passage par l'ambiance hydrocarbonée de l'intérieur de l'activateur et ont de ce fait une affinité particulière pour les surfaces bitumées de l'enrobé. A ce stade de l'enrobage les gaz ne peuvent plus entraîner les fines qui restent liées dans l'enrobé. On peut en outre remarquer que sans les aubes 1 et le disque tournant 2 l'enrobé, arrive au bout de l'activateur, sortirait directement à l'air libre, alors qu'avec les dispositifs décrits par l'invention on l'oblige à un nouveau contact intime avec les gaz chauds qui autrement auraient évacué dans l'atmos phère des calories encore utilisables. Cette meilleure utilisation des calories pourrait, au niveau du constructeur, conduire à un raccourcissement de l'activateur ou mieux, pour un activateur donné, au niveau de l'utilisateur, à une économie de combustible. Dans ce dernier cas il suffit de réduire la flamme pour obtenir le même chauffage qu'on aurait obtenu avant l'installation des dispositifs de l'invention; on évite en plus la surchauffe qui provoque un commencement de distillation du liant, pouvant engendrer la formation de fumées bleues ou blanches. Puisque ces fumées sont indésirables dans le nouveau procédé d'enrobage, l'invention prévoit un premier dispositif, illustré par les dessins de la planche 1-2, dont le principe consiste à neutraliser les vapeurs bitumineuses par des matières pulvérulentes connues pour leur capacité d'absorption de ces vapeurs. Un exemple est fourni par la demande de brevet USA 409051 du 24/10/73 qui utilise à cette fin avec succès la poudre d'oxyde d'aluminium pour capter des vapeurs goudronneuses. Beaucoup d'autres poudres fines peuvent convenir, dont le charbon actif, les silices etc. La poudre ou le mélange de poudres choisis est approvisionné dans un réservoir-silo 8 et coule, par réglage du robinet 9, à travers la tuyauterie 10 dans le tourbillon de gaz formé devant le rideau d'enrobé. La répartition de cette poudre dans le tourbillon, notamment en direction du haut, est assurée par les gaz chauds eux-mémes dont le courant est dévié par les petites palettes directionnelles 11, judicieusement placées aux ouvertures de sortie des poudres. L'injection des poudres peut aussi se faire sous forme de leurs suspensions aqueuses; le passage de l'eau à l'état de vapeur favorise la dispersion dans les gaz.Le produit de l'absorption de ces vapeurs par la poudre adéquate est projeté sur le rideau d'enrobé qui Iàrrête au même titre que les poussières, en enrichissant l'enrobé d'un peu de filler qui a encore le temps de s'y mélanger sur le trajet de sortie. L'ordre de grandeur de cet apport est d'ailleurs négligeable et se situe autour de 80 grammes par tonne d'enrobé, soit 0,008 %. L'invention prévoit un deuxième dispositif en vue de soustraire aux gaz chauds, le cas échéant, certains composants dont on veut réduire la quantité accédant à l'atmosphère; il pourrait également être adapté à l'élimination, soit des poussières miné- rales, soit des vapeurs de distillation, seul ou en combinaison avec les dispositifs figurés sur la planche 1-2. Il peut servir également dans les cheminées des postes d'enrobage à chaud traditionnels. Dans l'hypothèse que par leg passage des gaz dans le voile d'enrobé en 7 on les ait débarassé d'une manière satisfaisante de leurs particules solides et partiellement des fumées organiques, le filtre prévu pour réduire le reste de ces fumées ainsi que les gaz indésirables, se compose d'une enceinte cylindrique 14, intercalée dans la cheminée et représentée par la planche 2-2. Le diamètre de ce cylindre est supérieur à deux fois le diamètre de la cheminée, ceci pour pouvoir accéder à l'axe de rotation 16 et en vue de faciliter l'échange des éléments filtrants 17. Cette façon de procéder a en outre l'avantage d'offrir de grandes surfaces de contact et de créer un élargissement de cheminée suffit sant pour ne pas compromettre son tirage.Ce tirage est d'ailleurs stimulé par la disposition des éléments filtrants 17, posés en oblique, auxquels un moteur à vitesses variables, non dessiné, imprime un mouvement de rotation plutôt modéré pour augmenter la turbulence au niveau des contacts des gaz avec la matière fil trante, tout en exerçant une pression accélérante vers le haut. Les éléments 17 sont constitués par des supports de forme rectangulaire, fixés excentriquement et en position inclinée par les agrafes 22 dans des plateaux circulaires 21, solidaires de l'axe de rotation. Les deux faces de ces supports reçoivent un encollage de la matière filtrante, constituée de préférence de granulats de charbon actif ou de cokes activés ou autres matières connues et traitées, suivant le but à atteindre. Le sens de la rotation est choisi pour que les éléments filtrants obliques 17 se comportent en palettes d'exhausteur, ce qui démultiplie les contacts avec la matière filtrante encollée.Pour parfaire le filtrage, les gaz, après avoir parcouru les filtres 17, peuvent encore être contraints à passer un filtre statique 28, disposé dans la partie supérieure-de l'enceinte cylindrique 14 sur un support de tôle trouée 23, adaptée à la granulométrie de la matière filtrante dont le filtre 28 est approvisionné. Cette matière peut d'ailleurs être différente de celle qui est encollée sur les supports obliques 17, ce qui augmente la sélectivité du filtre en général. La tôle trouée est subdivisée en éléments de secteurs de cercle 23 que l'on peut enlever en ouvrant la trappe 24 par laquelle on échange également les filtres 17 une fois saturés. Les éléments 23 de la tôle trouée s'appuient sur un coussinet 25 qui par l'intermédiaire d'un roulement à billes frotte sur la plaque supérieure 21.Ce coussinet ne peut pas tourner avec l'axe du moteur tant que les boulons 27 sont vissés dans leurs écrous 29 soudés sur les tôles trouées. En libérant les tôles de ces boulons d'appui, chaque élément de tôle 23 peut être ramené, moteur arrêté, par rotation successive devant la trappe 24 et peut être soit enlevé pour permettre l'échange des filtres 17, soit regarni de matière filtrante ou les deux. Il a été trouvé en plus que les particules de poussière, qu'en circonstances défavorables les gaz chauds peuvent véhiculer, sont devenues hydrophobes du fait de leur passage dans l'ambiance hydrocarbonée de l'intérieur de l'activateur. Cette circonstance déjà favorable pour augmenter la capacité filtrante du rideau d'enrobé décrit plus haut, suggère une autre solution pour le captage de ces particules de poussière, mais cette fois au niveau d'un filtre cylindrique, semblable dans sa conception à celui représenté par la planche 2-2. En effet, il a été constaté qu'en mettant ces particules de poussière en contact avec l'eau, celle ci ne les mouille pas, mais mises en présence de solvents ou de brais organiques fluidifiés, ces poussières en sont mouillées et se réunissent en aggrégats plus volumineux que le courant des gaz chauds ne peut plus entrainer vers le haut.Il suffit d'environ une partie de brai pour cinq parties de poussière pour qu' elles tombent au fond et se réunissent à l'enrobé. Pour donner un ordre de grandeur, s'il s'agit par exemple 3 d'éliminer 350 mg de poussière par m de gaz chauds, il faudrait environ 70 mg de brai, ce qui, pour une fabrication de 200 tonnes par heure d'enrobé, c'est-à-dire pour un volume de gaz estimé à 3 36.000 m , donnerait une consommation de brai de bitume par exem- ple de 36.000 x 0,07 = 2.520 g par heure, soit 12,6 g de brai ou de bitume par tonne d'enrobé. La masse de précipité qui se réunirait à la tonne d'enrobé est alors égale à 75,6 g soit 80 g ce qui, exprimé en pourcents donne 0,008 %. La consommation de brai peut être estimée à 25 kg par jour.Il est facile de prévoir le réservoir ou les conduites appropriés avec des orifices de dosage en les. disposant judicieusement dans l'ambiance chaude du filtre cylindrique, en prévoyant des résistances électriques de préchauffage. Pour réaliser les dispositifs qui provoquent ce phénomène de chute des poussières par agglomération, un filtre cylindrique du type de celui de la planche 2-2 est doté d'éléments en nombre et en disposition semblable aux éléments de filtre 17 figurés sur cette planche, mais dont la substance sera constituée par des assemblages de fils métalliques dans un arrangement dense et souple, sur lesquels on fait ruisseler un brai liquéfié qui, aux températures de 150 à 300 C qu'ont les gaz à ce niveau de la cheminée, ne dégage pas de vapeurs. Ce serait par exemple le cas pour certains brais de bitume parmi les qualités les plus dures. Au cas où il sera jugé plus pratique d'utiliser à cette fin une autre substance plastique ou, ce qui serait le plus simple, la qualité de bitume qui sert à l'enrobage en cours, les vapeurs dégagées pourraient être absorbées, simultanément avec celles pour lesquelles le filtre cylindrique a été conçu et décrit plus haut, en le plaçant sur la cheminée au-dessus du filtre cylindrique devenu capteur de poussière.Dans ce cas on aurait, s'il survenait une panne au système de captage des particules de poussière par le rideau d'enrobé, des systèmes de remplacement qui tous d'ailleurs pourraient à tout moment être mis hors de service, ne servant plus qu'au passage des gaz sans les traiter ou utilisés séparément ou en combinaison ou pas du tout au cas où le poste d'enrobage, dans les circonstances de son fonctionnement, ne les nécessiterait pas. Toutes les dispositions et procédés prévus par l'invention, à savoir: une large cheminée avec tirage naturel pouvant se passer d'un exhausteur, une canalisation forcée des gaz chauds contraints à passer par l'enrobé,lui-même contraint à former un rideau dynamique avant son accès à la sortie en soutirant des calories supplémentaires aux gaz chauds, une absorption des fumées engendrées par la surchauffe du liant, concourent à la possibilité d'une conception compacte d'un poste d'enrobage bitumineux dont 1' activateur est internationalement connu pour la bonne qualité de l'enrobé qu'il produit. Par l'économie de l'exhausteur, grand mangeur d'énergie, par la suppression d'une installation onéreuse de filtrage ou d'abatage de poussières telle qu'elle est indispensable dans l'enrobage traditionnel, il est possible d' abaisser considérablement le prix de revient de ce nouveau type de poste d'enrobage. Le recyclage de l'enrobé avant sa sortie de l'activateur, en le remettant une nouvelle fois en contact avec les gaz chauds que l'invention réalise, permet de récupérer des calories qui autrement passeraient la cheminée en pure perte. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, caractérisés en ce que ces gaz, en vue d'arrêter et de fixer les particules solides, sont forcés à travers un rideau, constitué et obtenu par le flux de l'enrobé en cours de fabrication. au moyen d'un écoulement à travers une fente, après que les gaz chauds aient reçu un traitement par une poudre capable d' ab#r- ber les vapeurs ou fumées résultant de la surchauffe du liant bitumineux, ce traitement pouvant être complété par des filtres cylindriques intercalés après le rideau dans des sections transversales de la cheminée, filtres capables, par l'emploi de moyens connus, d'absorber, outre des matières organiques, certains composants indésirables des gaz ainsi que des particules minérales. 2. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques,selon la revendication 1, caractérisés en ce que la formation du rideau d'enrobé est obtenue par l'élévation de l'enrobé sur un plateau circulaire tournant horizontalement, placé aussi haut que possible dans l'activateur en se servant du mouvement de rotation de ce dernier, d'où l'enrobe est poussé dans une fente semi-circulaire par le mouvement du plateau, cette fente déterminant le contour du rideau vertical à former, en ayant soin de construire un passage forcé pour les gaz chauds, les obligeant à traverser ce rideau aux contours fermés pour y abandonner les poussières et les poudres qu'ils charrient, en continuant à transmettre aux enrobés des calories, autrement perdues. 3. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, selon les revendications I et 2, caractérisés en ce que dans le tourbillon de gaz formé en avant du rideau d'enrobé on introduit une matière, soit sous forme de poudre fine, soit sous forme de suspension aqueuse, choisie pour sa capacité d'absorption des vapeurs organiques et dont la diffusion est assurée par l'impact des gaz chauds sur des petites palettes directionnelles placées sur les tubes de sortie quand il s'agit de poudres et par la vapeur instantanée quand il s'agit de suspensions aqueuses. 4. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, selon la revendication 1, caractérisés en ce qu'un filtre de forme cylindrique et d'un diamètre supérieur de plus de deux fois à celui de la cheminée est interposé dans la cheminée, préservant ainsi l'accès au centre de ce cylindre où, sur un axe vertical, sont agrafés les éléments de filtrage proprement dits, mis en rotation par un moteur, éléments facilement échangeables en ouvrant la trappe prévue à cet effet, éléments dont la matière filtrante est composée et éventuellement imprégnée de matières connues, capables soit de lier les matières organiques, soit d' absorber les gaz nuisibles qu'on voudrait réduire dans les gaz chauds. 5. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, selon les revendications 1 et 4, en ce que le filtre cylindrique est muni dans sa partie supérieure, au-dessus des filtres tournants, d'un filtre horizontal statique. 6. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de 1' épuration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, selon les revendications 1, 4 et 5, caractérisés en ce que le même modèle de filtre cylindrique peut également servir à l'élimination des particules de poussière qui sont arrivées à son niveau, en garnissant les éléments du filtre d'une multitude dense de fils métalliques, souplement élastiques qui au cours de la rotation du filtre bougent beaucoup en s'entrefrottant, recevant continuellement une dose bien répartie d'un hydrocarbure ayant un haut point de commencement de distillation, capable de lier les poussières qu'il rencontre et d'en former des aggrégats ne pouvant plus être entraînés par les gaz chauds et qui de ce fait tombent et se joignent à l'enrobé terminé. 7. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de l'épu- ration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, soit selon les revendications 1, 4, 5 et 6 prises dans leur ensemble soit selon l'une des revendications 4, 5 ou 6 prises séparément, caractérisés en ce que la cheminée pourra recevoir plusieurs filtres cylindriques, l'un doté d'éléments filtrants visant l'éliinination des particules minérales, les autres spécialisés pour réduire les vapeurs organiques et les gaz nuisibles. 8. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambôur-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de l'épu- ration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, soit selon les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, soit selon l'une des revendications 4, 5, 6 et 7 prises séparément, ca ractérisés en ce que les dispositifs d'injection des poudres absorbantes et les filtres cylindriques intercalés dans la cheminée peuvent fonctionner soit chacun séparément, seul, sans les autres ou tous-ensemble ou deux par deux ou par toute autre combinaison, en remarquant que pour réaliser ces combinaisons il suffit, soit de fermer l'admission des poudres absorbantes en laissant le rideau d' enrobé et les filtres cylindriques en fonction, soit d'arrêter les filtres cylindriques dont on estime ne pas avoir besoin. 9. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de l'épu- ration des gaz chauds chargés de produits minéraux et organiques, selon la revendication 1, caractérisés en ce que le plateau tournant, pour mieux évacuer l'enrobé dans la fente génératrice du rideau de captage des poussières, est muni en sa partie centrale d'une masse métallique d'une forme telle que l'écoulement de l'enrobé vers la fente en soit favorisé. 10. Dispositifs intercalés dans le parcours des gaz chauds et des granulats prébitumés passant un tambour-malaxeur d'une installation d'enrobage bitumineux à chaud et procédés, conçus en vue de# l'épu- ration des gaz chauds chargés de produits minéraux, selon les revendications 5 et 6, caractérisés par le fait que les gaz et les poussières sèches qui sortent des cheminées des postes d'enrobage à chaud traditionnels peuvent également être épurés par les filtres cylindriques de l'invention.