Brevet FR2485952A1 — publié le 19820108

L'invention concerne un appareil pour séparer des gaz, chargés de particules, en gaz et en particules, particulièrement adapté à l'utilisation dans un procédé pour la calcination de ciment ou de particules d'alumine. Par exemple, dans le procédé de calci nation du ciment, le cyclone représenté sur la figure 1 a été largement utilisé pour séparer et chauffer des particules de matières brutes, à cause de son efficacité élevée de séparation et de sa conception simple. Néanmoins, en raison de son principe de base, le cyclone présente une perte de pression inévitablement élevée. Par exemple, dans le cas d'un niveau unique, la perte de pression est de l'ordre de 100 à 150 mm d'eau et dans le cas d'une suite de quatre niveaux, la perte de pression est de l'ordre de 400 à 600 mm d'eau. En conséquence, la consommation d'énergie des souffleries et des ventilateurs augmente. En fonctionnement, un gaz à température élevée, charge de particules, afflue par une conduite d'arrivée b, tangentiellement, dans la partie cylindrique a du cyclone, avec une vitesse d'introduction de 10 à 20 mètres par seconde.Oomme la partie cylindrique a comprend une paroi de dessus c et un tube de sortie de gaz d, le gaz est forcé de descendre en spirale, le long des parois cylindriques et coniques e et o, alors que les particules, en vertu de leur inertie, sont projetées contre elles. Après celà, le gaz remonte en spirale à l'intérieur du tourbillon creux du gaz descendant en spirale, et S'écoule par le tube de sortie de gaz d. La perte de pression à travers le cyclone a est date, en conséquence, principalement à la perte d'énergie, qui est dûe à la formation forcée de ce double vortex. En général, la perte de pression est proportionnelle au carré de la vitesse du gaz à l'entrée. Il s'en suit que, lorsque la vitesse d'entrée est extrêmenb réduite, inférieure à 10 mètres par minute, la perte de pression peut être considérablement réduite, mais le cyclone doit entre augmenté de taille en conséquence. De ce fait, ce schéma n'est pas satisfaisant dans la pratique. Tenant compte de ce qui précède, l'inven tion a pour objet un séparateur de particules, caractérisé en ce que une paroi de dessus est espacée vers le haut, séparée d'une entrée par une distance appropriée, de telle sorte qu'un espace supérieur puisse être défini entre l'entrée et la paroi de dessus, ce qui permet de réduire considérablement la perte de pression. L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un mode de réalisation recommandé décrit ci-après, et des dessins annexés, dans lesquels les figures représentent : - la figure d une vue en coupe longitudinale schématique d'un cyclone séparateur selon l'art antérieur, - la figure 2 une vue en coupe longitudinale schématique d'un mode de réalisation recommandé de l'invention, - la figure 3 une vue en coupe transversale le long de la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 une vue en coupe transversale le long de la ligne IV-IV de la figure 2, - la figure 5 un diagramme de l'appareil de calcination de ciment incorporant le séparateur de particules selon l1ixw ention, et - les figures 6 et 7 d'autres exemples de l'appareil de calcination de ciment incorporant le séparateur de particules selon l'invention. Se référant aux figures de 2 à 4, le cyclone selon l'invention comprend un corps inférieur 1, un corps intermédiaire 2 et un corps supérieur 3. Le corps inférieur 1 a la forme d'une trémie conique, et sa sortie est reliée à une décharge de-particules 4 par une vanne 9. Le corps intermédiaire 2, qui fait suite à l'extrémité supérieure du corps inférieur 1, a la forme d'un cylindre, et une conduite d'arrivée 5 est reliée à ce corps intermédiaire 2, de façon tangentielle, de telle façon que le gaz chargé de particules, soit obligé de tourbillonner. Le corps supérieur 3, qui fait suite à la partie supérieure du corps intermédiaire 2, est frustoconique. La distance ou hauteur entre l'entrée 5 et la paroi de dessus 7 du corps supérieur 3, est plus grande que le quart du diamètre intérieur du cylindre intermédiaire 2.Un tube de sortie de gaz 6 ressort à travers la paroi supérieure 7, de façon coaxiale. Dans la mesure où la section transversale du corps supérieur 3 est circulaire, le corps supérieur 3 peut être un cylindre ou la combinaison d'un cylindre et d'un ctne tronqué. Les chambres-pièges supérieures 8 s'étendent de façon tangentielle vers l'extérieur du corps supérieur 3, et de t: attenante à la paroi supérieure 7 et sont en communicatiev avec corps supérieur 5 à travers des ouvertures pratiquées latérale de ce dernier. Les particules piégées dans les chambres supérieures 8 sont évacuées à travers les décharges 10 comprenant chacune une vanne 1 1 Les particules sont chargées dans la conduite d'introduction 5, à travers une alimentation de particules 12 comportant une vanne 13. Les flèches en trait plein G indiquent 11 écoulement du gaz, et les flèches M, en pointillé, le trajet des particules (de la matière brute). Le fonctionnement du séparateur de particules de la conception ci-dessus sera décrit ci-après. Lorsque le gaz chargé de particules s'écoule à travers l'entrée 5 dans le corps intermédiaire 2, il descend en spirale ou tourbillonne, comme on peut voir sur les figures 2 et 4. Une partie du gaz avec les particules monte en spirale le long de la paroi interne du corps supérieur 3, formant un vortex libre, de sorte que les particules sont Projetées contre la paroi intérieure du corps supérieur 3 en vertu de leur inertie et de la force centrifuge qui leur est appliquée. Pendant que le gaz débarassé des particules, s'écoule par le tube de sortie de gaz 6, les particules séparées -tombent dans le c orps inférieur 1 et sont alors déchargées à travers la chute 4. Les particules qui sont encore entratnées avec le gaz montant en spirale sont projetées dans les chambres de pièges supérieures 8, en vertu des forces centrifuges qui leur sont appliquées. Les chambres-pièges supérieures 8 servent de réduc teurs. Les particules qui y sont piégées sont déchargées à travers les chutes de décharge 10, dans la chute de décharge 4. Des applications de ce séparateur de particules seront décrites ci-après, en se référant aux figures de 2 à 4, en liaison avec le procédé de eaicination de ciment. Dans le procédé représenté sur la figure 5, les séparateurs de particules A, B, C, D et E en cinq niveaux sont utilisés comme des chauffeurs de suspension dans lesquels les matières brutes de ciment sont préchauffées par les gaz de déga gement provenant d'un four rotatif. Le nombre des préchauffeurs de suspension peut être augmenté ou diminué selon le besoin. Les gaz de dégagement à température élevée déchargés du four rotatif 14, s'écoulent à travers les Préchauffeurs de suspension, dans l'ordre E, D, C, B et A et sont déchargés du préchauffeur le plus haut A, par un ventilateur de dégagement 18. Les particules de matière brute sont d'abord chargée dans une conduite reliant les préchauffeurs A et B entre eux. Les particules piégées dans les chambres-pièges supérieures et inférieures du préchauffeur A sont chargées dans une conduite reliant entre eux les préchauffeurs B et C. De cette façon, on fait circu ler les particules à travers les préchauffeurs et finalement on les charge dans le four rotatif 14 à partir du préchauffeur le plus bas E. Les particules sont calcinées, et les scories sont refroidies dans des refroidisseurs 15. Dans le procédé présenté sur la figure 6, les séparateurs de particules de A à E sont utilisés comme préchauffeurs de nouvelle suspensio:i# un four à calcination 16 avec un brûleur 17 étant untereald entre le four rotatif et le niveau inférieur B. Le fonctionnement du procédé représenté sur la figure 6 est en substance similaire à celui du procédé figure 5, sauf qu'une partie de l'air préchauffé du refroidisseur' 15, les gaz de dégagement du four rotatif 14S une partie du combustible fourni par le brûleur 17, et les matières brutes préchauffées du quatrième niveau D, sont introduits dans le four 16 et ensuite dans le dernier niveau Fi, où les gaz de dégagement sont chargés dans le quatrième niveau D, pendant que les matières brutes préchauffées sont chargées dans le four rotatif 14. Dans le procédé représenté sur la figure 7, le four 16 est éliminé, et à la place, le brûleur 17 est raccordé au dernier niveau E de façon à fournir le combustible. De ce fait, le dernier niveau E ne fonctionne pas seulement comme séparateur de particules, mais aussi comme four à calcination. Il est à noter que dans les procédés représentés sur les figures 5, 6 et 7, tous les séparateurs de particules de A à E, seuls ou en combinaison, peuvent être remplacés par un cyclone selon l'art antérieur ou autre. En résumé, selon l'invention, le séparateur de particules se compose d'un corps inférieur, d'un corps intermédiaire et d'un corps supérieur, assemblés dans cet ordre. L'arrivée se fait par une ouverture dans le corps du milieu, lequel est cylindrique, et la paroi de dessus du corps supérieur est espacée vers le haut, séparée de l'arrivée par une distance appropriée. Un tube de sortie de gaz traverse la paroi de dessus du corps supérieur, de façon coaxiale à celui-ci. Un espace approprié est défini par le corps intermédiaire ou cylindre, la #paroi de dessus du corps supérieur, et la portion du tube de sortie de gaz qui se prolonge dans le corps supérieur. Il en résulte que le gaz chargé de particules n'est pas forcé à former un vortex, qui conduit à une perte élevée de pression. En conséquence, la perte de pression à travers le séparateur de particules selon l'invention est d'environ un tiers de celle des séparateurs de poussière type cyclone, selon la technique antérieure. En outre, le séparateur de particules comporte un corps inférieur conique avec une sortie pour les particules, de sorte que la collecte des particules est pratiquement identique en rendement aux séparateurs de poussière du type cyclone selon la technique antérieure. REVENDICATIONS 1.- Séparateur de particules, caractérisé en ce qu'il est constitué par un corps inférieur, un corps intermédiaire et un corps supérieur, assemblés dans cet ordre, que le corps inférieur a la forme d'une trémie conique et comporte en son fond une sortie pour les particules recueillies, que le corps intermédiaire à une forme cylindrique et une entrée par laquelle arrive le gaz chargé de particules dans le corps intermédiaire, cette entrée étant ouverte de telle façon que le gaz chargé de particules doit se mettre à tourbillonner dans ce corps intermédiaire, que le corps supérieur comporte une paroi de dessus qui est séparée de l'entrée par une distance appropriée, qu'un tube de décharge de gaz traverse la paroi de dessus du corps supérieur, de façon coaxial à celui-ci, et que, pendant que le gaz chargé de particules monte suivant une spirale dans les corps intermédiaire et supérieur, les particules sont séparées et recueillies. 2.- Séparateur de particules selon la revendication 1, caractérisé en ce que les chambres à piéger les particules sont des prolongements du corps supérieur, adjacents ou contigus à la paroi de dessus de ce corps, et communiquent avec le corps supérieur par des ouvertures pratiquées dans la paroi périphérique de celui-ci, de sorte que les particules séparées du gaz peuvent titre piégées et recueillies dans les chambres à piéger les particules. 3.- Séparateur de particules selon la revendication 2, caractérisé en ce que les chambres à piéger les particules prolongent le corps supérieur de façon tangentielle et vers 11 extérieur.