Brevet FR2476709A1 — publié le 19810828

La demande de brevet 78.24079 montre que les causes polluantes que sont deune part le faible reste de fines poussières et d'autre part les vapeurs bleues de distillation du bitume, peuvent être ef f icacement diminuées, respectivement arrêtées, en les maintenant dans un circuit fermé, par les dispositions d'une centrale de production d'enrobées bitumineux dans laquelle deslx tambours-sécheurs enrobeurs sont superposés et où les minéraux non préchauffés et non séchés sont admis dans le tambour supérieur au mileu des gaz chauds provenant du tambour inférieur qui porte le bruleur. Une analyse plus poussée de ce qui se passe dans un tambour sécheur-enrobeur conduit aux perfectionnements et procédés,objets de la présente demande de brevet. Les figures 1 et 2 de la planche I-4 montrent des coupes transversales de tambours-sècheurs-enrobeurs avec 8 éléments releveurs et malaxeurs, numérotés de 1 à 8 dans la figure 1 et montrant une disposition en quinconce dans la figure 2 En vue de repartir sur tout son profil en travers les matières qui évoluent dans le tambour pour en former un voile le plus uniforme possible, on essaie actuellement de donner à ces éléments des formes de plus en plus élaborées, allant de la cornière à l'arc de cercle, voire aux profils variables tout le long du tambour. Beaucoup de ces formes se tapisseront à l'usage dune fine masse de matières et de ce fait évolueront tous vers une forme d'élément à profil droit.Ainsi avons-nous fondé le raisonnement qui suit sur une forme d1élément releveur droit ayant pourtant une inclinaison favorable à un relevage de matières dont la chute est prévue le plus loin possible dans la paroi cylindrique descendante du tambour. Le raisonnement resterait d'ailleurs le même pour ntim- porte quelle forme choisie de l'élément releveur. La matière remuée et transportée par le tambour tombe continuellement dans son fond. Elle est supposée, pour fixer les idées, remplir complètement et constamment l'alvéole qui occupe la place 1-2 et partiellement l'alvéole qui occupe la place 1-8, ce qui apparait dans la figure 1 de la planche 1-4 Examinons le cas ou , au cours de l'exploitation, l'alvéole 1-2 remonte à la place 2-3. La matière va tomber des qu'une ligne de rupture a-b, figurée sur le dessin par une droite a-b passant par le centre du tambour, droite ayant une certaine inclinaison sur la verticale, va être atteinte. Traçons la parallèle à cette ligne de rupture par le sommet du releveur 2.On découpe ainsi dans la matière qui remplissait l'alvéole en position 1-2 une portion de matière 9 qui est tombée vers le fond du tambour pendant que l'alvéole 1-2 est allé occuper la position 2-3. Il reste la matière 10 figurée sur fond pointillé qui évolue de la position 2-3 à la position 3-4. En reportant la surface représentative de 10 dans l'alvéole 3-4 on constate, en traçant la ligne de rupture parallèle à a-b par le bout du releveur 3, que pendant la remontée de l'alvéole de la position 2-3 en position 3-4, le volume 11 de matière aura glissé en arrière et lorsque 3 est arrivé en 4 il reste un volume 12 dont la partie 13 est appelée à tomber au fond du tambour lorsque l'alvéole 3-4 ira occuper la position 4-5 et ainsi de suite.Le volume 15 étant tombé lors du parcours de 4-5 en 5-6, il ne reste plus que le petit volume 1.6 au sommet du tambour dont la chute sera consommée en position 17, avant que 5 aura occupé la position 6. L'effet dynamique de la rotation du tambour qui fait que la chute de la matière se fait non pas exactement à la verticale mais suivant une parabole peu prononcée pourra être négligé dans ce raisonnement. Il ressort de cette analyse qu'une répartition uniforme, même approchée, sur la section transversale du tambour n'est pas possible avec seulement l'aide des éléments releveurs, quelle que soit la forme qu'on leur donne. I1 y aura toujours une forte concentration dans la zone d'entraSnement montante, une moyenne concentration dans la zone médiane et une concentration très faible, quasiment nulle, dans la zone descendante du tambour de la matière à sécher et à enrober. Or la formation de poussières entrainables par le courant des gaz chauds est, comme dit au brevet 78.24079, essentiellement conditionnée par le rapport E/B - proportion eau proportion de bitume pendant la durée du réchauffement séchant de la matière évoluant dans le tambour. Tant que ce rapport reste favorable, c'est-à-dire tant qu'il y a de l'humidité qui se maintient jusqu! la fluidification du bitume, il n'y aura pas de poussière volante dans une masse homogènement chauffée. Si l'eau s'évapore plus vite que le bitume n'arrive à fondre, la poussière commence à voler. Une première assurance contre le vol de poussière consiste donc à garder ce rapport E/B autour de son optimum par les moyens indiqués au brevet 78.24079. Mais du fait de cette zone pratiquement vide de matières que nous avons mise en évidence plus haut, les gaz chauds vont s'y engouffrer, pour ainsi dire en court-circuit vers la cheminée, non sans entraîner marginalement les fines que contient le rideau peu dense dans cette partie descendante du tambour, fines qui de ce fait ont tendance à sécher plus vite, donc à être en traînées plus facilement que les poussières enfermées dans le gros des matériaux concentrés dans la zone montante du tambour. Par suite de cette répartition inégale de matières dans le profil en travers du tambour et le courant marginal plus rapide d'une grande masse de gaz il peut y avoir un peu de poussière entraînée malgré un rapport E/B favorable. Un autre moyen de réduire la poussière et auquel tous les constructeurs aspirent, consiste à former ce rideau de matériaux bitumineux uniformément réparti sur le profil en travers du tambour qui, si le bitume est suffisamment ramolli, est capable d' accrocher et de fixer les poussières. Nous avons démontré plus haut que par le seul moyen délé- ments releveurs et malaxeurs on n'y parvient pas. La présente invention a pour but, précisément, de fournir ces moyens et la maniere de procéder. Il ressort du diagramme de l'évolution des matériaux dans une section transversale d'un tambour-sécheur-enrobeur, fig. 1 planche 1-4, qu'une forte one de concentration de ces matériaux existe dans la région des releveurs en position 2 à 4 et qu'une concentration avoisinzant O existe autour des releveurs 5-6-7 à 8 où les gaz sont en court-circuit par rapport à la matière qu'ils sont appeles à réchauffer et à enrober. Leur libre accès à la cheminée fait perdre une quantité considérable dsénergie et peut obliger à un minidepoussierage. En tirant les enseignements des analyses précédentes on peut procéder de la manière suivante et concevoir les aménagements dont la description suit: Par les plaques 18 et 19, en forme de segments de cercle, le tambour supérieur est aveugle partiellement à ses deux bouts, en sorte que les gaz chauds venant du tambour inférieur soient d'abord déviés sur les matériaux évoluant dans la zone opposée du tambour où les matériaux sont plus concentrés. Trouvant leur issue habituelle fermée à l'autre bout du tambour, le courtcircuit est évité et il se forme une stagnation de gaz avec remous retournant dans la zone dense des matières à enrober et à sécher, ce qui est favorable à une transmission de la chaleur sur les matériaux et peu favorable à la formation et à l'entrant nement de poussières. Si cet arrangement ne suffit pas à ramener les émissions de poussière à des taux officiellement admis, il reste toujours le moyen de précipitation par l'eau prévu au brevet 78.24079, à savoir: le minidépoussièrage humide 32 prévu dans la cheminée et dont la boue formée est absorbée sans problème par l'enrobé entrant dans le tambour inférieur. Comme moyen également nouveau, le moulinet 21, à Tritesse de rotation variable et règlable, installé comme il ressort des dessins des planches I-4 et II-4, vers la sortie du tambour superieur, permet de puiser dans la zone du tambour riche en ma tières retombantes pour les projeter dans la zone pauvre, et cec ~ seulement dans les derniers mètres du tambour, là où les agrégats sont déjà en enrobage avancé et donc capables d'encoller d'éve- tuelles poussières volantes. C'est le cas aux environs de 800C pour ces matériaux prébitumés non séchés. Comme l'accumulation unilatérale des matériaux se produit également dans le tambour inférieur, du côté montant7 le brûlez: peut être décents et la flamme dirigée au centre de gravité e cette accumulation, tout en plaçant ledit brûleur 23 plus en arriere pour permettre à la flamme de se détendre avant d' arriv:-r sur les matériaux évoluant dans le tambour. En isolant le tube d'amenée 22 prolongeant le brûleur, la perte dVénergie devient négligeable.Suivant que la nécessité se fait sentir, il est égale- ment possible, comme pour le tambour supérieur, d'aveugler partiellement le tambour inférieur, du côté où les gaz sortent pour remonter vers le tambour supérieur, en sorte que les gaz du brûleur 23 qui sont dirigés sur le gros des matériaux, s'ils étaient porteurs de fines, se heurtent à ce déflecteur décentré 20 et perdent leur élan. Ces trois perfectionnements: déflecteurs fixes en segments de cercle 18, 19, 20, moulinet de rejet de l'enrobé dans la zone de court-circuit 21, desaxement et mise en arrière du brûleur 23, 22, appliqués à un tambour-secheur-enrobeur simple et non plus aux deux tambours superposés seulement, sont susceptibles d'en améliorer les performances au point de pouvoir fonctionner valablement et efficacement, tendant vers une émission de poussière négligeable susceptible de rentrer dans les normes admises. Mais ce simple tambour n'aura pas les autres avantages que procure le systeme des tambours superposés qui sont: l'élimination des vapeurs bleues par le refroidissement apporté par les maté rivaux froids entrant dans les gaz porteurs de ces vapeurs; recyclage dans le tambour inférieur de la petite quantité de boue éventuellement produite. La planche IV-4 rend compte de ces dispositifs adaptés au tambour-secheur-enrobeur simple pour lequel nous demandons également la protection du brevet. Quant à la centrale à double tambour, elle ne nécessite plus le transport d'un dépoussièreur ni le transport périodique de boues à évacuer écologiquement. Par contre il faut transporter un deuxième tambour et il faut assembler les deux tambours sur le chantier. Pour un poste mobile ces opérations sont possibles sans faire appel à des moyens de manutention lourds, de la maniere montrée par le dessin 111-4. Le tambour inférieur 32 vient tout monte sur son moyen de transport à l'endroit du chantier prévu pour l'assemblage.Une rampe adéquate 33 facile à prévoir par les engins de chantier de l'entrepreneur, aura été préparée pour l'arrivée du tambour supérieur 3A qu'on glissera sur le tambour inférieur 32 par les aménagements simples prévus à cet effet et consistantss en les glissières 35 et deux raccords boulonnés 36 et 37. D'autre part un calcul simple révèle rend que l'on a intérêt à faire séjourner les matériaux à enrober plus longtemps dans le tambour supérieur que dans le tambour inférieur, beaucoup plus chaud. Par la combinaison des moyens: pente faible du tambour supérieur et pente plus forte pour le tambour inférieur dans une fourchette d'environ 1 : 3 et la possibilité de varier la vitesse de rotation des tambours, on peut créer les meilleures conditions d'exploitation avec adaptation souple aux conditions mEtForolo- gigues du moment. Mais une fois les pentes des tambours choisies il ne reste plus que le moyen de modifier leur vitesse de rotation pour varier le temps de séjour des matériaux.Une fois décidé que les tambours superposés doivent fonctionner sur un seul moteur avec un essieu commun prolongé par un raccord Cardan, on n'aura plus d'influence sur la durée de séjour des matières dans les deux tambours. Par contre si les deux tambours ont chacun leur moteur d'entrainement, toutes les combinaisons sont possibles. Une bonne disposition consiste à tabler sur un temps de séjour des matériaux dans le tambour supérieur de 4 à 6 minutes et sur un temps de séjour dans le tambour inférieur de 1 à 3 minutes. Ainsi les matériaux ne sont plus surchauffés dans le tambour inférieur qui comporte le brûleur et les gaz bien détendus opèrent dans le tambour supérieur le temps qu'il faut pour arriver à chauffer les agrégats vers 100 à 2000C et au minimum à 8O0C. Les larges dimensions intérieures des tambours, de la cheminée ainsi que des pièces de raccordement permettent de se passer d'un accélérateur des gaz. Ainsi les températures de 400 à 2200C à prévoir dans le tambour supérieur avec une vitesse modérée du flux laissent prévoir une utilisation maximale des calories dispensées par le brûleur.A remarquer que toute la surface intérieure des tambours ainsi aménagés reste disponible pour le malaxage proprement dit, ce qui autorise pour le choix des tambours de faibles longueurs, à peine supérieures à la moitié de la longueur d'un tambour simple de même rendement. Une autre opportunité se présente dans la vaste pièce de raccordement 27 qui relie le tambour inférieur au tambour supérieur. En effet, en vue des normes de pollution toujours plus sévères qu'on impose aux entreprises, il est bon de prévoir des possibilités supplémentaires pour faire face. Cette opportunité consiste à prévoir le filtre 28 représenté sur la planche II-4 dont l'emplacement et les possibilités de montage doivent être intégrés lors de la construction de la centrale.La matière absorbante pour les vapeurs de bitume est supposée etre granuleuse dont les morceaux sont retenus par un grillage qui est formé par deux rangées de lamelles ou de barres métalliques 29, réparties dans un plan incliné sur la largeur de la pièce de raccordement 27 des deux tambours, de telle sorte que les gaz remontant du tambour inférieur dans le tambour supérieur, soient obligés de passer ce filtre. Comme figurées sur le dessin les barres centrales de ce filtre sont disposées en raccordement elliptique vers le fond du tambour, sans le toucher, de sorte que les granules filtrantes s'usent sur ce fond par la rotation du tambour, ce qui, s'il s'agit par exemple de charbon actif d'une certaine dureté, introduit sans inconvénient dans l'enrobe une quantité minime de charbon ou d'autre absorbant granuleux adé- quat. I1 suffit de réapprovisionner le silo 31 prévu à cet effet en granules absorbantes 30 pour réduire au minimum les sujétions de démontage, périodiquement nécessaires pour ce genre de filtres. Ce type de filtre se vide très lentement par usure des granules absorbantes en se renouvelant par le haut à partir des silos 31. Les barres 29 sont amovibles et permettent, en cas de nécessité, une vidange rapide du filtre par le goulot d'écoulement 38 de l'enrobé En résumé, l'invention consiste en l'amélioration des performances des centrales d'enrobage bitumineux sans production de poussière qui fonctionnent déjà avec une émissionréduite tolérée il y a une dizaine d'années de l'ordre de 300 mg/Nm3 sans le be- soin d'appareils de dépoussièrage. Mais aujourd'hui cela ne suffit plus .Les normes toujours plus sévères exigent maintenant 150 mg, voire-meme 50 mg m3 d'émission de poussière à ne pas dépas ser. De plus on critique pour ces installations la coloration bleue la plupart du temps accidentelle des fumées qui sortent de la cheminée, alors qu'on passe l'éponge su le même phénomène qui peut se produire presqu'à niveau du sol dans les centrales d' enrobage conventionnelles au moment et après l'addition du bi tume chaud sur les agrégats non prébitumés mais préséchés et préchauffés. Les améliorations ci dessus décrites concernant deux tambours superposés sont applicables, jusque une certaine mesure, a une centrale à tambour unique qui fonctionne en unité de sécheur-enrobeur, représente par la planche IV do Le fait de ramener le brûleur 39 en arrière, comme montré par la figure 1 de la planche IV-4, brûleur dont la flamme débi- te dans un large tube 40 bien isolé, évite déjà le coûteux amé- nageraient intérieur du tambour qu'on estime nécessaire pour pro téger les agrégats de la flamme. L'espace correspondant est gagné sur la longueur du tambour au profit de la zone de malaxage. En plus, le ddsaxement du brûleur, montré par la figure 2 de la planche IV-4 permet de diriger les gaz chauds sur les materiaux qui sont concentrés dans la zone montante du tambour, rend possible l'admission des agrégats bitumés dans le tambour à côté du tube 40, par la goulotte 46, agrégats qui peuvent immédiatement être repris par les éléments releveurs 41 du tambour dont l'intérieur est très simplifié et dont les capacités de séchage, de malaxage et d'enrobage peuvent être utilisées au maximum sur toute la longueur du tambour.Les gaz qui chemineraient preferentiellement lelong de la zone pauvre ou complètement démunie d'agrégats trouvent leur issue trop directe vers la cheminee partiellement bouchée par la tôle en segment de cercle 42 de la figure 3, formant une espèce de déflecteur décentré capable de maintenir mieux les gaz dans la zone du tambour où les agrégats sont le plus concentrés et où la transmission de la chaleur doit se faire au maximum. A environ 1 à 2 m avant la sortie de l'enrobé du tambour, l'enrobé est partiellement repris par le moulinet 43 qui, monté dans la zone montante du tambour comme montré par la figure 2 de la planche IV-4, reprend une partie des agrégats pour les lancer vers le haut et surtout dans la zone descendante du tambour en vue de former ce rideau idéal, uniforme et bitumineux, capable d'adsorber les restes de poussière volante. La bonne formation de ce rideau est fonction de la forme qu'on donne aux ailes 45 du moulinet et de la vitesse de rotation du moulinet 43, commandé par un moteur 44 à vitesse variable. R E V E N D I C A T I O-N S 1) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, caractérisés par des perfectionnements concernant la production, l'acheminement et le filtrage des gaz chauds dans des centrales à deux tambours superposés et partiellement applicables aux tambours-sécheurs-enrobeurs simples. 2) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés,bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 1, caractérisés par la réalisation, à partir d'une température d'environ 88se, d'un voile de granulats bitumés, suffisamment bien réparti dans le prof en travers des derniers mètres du parcours des granulats dans le tambour supé- rieur du système d'enrobage à deux tambours superposés et dans les derniers mètres du tambour simple, par un dispositif à moulinet, capable de reprendre dans la zone montante des tambours une partie des agrégats en enrobage avancé pour les projeter en voile aussi uniforme que possible dans la zone descendante des tambours. 3) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussieres et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 2, caractérisés en ce que les valettes du moulinet, par leur forme et leur disposition non jointive, sont aptes à laisser passer épi chute libre la part de l'enrobé ndces- saire à l'endroit du moulinet pour constituer le voile le plus uniforme possible tout en donnant à la projection des agrégats une répartition judicieuse dans l'autre moitié du tambour avec l'aide d'un moteur à vitesse variable, réglable. 43 Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 1, caractérisés par un desaxement du brûleur qui est écarté du centre du tambour vers sa zone montante où la concentration des agrégats est la plus grande, en même temps qu'il est placé à environ 2 m en arrière, débitant sa flamme dans un tube réfractaire ou métallique bien isolé contre la déperdition de chaleur ayant un diamètre tel que la flamme puisse se détendre et s'éteindre, si possible, avant d'entrer dans le tambour. 5) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 4, caractérisés en ce que le désaxement et le retrait en arrière du brûleur, permettent l'approvisionnement par son haut, du tambour simple, à l'aide d'une goulotte qui évite le tube à flamme et qui verse les agrégats prébitumés directement dans l'entrée du tambour, augmentant ainsi la longueur du malaxage. 6) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 1, caractérisés en ce que d'une part les alvéoles circulaires dans lesquelles le tambour supérieur tourne dans le système à deux tambours superposés, seront munis de tôles en forme de segments de cercle qui aveuglent partiellement le tambour à ses deux extrémités, sur environ un tiers de son diamètre, au droit de la paroi descendante du tambour, en vue d'empêcher les gaz chauds de passer en court-circuit dans la cheminée et d'autre part l'alvéole circulaire dans laquelle tourne le tambour inférieur, valable aussi pour la centrale à tambour unique, recevront le même dispositif en guise de déflecteur desaxé pour empêcher la sortie facile des gaz chauds, éventuellement porteurs de poussières. 7) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux & chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 6, caractérisés en ce que le dispositif d'aveuglement partiel prévu pour le tambour inférieur du système à deux tambours superposés, reste optionnel et n'est pas une caractéristique obligatoire de l'invention. 8) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 1, caractérisés en ce que dans le système à deux tambours superposés une possibilité supplémentaire de filtrage des gaz est prévue dans la pièce de raccordement des deux tambours, aménagement dont il est bon de tenir compte lors de la construction de la centrale et consistant en des barres ou lamelles amovibles, posées obliquement dans les échancrures et ouvertures prévues pour elles et formant un barrage sur toute la largeur de la pièce de raccordement des deux tambours, pouvant être approvisionné par le haut à l'aide de deux silos placés de part et d'autre de la bande d'admission des granulats dans le tambour supérieur, étant entendu que la matière absorbante du filtre est débitée en granules de grosseur telle que par 18écar- tement judicieux choisi des barres on puisse les retenir, en prévoyant aussi la possibilité de faire pénétrer les lamelles centrales dans le fond du tambour sans le toucher, en sorte que la rotation du tambour provoque l'usure lente de la matière absorbante, ce qui crée la possibilite d'un filtre qui pourrait rester en place d'une manière permanente, tout en pouvant être vide rapidement, en cas de besoin, par le goulot de sortie de l'enrobé, en retirant quelques lamelles. 9) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication 1, caractérisés en ce que dans la version mobile de la centrale d'enrobage à tambours superposés, le tambour inférieur est transporté sur le chantier en montage définitif sur son moyen de transport qui reste intégré à la centrale et où il recevra, par l'intermédiaire d'un moyen de transport clas- sique à châssis surbaissé, le tambour supérieur à partir d'un remblai prévu à cet effet, par glissement du tambour supérieur sur le tambour inferieur au moyens des poutres aménagées en glissières sur le tambour inférieur suivant la pente adéquate, poutres faisant partie de l'ossature générale du tambour infe- rieur, en sorte que les découpages entre les parties fixes reliant les tambours soient amenés en coincidence pour être bou lonnées. 10) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud, à partir de granulats non séchés, secs ou mouillés, bitumés à froid, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs de bitume nuisibles dans les tambours, selon la revendication l,caractérisés par le fait que le tambour supérieur aura une pente plus faible que le tambour inférieur, en vue d'y faire séjourner plus longtemps la matière à enrober, soit environ deux à trois fois plus longtemps.