Brevet FR2485056A2 — publié le 19811224

FR 2485056 A2 19811224 FR 7924572 A 19790927 Par le brevet 1.516830 du 2/12/1966 nous avons montré qu'un tambour-secheur du commerce, tel qu'il sert dans l'enrobage bitumineux à chaud conventionnel avec séchage intégral des granulats pierreux et leur chauffage aux environs de 160 C, peut servir tel que, en continu, comme tambour-sécheur-malaxeur lorsqu'on ajoute le bitume dans le tambour. Un tambour de ce genre fut employé en régie municipale par la Ville de Strasbourg, sans interruption, de 1966 & 1970, & raison d'une production annuelle d'environ 10.000 tonnesd'enrobés bitumineux. Cela veut dire que les granulats froids recevaient la dose de bitume au point haut du tambour qui malaxait et enrobait progressivement ce mélange grossier au départ, en 19acheminant vers la sortie du tambour où se trouvait le brtleur. Ce nouveau procédé fonctionnait par conséquent dans le même sens que le système d'enrobage conventionnel par acheminement malaxant et chauffant des matériaux pierreux, ici avec en plus le bitume, vers la flamme du brûleur, c'est-à-dire & contre-courant. Les résultats furent tels que rapidementl'industriese saisissait du procédé, mais en malaxant et séchant en courants paralldles, donc avec le brûleur placé au point haut du tambour. Cette façon de faire avait pour but principal de mieux faire accepter ce procédé révolutionnaire par les observateurs int6- ressés. Car le fait de projeter la flamme sur un produit qui con tient du bitume était, et l'est souvent encore, selon beaucoup d'hommes de part, inconcevable. Il était même longtemps question que cette façon de faire devait avoir un effet oxydant sur le bitume. Les bons résultats obtenus en contre-courant se sont con firmés en courant parallèle dont témoignent les nombreux résultats d'essais de laboratoires nationaux et internationaux, constatant sans équivoque la bonne qualité des enrobés ainsi obtenus. Malgre cela,cette méfiance devant l'impact de la flamme sur unproduit bitumineux est restée vivace et a suscité beaucoup de constructions inutiles avec souvent l'intention non avouée de faire autre chose, c'est-à-dire de sortir du procédé basé sur le brevet français 1.516830, mais en vain, car dans un tambour, au moment de verser le bitume sur les granulats y évoluant, que ce soit & son début ou loin en son intérieur, il y a toujours un reste d'eau non évaporée, ce qui revient à une contrefaçon par rapport & une des caractéristiques fondamentales de 1'invention 1.516830. L'intérêt du procédé en soi est démultiplié du fait que sa pratique a prouvé que la production de poussière, comparée au procédé d'enrobage & chaud conventionnel est plus que 100 fois moindre et, en cas d'un bon rapport du taux de l'humidité des E granulats au taux de bitume B, la formation de poussières volants est théoriquement impossible. Elle devient, dans la pratique actuelle, dans le pire des cas, voisine de 500 mg Nm3 et souvent moins de 300 mg, suivant les données météorologiques du moment et suivant l'imperfection des centrales d'enrobage à tambours sécheur-malaxeur à courant parallèle. 0r.ce qui était tolérable il y a une dizaine d'années encore ne l'est plus aujourd'hui. Les avantages très superieursdu procédé de l'invention 1.516830, capable de non-production de poussière, & la fois sur le plan des investissements et des frais d'exploitation qui sont faibles par rapport à ceux inhérants au procédé d'enrobage con ventionnel, en plus l'opportunité de faire des économies d'éner- gie, ont fait naître des recherches tendant, par des dispositifs de dépoussiérage souvent extérieurs au tambour, à réduire ce petit reste de poussière jusqu'aux taux admissibles qui sont aujourd'hui, dans certains cas, de 150 mg Nm3 et pour d'autres emplacements de 75 mg Nm3, voire 50 mg Nm3.Certaines normes éxigent également l'épuration des gaz de combustion des vapeurs donnant une coloration aux fumées évacuées par la cheminée. La présente invention a pour but d'en fournir les moyens par des dispositifs incorporés dans la centrale, donc sans appareils de dépoussiérage extérieurs. Ces moyens sont grandement favorisés par le retour au tambour à contre-courant. Ils font suite à une réflexion menée en vue améliorer les performances du procédé & courant parallèle prati qué en tambour-sécheur-malaxeur qui a abouti au système Ce deux tambours superposés des brevets 78.24079 et 79.21118 a la suite d'une analyse des phénomènes de malaxage et de réchauffage des matériaux évoluant dans un tambour rotatif. Pour mémoire il est utile de se reporter & ce sujet à la planche IV-1 du brevet 79.21118 et & la description correspondante.De cette étude il résultait que l'enrobage en tambour-sécheur-malaxeur à courant parallèle pouvait être amelioré soit en le pratiquant en deux tambours superposés soit en tambour unique, en faisant arriver la flamme du brûleur par un gros tuyau bien isolé dans le tambour inférieur où elle débouche quasi éteinte et en projetant la ma tière en cours d'enrobage en voile bien réparti dans le profil en travers du tambour.Le fruit ae ces réflexions appliqué au tambour unique & courant parallèle a donné lieu aux dessins de la planche IV-4 du brevet 79.21118 qui narque un pas en-avant dans le per- fectionnement du procédé lorsqu'il est pratiqué en courant parallè- le, mais qui n'assure pas une résorption suffisante des vapeurs de distillation du bitume. Or il a été prouvé qu'une masse suffisante de materiaux pierreux humides, traversés par les gaz chauds, en l'occurence ceux qui circulent dans un tambour-sécheur-malaxeur, sont capables de retenir efficacement, à la fois les poussières volantes et les vapeurs de distillation et autres impuretés qu'ils contiennent. Cette circonstance est éminemment favorable au tambour à contrecourant, comme montré par les figures 1, 2 et 3 de la planche I--l qui accompagne la présente description. Les matériaux pierreux humides arrivent par la bande 1 et reçoivent en continu leur dose de bitume en 2 avec éventuellement un peu d'eau d'humidification en 20.Ces matériaux glissent dans le tambour par la goulotte 3 où ils sont repris la fois par les aubes 4 du tambour et, d'une manière connue par le brevet 79.21118, par le moulinet 5 d-t le rôle est de former, a l'aide des matériaux pierreux prébitumés, un voile aussi fermé que possible sur une profondeur du tambour aussi grande que techniquement réalisable, voile situé a son ex trémite de sortie des gaz dans la cheminée 6.Le déroulement des opérations est le suivant: Les matériaux pierreux froids, grossièrement, mais exactement dosés en bitume selon la formule en cours de fabrication, entrent dans la partie la moins chaude du tambour où ils sont mis en voile fermé en se réchauffant progressivement par avancement vers la source de chaleur i. Le voile est traversé par le courant des gaz chauds éventuellement porteurs de poussières et de distillats du bitume qu'il retient et un gaz épuré entre dans la cheminée. I1 est à remarquer que dans les conditions de température dans lesquelles se trouve le voile il ne peut plus se former a son endroit des vapeurs de bitume & adsorber, ces vapeurs ne pouvant évidemment que provenir de la zone plus chaude du tambour qui se trouve près de la source de chaleur. Au cas où un peu de poussière passerait quand-même elle peut encore être réduite par un mini-dépoussièreur humide placé dans la cheminée. Ainsi les normes de pureté pourront être atteintes. Pour une épuration plus rigoureuse des gaz à évacuer dans l'environnement, les figures 4 et 5 de la planche 1-1 illustrent une solution-basée sur la capacité de retenue d'un filtre de ruisellement, connu en Allemagne sous le nom de "Rieselfilter", destiné surtout au séchage des grains et dont le principe a été décrit en 1935 par le professeur KOENIGER dans le numéro du 10/4/ 1935 de la "Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure".Ce principe connu, associé au tambour-sécheur-malaxeur & côntre- courant, suivantes dispositions de l'invention, permet d'offrir aux gaz à épurer la surface d'une grande masse de matériaux pierreux puisés dans la masse-mêrr;e des granulats introduits d'une manière continue dans le tambour, avec l'avantage d'une récupé- ration importante de calories autrement emportées par les gaz & épurer ayant ddj franchis le seuil de la cheminée.Les dispositions d'aménagement de ce filtre de ruisellement dans la cheminée, dans le circuit-même d'une partie des granulats qui alimentent le tambour ainsi que dans celui des gaz qui quittent le tambour, en les forçant de trayerser ce filtre, constituent un emploi nouveau du filtre de ruisellement qui peut être consi déré, en sus de son action filtrante, comme un prolongement actif du tambour, capable de préchauffer les granulats avant leur entrée dans le tambour. Par les dimensions qu'on donne & ce filtre on peut ralentir ou accélérer le mouvement descendant des granulats et faire varier l'épaisseur d la couche de ces granulats que les gaz sont obligés de traverser. Pour que les gaz puissent traverser la couche de granulats descendante du filtre il ne faut pas que celui-ci soit rempli de granulats trop denses, accusant une courbe granulométrique continue avec trop de fines qui combleraient les vides. A cet effet le squelette minéral du béton bitumineux en cours de fabrication est scindé en deux parties, d'une part le sable à partir de 2 4 mm et plus fin et d'autre part les gravillons a partir de 2 & 4 mm et plus gros. Uniquement cette dernière partie présente suffisamment de vides pour permettre aux gaz de passer sans rencontrer trop de résistance, avec quand-même une surface de 8ntact-absor- bante pour les~poussieres et adsorbante pour les vapeurs. En vue d'obtenir ces résultats le filtre de ruisellement est placé en position verticale dans la cheminée,, comme montré par les figures 4 et 5 de la planche I-1. Sa hauteur et sa largeur ainsi que sa section transversale sont choisies d'après des données issues de la pratique, ce qui donne par exemple, en moyenne, pour 12 tonnes de remplissage et une épaisseur de colonne descendante de 0,30 m env., une épuration de 15.000 Nm3 de gaz par heure, pratiquement complète par rapport aux vapeurs considérées comme nuisibles et ne contenant plus que 25 & 50 mg de poussières par Nm3 de gaz, se trouvant donc complètement dans la fourchette la plus sévère des normes. Le filtre de ruisellement 8, rempli de gravillons, barre la route aux gaz évacués par le tambour, dans son haut par la tôle 9 qui ne permet pas aux gaz de monter plus haut et dans son bas par la tôle 10, forçant les gaz à traverser suivant les flèches, les gravillons de remplissage du filtre se trouvant en lente progres- sion vers le bas. Les gaz ainsi épurés s'échappent dans la partie de la cheminée communiquant directement avec lienvironnement. Dans la pratique la bande collectrice qui défile devant les silos-doseurs de granulats collecte, pour une première mise en route de la centrale, la partie gravillonneuse de 2 à 4 mm à x ma, x étant plus grand que 2 ou 4, sur une moitié de la largeur de la bande collectrice, jusqu'd remplissage complet du filtre de ruisellement, ce qui peut représenter une quantité de 3 à plus de 15 tonnes, suivant la puissance de la centrale et le degré dO épuration auquel on aspire. Cette quantité est une constante pour une centrale donnée. Pendant ce premier remplissage de mise en route le filtre est fermé en bas par le dispositif 11.Ce premier remplissage est fait une fois pour toutes, car pour le bon fonctionne- ment de la centrale, même en cours de changement de la formule d'enrobé, le filtre de ruisellement doit toujours resté rempli, de la manière que nous verrons plus loin. Le remplissage du filtre est considéré comme acquis des que la petite antenne 12 ou tout autre moyen de détection, fixée comme ici par exemple, sur l'axe de la vis hélicolidale 19 servant à égaliser les gravillons, a pris contact avec la masse de remplissage, ce qui déclanche l'ouverture des silos-doseurs des sables. Ainsi la composante sablonneuse de la formule d'enrobé est déposée sur l'autre moitié de la bande, & côté des gravillons qui continuent & approvisionner le filtre de ruisellement. Dès que le sable arrive dans le tambour-secheur-malaxeur, le filtre de ruisellement s'ouvre en fonction des débits prerdgles que l'on connait, correspondant & celui de la bande transporteuse d'approvi sionnement en granulats.Le débit du filtre dans le tambour est commandé électroniquement par les impulsions transmises par 1' antenne 12 qui agissent sur l'ouverture inférieure 11 du filtre-, en légère fermeture dès que l'antenne perd le contact avec la surface du gravillon de remplissage et en légère ouverture dès.que l'antenne prend de nouveau contact avec la surface du gravillon. On peut imaginer d'autres formes de régulation du débit du filtre sans que cela puisse affecter le fond de l'invention. L'avantage de la bande 13 convoyant sur une moitié la partie sablonneuse et filléreuse 14 de la formule d'enrobé en cours de fabrication et sur l'autre moitié les gravillons 15 de la formule, consiste dans le fait qu'un seul et unique pesage pour les deux composants, sépares et réunis quand-même sur la bande peseuse,est nécessaire. D'oit pas plus d'investissements nécessaires que pour le procédé de tambour-sécheur-malaxeur connu.Au point de retour 16 de la bande 13 la partie sablonneuse et filléreuse est cueillie dans une gaine gui aboutit au fond du tambour en même temps que la u partie gravillon de la formule d'enrobé en cors entre dans le tambour à travers l'ouverture réglable il. Au cas oÙ la nature et la granulométrie des granulats destinés & l'enrobage se prêtent & un remplissage du filtre de ruisellement on peut prévoir un dispositif qui réunit les deux comPosants au point de retour 16 êe la bande 13. Le bitume est ajouté au point de réunion des deux granulats 14 et 15 dans le tambour par le doseur 18. Prenons le cas d'un changement de formule On sait quand il doit se produire. On connait la contenance exacte du filtre de ruisellement. On connait le débit du tambour au moment de la décision du changement de formule. Ces données permettent & la calculatrice de couper l'approvisionnement en gravillon de la formule I en déclanchant immédiatement derrière l'écoulement sur la bande du gravillon de la formule suivante II, car au fur et 9 mesure que le filtre de ruisellement se vide du gravillon de la formule I il doit continuer rester rempli avec le gravillon de la formule Il. Dès que la calculatrice constate la vidange du filtre de ruisellement de son gravillon de la formule I il coupe le sable et déclanche l'approvisionnement de la bande par le sable de la formule II en tenant compte, s'il y a lieu, des décalages. Ainsi on passe sans heurt et sans interruption d'une formule & l'autre. Ce filtre très efficace permet de se passer du moulinet de formation de voile 5, mais la combinaison des deux n' est pas incompatible et pourra être considérée comme un moyen en réserve-au cas où les normes deviennent encore plus sévères ou que l'en- comblement du filtre de ruisellement doit être réduit. R E V E N D I C A T I-O N S 1) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux & chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs & partir de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés & basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, caractérisés par le transfert des avantages acquis et constatés par le bre vet principal pour le perfectionnement des tambours-sécheurs-malaxeurs fonctionnant en courant parallèle aux tambours-sécheurs-ma- laxeurs, fonctionnant en contre-courant, permettant en sus la ré cupêration de calories prises aux gaz ayant passé dans la cheminée. 2) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux & chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs à partir de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés à basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières-et de vapeurs nuisibles, selon la re vendication 1, caractérisés par l'installation d'un moulinet connu dans son principe par le brevet principal, prévu non plus dans la zone du tambour à courant parallèle la plus chaude, mais dans celle la plus tempérée qui se trouve & l'entrée des matériaux pierreux froids du tambour à contre-courant, matériaux ayant un pouvoir absorbant à la fois pour les poussières et les vapeurs nuisibles, en vue de créer une répartition uniforme de ces matériaux naturellement filtrants dans le profil en travers du tambour et dans le but de condenser les vapeurs de bitume. 3) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs à partir de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés à basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 1, caractérisés en ce-qùe le brûleur qui se trouve du côté de l'enrobé terminé soit placé plus en arrière et injecte la chaleur de combustion à travers un tube suffisamment dimensionné pour que la flamme soit pratiquement éteinte à l'entrée du tambour sous forme de gaz chauds, ce qui évite de faire subir à l'enrobé déjà chaud, juste avant sa sortie, la chaleur rayonnante très intense de la flamme. 4) Procédé et dispositifs pour l'enrobage bitumineux à chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs à partir de granulats non séChés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumes & basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 1, caractérisés par l'installation dans la cheminée d0un filtre de ruisellement qui oblige les gaz encore relativement chauds sortant du tambour-sécheur-malaxeur & contre-courant, & le traverser en vue de capter les poussières, les vapeurs nuisibles et les calories dont ces gaz sont encore chargés. 5) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux a chaud en tambours-sêcheurs-malaxeurs & partir de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés & basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussieres et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 4, caractérisés en ce que ce filtre de ruisellement est approvisionné par une bande transporteuse peseuse qui,' lelong des silos doseurs est chargée, en séparation longitudinale, d'un côté de la bande par la composante sablonneuse et filléreuse et de l'autre côté de la bande par les granulats plus gros dont se compose le squelette minéral de la formule d'enrobé en cours de fabrication, ceci en vue d'éviter l'installation de deux bandes peseuses et pour séparer et éventuellement recomposer les deux composantes au point de retour de la bande, la composante sablonneuse et filléreuse étant, en cas de séparation maintenue, dirigée à travers un goulotte directement dans le tambour, la partie gravillon servant en principe seule au remplissage du filtre de ruisellement qui se vide dans le tambour a la cadence électroniquement règléée1 correspondant au débit de la bande dlapprovi sionnement. 6) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux a chaud en tambours-secheurs-malaxeurs & partir-de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 4, caractérisés par le fait qu'une vis hélicolidale de répartition uniforme des granulats placée sous le jet de la bande d'approvisionnement au sommet du filtre de ruisellement comporte une antenne qui tâte le talus de remplissage du filtre, antenne qui en perdant le contact avec les matériaux, transmet un signal qui déclanche une légère impulsion de fermeture de l'ou- verture d'écoulement inférieur dans le tambour, cette impulsion s'inversant lorsque l'antenne reprend contact avec les matériaux de remplissage du filtre en vue de garantir le même débit dans le tambour en gravillon que celui de la bande d'approvisionnement. 7) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux & chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs & partir de granulats non séches avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés & basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication'.1, caractérisés par le fait que cet autre filtre de ruisellement prévu au brevet 79.21118 entre les deux tambours superposés, au lieu d'être rempli de matières absorbantes spéciales pour capter les vapeurs de bitume, pourra être remplacé par un filtre de ruisellement du même type que prévu pour la présente invention, en y faisant circuler les granulats d'approvisionnement du tambour-sécheur-malaxeur supérieur. 8) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux chaud en tambours-sécheurs-maîaxeurs à partir de granulats non séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés & basse température, conçus en vue d'inhiber la production et 1' émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 1, caractérisés par le fait qu'en vue d'un meilleur rendement du filtrage ou dans le but de réduire les dimensions du filtre de ruisellement, le moulinet de répartition uniforme des matériaux dans le profil en travers du tambour soit installé conjointement avec le filtre de ruisellement. 9) Procédés et dispositifs pour l'enrobage bitumineux å chaud en tambours-sécheurs-malaxeurs partir de granulats non-séchés avant de recevoir leur dose de bitume, secs ou mouillés d'origine, bitumés à basse température, conçus en vue d'inhiber la production et l'émission de poussières et de vapeurs nuisibles, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre de ruisellement est conçu également en vue de récupérer-une grande partie des calories, autrement perdues, des gazdz combustion, calories immédiatement valorisées dans le tambour-sécheur-maiaxeur å contre-courant.