Brevet FR2461520A1 — publié le 19810206

La présente invention concerne une grille de flu- idisation de particules solides destinée notamment à tra- vailler à haute température. Pour effectuer la fluidisation de particules so- lides à haute température, il est connu d'utiliser des boi- tes à vent fermées par des grilles constituées d'une série de tubes de fluidisation verticaux noyés dans une voûte de blocs réfractaires. Ce type de grilles présente plusieurs inconvénients: elles sont sensibles aux différences de di- latation des matériaux constituants de sorte qu'elles sont difficiles à rendre étanches et que leurs interstices lais- sent toujours passer une certaine quantité d'air de fluidi- sation ou fuir une partie des particules solides que l'on cherche à fluidiser, ce qui provoque une érosion progres- sive. D'autre part, elles ne permettent pas de changer les tubes pour modifier la distribution du gaz de fluidisation en fonction du matériau à fluidiser ou lorsqu'ils sont hors d'usage. La présente invention vise à remédier à ces in- convénients. A cet effet, la présente invention a pour objet une grille de fluidisation à tubes métalliques verticaux constituée par une cuve métallique sur le fond de laquelle sont fixés des tubes,avantageusement de même longueur et de même diamètre, émergeant du fond pour déboucher à une même hauteur, laissant ainsi reposer sur le fond de la cu- ve, en dessous du niveau des orifices, une couche de parti- cules constituant un écran thermique. La grille selon la présente invention est d'une construction facile, possède une étanchéité durable à chaud comme à froid, permet de munir les tubes de fluidisation de buses d'injection de gaz faciles à remplacer et assure à celles-ci un refroidissement correct tout en procurant une isolation thermique suffisante entre le lit fluidisé et la boîte à vent et en minimisant les contraintes de dilatation grâce à la hauteur de la couche de particules solides qui 2 461520 qui ne se trouve pas entraînée par le gaz de fluidisation. Dans une forme de réalisation avantageuse de la présente invention, le support des tubes est constitué par un fond bombé normalisé, du type utilisé sur des cuves ou réservoirs de liquides tels que vins, mazout, etc... ou de gaz, fond peu coûteux à fabriquer et qui présente une bon- ne résistance mécanique aux efforts imposés en fonctionne- ment par le poids des particules non fluidisées, et lors des arrêts, par celui des particules de l'ensemble du lit fluidisé. En outre, un tel fond se comporte bien en cas d'échauffement, même non uniforme. Enfin, grâce à un emboîtement seulement partiel sur une virole métallique le raccordant à la boîte à vent, il permet d'obtenir facilement sur cette virole une étan- chéité complète et qu'il est en permanence possible de vé- rifier de l'extérieur. Les tubes métalliques de fluidisation sont avan- tageusement munis à leur extrémité supérieure d'une tête d'injection comportant des buses de fluidisation dirigées horizontalement. Une telle tête d'injection permet d'évi- ter pratiquement tout passage des particules solides en direction de la boîte à vent disposée à la partie infé- rieure. Les tubes métalliques de fluidisation peuvent ê- tre constitués notamment de deux parties réunies par un manchon, la partie inférieure étant fixée au fond de la cuve, et la tête d'injection appartenant à la partie su- périeure. Un tel agencement permet de remplacer facilement les têtes d'injection et ainsi d'adapter les tubes en fonc- tion des conditions de fonctionnement de la grille. Pour augmenter l'isolation thermique entre le lit fluidisé et la boîte à vent disposée à la partie in- férieure, il est possible de disposer, environ à mi-hauteur des tubes de fluidisation et bien entendu sous les manchons d'assemblage éventuels, une dalle de béton léger, isolant, réalisée de façon à rester sans contact avec la cuve métal- lique. Cette dalle, d'une épaisseur pouvant aller, par e- xemple de 50 à 100 mm, peut être coulée après emplissage du fond de la cuve jusqu'au niveau voulu par une première couche de particules solides. Une telle dalle améliore en outre la tenue mécanique des tubes de fluidisation. D'autres éléments, buts et avantages de la pré- sente invention apparaîtront à la lecture de la descrip- tion ci-dessous d'un exemple avantageux, fait en regard des dessins annexes. Sur ces dessins - la fig. 1 représente en coupe une grille selon la présente invention la fig. 2 est une vue de détail de la fig. 1 montrant le mode de raccordement de la grille à sa périphé- rie, et la fig. 3 est une vue en coupe agrandie d'une tête d'in- jection utilisée selon la présente invention. La grille représentée sur la fig. 1 comprend une cuve possédant un fond bombé 1 en acier réfractaire dont les bords vont en se relevant. Sur ce fond, est fixée une série de tubes également en acier réfractaire de même lon- gueur, tels que 2. Pour éviter tout risque de fuite dange- reuse pour la tenue de la grille, la partie inférieure 2a de ces tubes est dudgeonnée et soudée sur le fond 1. Ces tubes 2 comportent une partie supérieure 2b qui est rac- cordée à la partie inférieure 2a par un manchon fileté 3. A la partie supérieure de la partie 2b des tubes 2 est disposée une tête d'injection 4. Le fond 1 vient s'emboîter partiellement sur une virole 5 dont la partie inférieure est munie d'une bride 6, porteuse d'un doublage isolant 7, en béton léger, complété par un bourrage de matériau réfractaire fibreux 9. La bride inférieure 6 est elle-même assemblée sur les parois latérales 10 de la boîte à vent 11. Pour sa part, le bord supérieur de la virole 5 est soudé en 5a de fa- çon étanche et accessible sur la périphérie du fond 1. En- 246 1520 fin, à l'extrémité supérieure de celui-ci est soudée une bride 12 reliée en outre à la virole 5 par douze goussets 13. La paroi externe de la chambre de fluidisation 14 est consituée par une virole 15 dont la partie inférieure inclinée 16 repose par des pieds 17 sur un bâti consitué de poutrelles 18. La partie inférieure 16 est munie d'une bride 19 qui sert de support au matériau réfractaire 20 formant le revêtement interne de la chambre de fluidisa- tion. Cette bride 19 surplombe en partie la cuve à sa pé- riphérie et la bride 12 vient s'y assembler par des boulons tels que 21, de sorte que l'ensemble de la grille et de la boîte à vent se trouve suspendu de façon amovible sous la chambre 14. Au-dessous du niveau N des têtes 4 subsiste en permanence une couche de particules non fluidisées. Comme représenté en pointillé sur les fig. 1 et 2, une dalle 22 de béton léger peut être disposée à la par- tie inférieure 2a des tubes-2 pour améliorer l'isolation thermique entre la chambre de fluidisation 14 disposée à la partie supérieure de la cuve et la boîte-à vent 11 disposée à la partie inférieure de la cuve 1. Comme représenté à la fig. 3, la tête d'injection 4, constituant l'extrémité de la partie supérieure 2b de chaque tube 2 est munie d'une bague 23 entourant le haut de cette partie supérieure et d'une rondelle d'obturation 24 soudée à son extrémité, six trous 25 traversant horizonta- lement le tube et la bague 23 de façon à assurer un écoule- ment radial du gaz de fluidisation, empêchant ainsi la pé- nétration des particules solides fluidisées à l'intérieur des tubes de fluidisation 2. A titre d'exemple, on fait fonctionner une co- lonne du type représenté sur les dessins ayant un diamètre externe de 2,40 m, un diamètre interne de 1,50 m et com- portant 381 tubes de fluidisation 2 d'un diamètre interne de 16 mm et d'une hauteur totale de 570 mm, en injectant de l'air à 20'C dans la boîte à vent 11, à raison de 1 400 m3/heure. On l'utilise pour fluidiser du sable ayant une taille de particules moyenne de 180 microns en injectant du fuel juste au-dessus de la grille de fluidisation à rai- son de 115 kg/heure. On forme ainsi un lit fluidisé de par- ticules de sable d'une épaisseur de 1,50 m à une températu- re de 1 200 C. On constate que le fond bombé 1 de la cuve est porté seulement à 150 C pour une hauteur du lit de sable non fluidisé de 530 mm. On n'observe aucun passage du sa- ble fluidisé vers la boîte à vent 11. REVENDICATIONS 1. Grille de fluidisation destinée notamment à la fluidisation de particules solides à haute température, du type comprenant une série de tubes métalliques de flui- disation verticaux fixés sur un support, cette grille étant caractérisée en ce que le support est constitué par une cu- ve métallique sur le fond (1) de laquelle sont fixés les tubes métalliques de fluidisation (2), ces tubes émergeant du fond jusqu'à une même hauteur, suffisante pour laisser reposer sur le fond de la cuve une couche de particules constituant un écran thermique. 2. Grille suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les tubes sont de même longueur et de même diamètre. 3. Grille suivant la revendication 1, caractéri- sée en ce que les tubes sont dudgeonnés et soudés sur le fond. 4. Grille suivant la revendication 2, caractéri- sée en ce que le fond de la cuve est un fond bombé normali- sé. 5. Grille suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que les tubes métalliques de fluidisation sont munis à leur extrémité supérieure d'une tête d'injection (4) comportant des buses horizontales de fluidisation (25). 6. Grille suivant la revendication 5, caractéri- sée en ce que les tubes métalliques de fluidisation sont constitués de deux parties (2a, 2b) réunies par un manchon (3), la partie inférieure (2a) étant fixée au fond de la cuve, la tête d'injection (4) appartenant à la partie su- périeure (2b). 7. Grille suivant la revendication 3, caractéri- sée en ce que le bord supérieur du fond est muni d'une bride (12) de fixation sur les parois de la chambre de fluidisa- tion (14). 8. Grille suivant la revendication 3 caractérisée 246152C en ce que le fond est emboîté partiellement dans une viro- le métallique (5) soudée sur lui par son bord supérieur et servant ainsi à le raccorder à la boîte à vent. 9. Grille suivant la revendication 8, caractéri- sée en ce que ladite virole est porteuse d'une bride (6) de fixation des parois (10) de la boîte à vent (11). 10. Grille selon l'une quelconque des revendica- tions l à 9 caractérisée en ce qu'une dalle de béton iso- lant léger est disposée environ à mi-hauteur des tubes de fluidisation, cette dalle étant sans contact avec la cuve métallique.