Brevet FR2423258A1 — publié le 19791116

La présente invention concerne un procédé pour introduire des objets divers dans un lit fluidisé composé de particules maintenues à l'état fluidisé dans une colonne, au moyen d'un courant gazeux ascendant de fluidisation. L'invention vise également une installation, notamment, pour la mise en oeuvre du procédé précité. On sait que des objets, en verre ou en métal, peuvent être traités thermiquement en les plongeant dans des lits fluidisés. Ces lits fluidisés permettent d'augmenter considérablement le rendement énergétique du traitement relativement aux pro- cédés classiques. Dans les procédés connus, les objets à traiter sont introduits, de haut en bas, dans la colonne contenant le lit fluidisé, ce qui nécessite l'ouverture de la partie supérieure de cette colonne Cette façon de procéder présente de nombreux inconvénients.- En effet, le lit fluidisé est surmonté par des gaz chauds et souvent polluants, de sorte que l'ouverture de la partie supérieure de la colonne occasionne nécessairement des pertes de gaz et de calories.De plus, l'introduction des objets, de haut en bas dans la colonne, crée des difficultés de manipulation dues à la chaleur et à la pollution occasionnée par les gaz de la colonne. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients de la réalisation connue précitée, en créant un procédé et une installation permettantd'introduire des objets dans une colonne de fluidisation, en évitant pratiquement toute perte de gaz et de calories, un tel procédé et installation facilitant, en outre considérablement, la manipulation des objets à traiter. L'invention vise un procédé pour introduire des objets dans un lit fluidisé de particules maintenues à l'état fluidisé dans une colonne au moyen d'un courant gazeux ascendant de fluidisation. Suivant l'invention, ce procédé est caractérisé en ce que l'on défluidise le lit de particules, au moins dans une zone adjacente à la paroi latérale de la colonne, et en ce que l'on introduit les objets dans la colonne par une ouverture ménagée dans la paroi latérale de cette colonne adjacente à la zone défluidisée. Le fait de créer, à proximité de la paroi latérale de la colonne une zone où le lit de particules est défluidisé, permet de faire disparaître de cette zone les particules en suspension, de sorte que l'on peut ouvrir la paroi latérale de la colonne, en regard de cette zone défluidisée, et y introduire sans difficulté les objets à traiter par immersion dans le lit fluidisé. En effet, le lit étant défluidisé à proximité de l'ouverture d'introduction des objets, aucune particule du lit fluidisé ne peut s'échapper par cette ouverture. De plus, on évite toute perte de gaz et de calories. Par ailleurs, l'introduction des objets à traiter au travers de la paroi latérale de la colonne facilite considérablement la manipulation de ces objets, relativement au procédé classique consistant à introduire ces objets par le dessus de la colonne. Selon une version avantageuse du procédé conforme à l'invention, on défluidise le lit de particules en déviant le courant gazeux ascendant de fluidisation vers l'intérieur de la colonne, dans une direction opposée à l'ouverture d'introduction des objets. De préférence, on dévie le courant gazeux de fluidisation au moyen d'un rideau gazeux formé à l'intérieur de la colonne et en regard de l'ouverture d'introduction des objets, ce rideau gazeux étant oblique par rapport à la direction du courant gazeux de fluidisation. Ce rideau gazeux constitue une barriere infranchissable par les particules du lit fluidisé et par le courant gazeux de fluidisation. Par contre, il n'oppose aucune résistance aux objets lors de leur introduction dans la colonne. L'invention vise également une installation pour la mise en oeuvre du procédé précité. Selon une version préférée de l'invention, cette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend une ouverture d'introduction des objets ménagée dans la paroi latérale de la colonne et des moyens pour dévier le courant ascendant gazeux de fluidisa tion vers l'intérieur de la colonne, dans une direction s'écartant de l'ouverture précitée. Selon une autre réalisation de l'invention, l'installation comprend un compartiment en saillie par rapport à la paroi latérale de la colonne, ce compartiment communiquant avec l'intérieur de la colonne, et étant disposé en regard du lit fluidisé > la paroi de ce compartiment opposée à la colonne présentant une ouverture pour introduire les objets dans le lit fluidisé. La vitesse ascensionnelle du courant gazeux de fluidisation est sensiblement nulle, au moins dans une zone du compartiment précité, proche de l'ouvertured'introduction, de sorte que l'on crée, en regard de cette ouverture, une zone de défluidisation permettant l'introduction aisée des objets à traiter dans le lit de fluidisation. D'autres particularités et avantages de l'invention appa raieront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en perspective, avec arrachements, d'une installation conforme à l'invention - la Figure 2 est une vue en coupe suivant le plan II-II de la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue, à plus grande échelle, de la partie de la Figure 1, adjacente à l'ouverture d'introduction des objets - la Figure 4 est une vue en coupe suivant le plan IV-IV de la Figure 3 - la Figure 5 est-une vue latérale de l'installation selon la Figure 1, du côté de son ouverture d'introduction des objets à traiter - la Figure 6 est une vue en perspective d'une variante d'installation conforme à l'invention - la Figure 7 est une vue en perspective d'une autre variante d'installation conforme à l'invention. On décrira tout d'abord, en référence aux Figures 1 à 5, une installation conforme à l'invention et on exposera ensuite le procédé selon l'invention, en même temps que le fonctionnement de l'installation précitée. Dans la réalisation des Figures 1 à 5, l'installation conforme à l'invention comprend une colonne tubulaire 1 de section rectangulaire comportant une grille 2 supportant un lit de particules 3. Ce lit de particules 3, par exemple en matière réfractaire, telle que l'alumine, est fluidisé, c'est-à-dire mis en suspension au-dessus de la grille 2, au moyen d'un courant gazeux ascendant de fluidisation 4, constitué par exemple par de 1'airpul- sé.Il e chauffé à la température requise pour le traitement thermique envisagé. Ce courant gazeux ascendant 4 présente une pression suffisante pour mettre les particules du lit 3 en suspension. Ce courant 4 présente à titre d'exemple une vitesse ascensionnelle de l'ordre de tO m/s dans la zone du lit fluidisé 3. La paroi latérale 5 de la colonne 1 comprend une ouverture 6 munie d'une porte 6a, destinée à l'introduction d'objets divers, tels que des plaques métalliques ou en verre 7 (voir Figure 2) à l'intérieur de la colonne 1. L'ouverture 6 est située en regard du lit fluidisé 3. Conformément à l'invention, la colonne I comprend des moyens pour dévier le courant gazeux ascendant de fluidisation 4 vers la paroi latérale 8 de la colonne 1 opposée à l'ouverture 6, de façon à défluidiser le lit de particules 3 dans la zone 9 adjacente à l'ouverture 6. Dans l'exemple des Figures 1 à 5, les moyens précités comprennent deux rangées parallèles d'éjecteurs de gaz 10 dirigés les uns vers les autres et situés sensiblement dans un même plan. Ces éjecteurs 10 créent, lorsqu'ils sont alimentés en gaz, à l'intérieur de la colonne 1 et en regard de l'ouverture 6, un rideau gazeux Il (voir Figure 5) qui est oblique (voir Figure 2) par rapport à la direction du courant ascendant de fluidisation 4. On voit de plus, notamment sur les Figures 2 et 5, que la projection du rideau gazeux Il formé par les éJecteurs 10 couvre la totalité de l'ouverture 6. Sur les Figures 1 à 5, on voit d'autre part que les éjecteurs 10 communiquent avec des conduits 12 de section tra pèzoldale, reliés par des tubulures 13 à des prises de gaz 14 disposées sous le lit fluidisé 3. Le rideau gazeux 11 formé par les éjecteurs 10 est ainsi réalisé par prélèvement du courant gazeux de fluidisation 4. En outre, les conduits 12 sont surmontés (voir Figures 3 et 4) chacun par un autre conduit 15 également de section tra pèzoldale, présentant sur son bord supérieur adjacent aux éjecteurs 10, une fente longitudinale 16. Les deux compartiments 15 communiquent avec l'extérieur de la colonne 1 par des tubulures 17 reliées à une source de gaz non représentée. Les fentes 16 débouchent des compartiments 15 l'une vers l'autre, parallèlement aux éjecteurs 10. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'instal- lation selon les Figures 1 à 5 et en même temps le procédé conforme à l'invention Lors du fonctionnement de l'installation, la porte Ga de la colonne 1 est normalement fermée et le courant gazeux de fluidisation 4 maintient le lit de particules 3 en suspension au-dessus de la grille 2. Dans ces conditions, le lit de particules 3 atteint le niveau 18 représente en pointillés sur la Figure 2. Pour pouvoir introduire les objets 7 dans le lit fluidisé 3 par ltouverture 6, sans risque que les particules du lit 3 s1 échappent par cette ouverture 6, on défluidise le lit de particules 3 dans la zone 9 (voir Figure 2) adjacente à-l'ouverture 6. Cette défluidisation locale est obtenue de la façon suivante - On met les éjecteurs 10 en communication avec le courant gazeux de fluidisation 4 créé en amont de la grille 2. On réalise ainsi un rideau gazeux 11, situé en regard de l'ouverture 6 et oblique par rapport à la direction du courant gazeux 4. Etant donné que la pression du courant gazeux 4 est, en amont de la grille 2, supérieure à la pression régnant au sein du lit fluidisé 3, le rideau gazeux Il oppose au courant gazeux 19, créé au sein du lit fluidisé 3, une pression suffisante pour dévier ce courant 19 vers la paroi latérale 8 de la colonne 1 opposée à l'ouverture 6. L'espace 9 compris entre l'ouverture 6 et les rangées d'éjecteurs 10 est ainsi débarrassé de toute particule en suspension et de tout courant gazeux susceptibles de s'échapperpar l'ouverture 6. - On peut alors introduire dans le lit fluidisé 3, les objets 7 en vue de leur traitement thermique tel que trempe ou recuit. - Par ailleurs, on limite les pertes de chaleur vers l'extérieur pendant l'introduction des objets 7 dans la colonne 1, en créant au moyen des fentes 16, au-dessus du rideau gazeux 11-, un second rideau gazeux alimenté par de l'air ou autre gaz provenant d'une source indépendante de la source de gaz engendrant le courant gazeux de fluidisation 4. Dans la variante de réalisation représentée sur la Figure 6, la colonne de fluidisation 20 comprend un compartiment latéral 21 en saillie par rapport à cette colonne 20 et communiquant avec cette dernière. Ce compartiment 21 comporte, sur sa paroi 22 opposée à la colonne 20, une ouverture 23 munie d'une porte 24, pour introduire des objets dans le lit fluidisé 25 situé au-dessus de la grille 26. L'effet technique du compartiment 21 est équivalent à celui des éjecteurs de gaz 10 de la réalisation selon les Figures I à 5. En effet, le courant gazeux de fluidisation 4 ne pénètre pas à l'intérieur du compartiment 21, mais produit à l'intérieur de ce dernier, une dépression qui tend à créer une zone de défluidisation 27 comparable 'a celle formée dans les installations conformes aux figures I b 5.Les particules retombent ensuite dans le lit 23 par gravité ; elles peuvent y être aidées par un moyen mécanique tel que vibration, raclage, vis d'Archimède, soufflettes et analogues. Dans la réalisation selon la Figure 7, la colonne 28 est séparée par des cloisons verticales 29 et 30, définissant entre elles trois enceintes 31, 32, et 33 de traitement thermique, comportant des grilles 34, 35 et 36 destinées à supporter des lits fluidisés non représentés. Ces lits fluidisés sont portés à des températures différentes par des courants gazeux de fluidisation 37, 38, et 39 distincts qui pénètrent dans les enceintes 31, 32 et 33 par des conduits 40, 41, 42. La colonne 28 comporte-sur ses parois latérales opposées 43, 44 des compartiments en saillie 45, 46 analogues au compartiment 21 de la réalisation selon la Figure 6-. Le compartiment 45 comporte une ouverture 47 pour l'introduction des objets 48 à traiter dans la colonne 28, tandis que le compartiment 46 présénte une ouverture 49 pour l'évacuation de ces objets 48. Les cloisons verticales 29 et 30 présentent des ouvertures 50 et 51 alignées avec les ouvertures d'introduction 47 et d'évacuation 49. Les objets à traiter 48 sont suspendus à un rail horizontal 52 qui traverse la colonne 28 en passant par les ouvertures 47, 50, 51 et 49. Les objets 48 sont déplacés sur ce rail 52, en continu, au travers de la colonne 28, par des moyens non représentés. Ces objets 48 traversent ainsi en continu successivement les lits fluidisés supportés par les grilles 34, 35 et 36 et subissent ainsi, au cours de leur déplacement, des traitements thermiques successifs -et différents. Les largeurs des enceintes 31, 32 et 33 qui sont différentes dans l'exemple représenté, déterminent les durées de séjour des objets 48 dans les lits fluidisés successifs. L'installation selon la Figure 7 est particulièrement adaptée à la trempe en continu de plaques de verre. Dans cet exemple d'application, la température du lit fluidisé contenu dans l'enceinte 31 peut être égale à 650" C environ, celle du lit fluidisé contenu dans l'enceinte 32 égale à 350" C etcelle du lit fluidisé contenu dans l'enceinte 33 égale à 20" C , pour permettre le refroidissement des plaques de verre. Une telle installation permet d'obtenir des échanges thermiques avec un rendement très élevé, ce qui est très avantageux, notamment dans le cas de plaques de verre de forte épaisseur, de sorte que l'on peut accroître considérablement les cadences de traitement par rapport aux installations de traitement du verre connues. Elle permet également la trempe de plaques très minces, ce qui est pratiquement impossible avec les techniques actuelles. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, dans le cas de la réalisation des figures i à 5, les conduits 12 d'alimentation des éjecteurs de gaz .10 peuvent autre disposés à l'extérieur de la colonne 1, les éjecteurs tO débouchant bien entendu à l'intérieur de cette colonne. Les fentes t6 peuvent être remplacées par des rangées d'éjecteurs analogues à celles des éjecteurs 10. L'invention peut également s'appliquer à l'introduction dans les lits fluidisés industriels d'objets quelconques destinés au nettoyage de ces lits sans être obligé de les arrêter ou de les ralentir. REVENDICATIONS 1. Procédé pour introduire des objets dans un lit fluidisé de particules maintenues à l'état fluidisé dans une colonne au moyen d'un courant gazeux ascendant de fluidisation, caractérisé en ce que l'on défluidise le lit de particules, au moins dans une zone adjacente à la paroi latérale de la colonne, et en ce que l'on introduit les objets dans la colonne par une ouverture ménagée dans la paroi latérale de cette colonne adjacente à la zone défluidisée. 2. Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'on défluidise le lit de particules en déviant le courant gazeux ascendant de fluidisation vers l'intérieur de la colonne, dans une direction opposée à l'ouverture d'introduction des objets. 3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que l'on dévie le courant gazeux de fluidisation au moyen d'un rideau gazeux formé à l'intérieur de la colonne et en regard de l'ouverture d'introduction des objets, ce rideau gazeux étant oblique par rapport à la direction du courant gazeux de fluidisation. 4. Installation pour introduire des objets dans un. lit fluidisé de particules maintenues à l'état fluidisé dans une colonne au moyen d'un courant gazeux de fluidisation1 caractérisée en ce qu'elle comprend une ouverture d'introduction des objets ménagée dans la paroi latérale de la colonne et des moyens pour dévier le courant ascendant gazeux de fluidisation vers l'intérieur de la colonne, dans une direction s'écartant de l'ouverture précitée. 5. Installation conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits moyens comprennent au moins une rangée d'éjecteurs de gaz formant à l'intérieur de la colonne et en regard de l'ouverture d'introduction des objets1 un rideau gazeux oblique par rapport à la direction du courant gazeux de fluidisation. 6. Installation conforme à la revendication 5, carac térisée en ce que lesdits moyens comprennent deux rangées d'éjecteurs de gaz dirigés l'un vers l'autre et situés sensiblement dans un même plan. 7. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que la projection du rideau gazeux sur la paroi latérale de la colonne couvre au moins l'ou- verture d'introduction des objets. 8. Installation conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la ou les rangées d'éjecteurs sont reliées à une prise de gaz située sous le lit fluidisé~. 9 Installation conforme à l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour créer au-dessus de la ou des rangées d'éjecteurs de gaz, un second rideau gazeux sensiblement parallèle à celui réalisé par les éjecteurs gazeux précités. 10. Installation pour le traitement thermique d'objets, comprenant une colonne contenant un lit de particules maintenu à l'état fluidisé au moyen d'un courant gazeux ascendant, caractérisée en ce qu'elle comprend un compartiment en saillie par rapport à la paroi latérale de la colonne, ce compartiment communiquant avec l'intérieur de la colonne, et étant disposé en regard du lit fluidisé, la paroi de ce compartiment opposée à la colonne présentant une ouverture pour introduire les objets dans le lit flui disé. 11. Installation conforme à la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend un second compartiment situé à l'opposé du premier compartiment par rapport à la colonne, ce second compartiment comportant une ouverture d'évacuation des objets. 12. Installation conforme à la revendication 11, caractérisée en ce que la colonne est séparée par plusieurs cloisons verticales définissant entre elles plusieurs enceintes enfermant des lits fluidisés portés à des températures différentes par des courants gazeux de fluidisation distincts, ces cloisons verticales présentant des ouvertures alignées avec les ouvertures d'introduc tion et d'évacuation des objets, ménagées dans les deux compartiments situés sur les côtés de la colonne, des moyens étant, en outre, prévus pour déplacer les objets en continu entre l'ouverture d'introduction et l'ouverture d'évacuation en passant par les ouvertures ménagées dans les cloisons verticales. 13. Application de l'installation conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 12, au traitement thermique d'objets divers.