Brevet FR2497503A1 — publié le 19820709

DISPOSIT1F DE TRANSPORT PNEUMATIQUE DE MATIèRE PULVERULENTE La presente invention concerne la mise en suspension à haute concentration d'une matière pulvérulente dans un gaz porteur et le transport pneumatique dans une conduite du mélange ainsi obtenu. Pour la mise en suspension et le transport d'une poudre dans un gaz porteur, il est connu depuis longtemps d'utiliser une vis sans fin, enfermée dans un carter, qui reçoit la matière pulvérulente par gravité et sous pression depuis un récipient en forme de trémie souvent appelé "distributeur de poudre". La vis sans fin débite à son extrémité aval la matière pulvérulente dans une chambre fermée, où sont introduits des jets de gaz porteur, par exemple d'air comprimé. Les dispositifs connus d'introduction des jets de gaz porteur derrière une vis sans fin présentent plusieurs inconvénients. Les deux plus importants sont les suivants (a) Les concentrations de matière pulvérulente par mètre cube normal de gaz porteur sont limitées. La raison en est qu'avec une concentration moyenne élevée, du fait que les concentrations locales, ponctuelles, sont loin d'être homogènes, on risque de réaliser accidentellement des bouchages de la conduite à alimenter. (b) Pour certaines matières pulvérulentes qui se colmatent facilement il arrive fréquemment que la poudre comprimée par le filet de la vis ne se désagrège pas bien à la sortie de la vis, donc à l'entrée de la chambre de mise en suspension, et que la matière se détache alors par mottes massives successives, ce qui nuit à sa bonne mise en suspension. Les deux inconvénients des dispositifs connus qui viennent d'etre mentionnés sont particulièrement marqués dans le cas de la poudre de chaux et dans celui du charbon pulvérisé. Le but de la présente invention est d'éviter les inconvénients des dispositifs connus, donc essentiellement d'assurer une bonne déagrégation de la matière à la sortie de la eis sans fin, et de réaliser de fortes concentrations de poudre dans le gaz porteur, sans risque de bouchage de la conduite à alimenter, tout en conservant les avantages bien connus de la vis sans fin, qui sont sa simplicité et sa robustesse, ainsi que sa capacité, en cours de fonctionnement, à résister à toute éventuelle contre-pression. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente, comportant un distributeur de poudre alimentant une vis sans fin, suivie d'une mise en suspension de la matière pulvérulente dans un gaz porteur, caractérisé en ce que la matière pulvérulente, à sa sortie de la vis sans fin, pénètre dans un diffuseur fermé, en forme extérieure de disque creux recevant latéralement au moins une arrivée de gaz porteur, et débouchant dans un convergent raccordé à la conduite à alimenter, ce diffuseur comportant intérieurement une pièce fixe, de révolution dont la partie centrale creuse reçoit sans discontinuité la matière pulvérulente issue de la vis sans fin, dont le profil en aval constitue avec le disque creux une chambre annulaire alimentée en gaz porteur et débouchant dans ledit convergent, et qui comporte plusieurs fentes insufflant du gaz porteur dans ladite partie centrale creuse, afin de désagréger la matière pulvérulente comprimée à sa sortie de la vis sans fin, avant quelle se trouve entraînée dans le convergent par le débit principal de gaz porteur en provenance de ladite chambre annulaire. Suivant une caractéristique particulière de l'invention, le disque creux du diffuseur est alimenté en gaz porteur par deux arrivées diamétralement opposées. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, le gaz porteur peut être de l'air comprimé, de l'air enrichi ou de l'oxygène ou encore un gaz neutre, tel que de I'zote, de l'argon ou du gaz car bonique. Suivant une autre caractéristique particulière de l'invention, les fentes disposées dans la pièce de révolution du diffuseur sont équidistantes, sont obliques par rapport aux rayons de ladite pièce, et sont toutes orientées dans le même sens de rotation, de telle sorte que le gaz porteur qu'elles insufflent dans la partie centrale creusede ladite pièce imprime un mouvement rotatif à la matière pulvérulente avant sa sortie de ladite pièce de révolution. Toute espèce de poudre peut être transportée à haute ou à basse concentration au moyen du dispositif selon l'invention. Celui-ci s'applique particulièrement bien au transport de poudre de chaux, utilisée par exemple en aciérie, ou de charbon pulvérisé, utilisé par exemple dans les tuyères des hauts fourneaux et aussi, dans certains cas, dans des convertisseurs. Comme. on le comprend, les deux avantages principaux de l'invention sont (a) La désagrégation des mottes de matière pulvérulente à la sortie de la vis sans fin, grâce à l'insufflation de gaz porteur par les fentes, dans la partie centrale creuse du diffuseur. Cette désagregation s'accompagne d'une mise en mouvement rotatif de la matière désagrégée, du fait de l'orientation des fentes de la pièce de révolution du diffuseur. (b) Une mise en suspension de la poudre dans le gaz porteur réalisée dans d'excellentes conditions aérodynamiques, puisque la matière pulvérulente ainsi désagrégée et mise en mouvement pénètre ensuite dans un convergent et s'y trouve mise en suspension dans le courant principal de gaz porteur, qui provient de la chambre annulaire située Juste en amont du convergent et qui entoure entièrement la matière pulvérulente désagrégée issue de la partie centrale creuse du diffuseur. De plus, l'ensemble du dispositif, grâce au bouchon de matière pulvérulente comprimée, contenue dans la vis sans fin, résiste sans difficulté à toute contre-pression accidentelle ou permanente en provenance de la conduite à alimenter. Enfin le dispositif permet une parfaite maitrise du débit de poudre, par un contrôle manuel ou par une régulation automatique de la vitesse de rotation de la vis sans fin, et cela quelle que soit la nature de la poudre. Afin de bien faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, destiné à mettre en suspension du charbon pulvérisé dans un courant d'air comprimé, afin d'alimenter une tuyère de haut fourneau. La figure 1 est une coupe verticale de l'ensemble de l'installation de stockage, de soutirage, de mise en suspension et de transport pneumatique de la matière pulvérulente. La figure 2 est une coupe longitudinale de la vis sans fin et du diffuseur selon l'invention. La figure 3 est une coupe transversale du diffuseur selon ltinvention. Sur la figure 1, on voit que le charbon pulvérisé est stocké dans une trémie 1 disposée au-dessus d'un distributeur de poudre cylindro-conique 2. Ce distributeur 2 repose sur des pesons tels que 3 et 4, qui permettent de connaître à chaque instant le poids de l'ensemble, et donc, par différence entre deux mesures successives, le poids de la poudre écoulée. Dans ce distributeur 2, la matière pulvérulente 5 se trouve sous pression d'azote. Celle-ci arrive par la conduite 6, comportant une vanne d'admission à boule 7, un manomètre 8, une soupape de sureté 9 et une vanne de purge 10. La partie inférieure 11 du distributeur 2 est conique et se termine à sa base par un orifice 12. Cet orifice 12 débouche dans une conduite souple 13 contrôlée par une vanne 14 et débouchant en 15 dans le carter 16 contenant une vis sans fin 17. Cette vis sans fin 17 est mue par un moteur 18 par l'intermédiaire d'un réducteur 19. La matière pulvérulente entratnée par la vis sans fin 17 est mise en suspension dans de l'air comprimé au moyen du diffuseur 20 selon l'invention qui va etre décrit en détail ci-après d'après les figures 2 et 3. Sur la figure 1, on voit aussi que l'air comprimé alimentant le diffuseur 20 provient d'une conduite 21 comprenant successivement un débitmètre 22, un manomètre 23, un détendeur 24, un manomètre 25 et une vanne à boule 26. Le diffuseur 20 débouche dans la conduite à alimenter 27, qui comporte elle-même un manomètre 28 et une. vanne à boule 29. Le diffuseur 20 selon l'invention va maintenant etre décrit en détail d'après les figures 2 et 3. Sur la figure 2, on voit d'abord l'arrivée en 15 de la matière pulvérulente dans le carter 16 contenant la vis sans fin 17. Par rotation de cette vis, la matière pulvérulente progresse de gauche à droite sur la figure 2. Sur la droite de la figure 2, on voit le carter 16 de la vis sans fin 17 emmanché dans le diffuseur selon l'invention. Ce diffuseur comprend 10) Un flasque arrière circulaire 30 dans lequel se trouve emmanché le carter 16; 20) Une bague 31, donnant au diffuseur la forme d'un disque creux; 30) Une pièce 32 formant un convergent 33 et se terminant par une bride 34 lui permettant de se raccorder à la conduite à alimenter 27; 4 ) Une rondelle d'épaisseur 35, dont l'épaisseur constitue un paramètre du débit de gaz porteur; 50) Une pièce fixe 36, de révolution, dont la partie centrale creuse 37 est rigoureusement de même diamètre que le diamètre intérieur du carter 16, et reçoit sans discontinuité la matière pulvérulente et comprimée issue da la vis 17; le profil aval 38 de cette pièce fixe 36 constitue avec la bague 31 et la partie amont de la pièce 32 une chambre annulaire 39 dont la section de sortie est fonction de l'épaisseur de la rondelle 35; cette chambre annulaire 39 est alimentée en gaz porteur par deux entrées 40a et 40b visibles sur la figure 3; cette pièce 36 comporte 5 fentes repérées de 4la à 4le sur la figure 3, de faible largeur, qui font communiquer la chambre annulaire 39 avec la partie centrale creuse 37, si bien qu'elles insufflent en 37 un faible débit de gaz porteur, qui désagrège la matière pulvérulente et comprimée avant sa sortie dans le convergent 33 et lui imprime un mouvement rotatif; enfin, dans le convergent 33, la matière désagrégée est mise en suspension dans le courant principal de gaz porteur issu de la chambre annulaire 39, et qui s'écoule dans le convergent 33 en direction de la conduite à alimenter 27. 60) Des joints d'étanchéité, repérés 42a à 42f sur la figure 2, assurant la parfaite étanchéité du diffuseur 20 entre les pièces 30, 31, 32 et 35. Pour alimenter une tuyère de haut fourneau en charbonpulvérisé dans le présent exemple, on utilise une conduite 27 de 25,4 millimètres (soit un pouce) de diamètre. La longueur de cette conduite 27 entre la vanne à boule 29 de la figure 1 et la tuyère de haut fourneau (non représentée sur la figure 1) , dans laquelle elle pénètre, est de 80 mètres. La contre-pression, mesurée au manomètre 28 de la figure 1 est de 1,8 bar. La dénivellation entre le diffuseur selon l'invention et la tuyère de haut fourneau à alimenter est de 9 mètres. Un bon régime de fonctionnement du dispositif selon l'invention dans cet exemple est le suivant On fait tourner la vis sans fin 17 à une vitesse de 73 tours par minute. Le carter 16 contenant la vis 17 a un diamètre intérieur de 96 millimètres. Dans ces conditions, la vis débite 13,5 kg de charbon pulvérisé par minute. La pression d'air comprimé mesurée au manomètre 25 est de 3 bars, et le débit d'air mesuré au débitmètre 22 est de 0,91 mètre cube normal par minute (0,91 Nm3/min). On réalise ainsi, dans ce régime de fonctionnement indiqué à titre d'exemple, une concentration de 13,5 = 15 kg environ de charbon pulvérisé par mètre cube 0,91 normal d'air comprimé. Il est d'ailleurs recommandé de ne pas faire tourner la vis sans fin à une vitesse trop faible. Ainsi, à 36 tours par minute, elle ne débite que 6 kg de charbon pulvérisé par minute, et un débit d'air comprimé de 1,15 Nm3/min. est alors nécessaire, conduisant à une concentration trop basse de 6 = 5,2 kg par Nm3 d'air. 1,15 Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible d'adjoindre des compléments ou d'imaginer des variantes ou des moyens équivalents. Ainsi, la conduite 27 sortant du dispositif selon l'invention peut ensuite se subdiviser en deux ou plusieurs conduites, au moyen d'un répartiteur afin d'alimenter plus d'une tuyère par un seul dispositif selon l'invention. De même, la conduite 27 sortant du dispositif selon l'invention sous la forme d'un tube cylindrique peut aussi, en aval, déboucher dans une section transversale annulaire si la tuyère à alimenter doit recevoir la matière pulvérulente entre deux tubes concentriques. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transport pneumatique de matière pulvérulente, comportant un distributeur de poudre (2) alimentant une vis sans fin (17), suivie d'une mise en suspension de la matière pulvérulente dans un gaz porteur, caractérisé en ce que la matière pulvérulente, à sa sortie de la vis sans fin (17), pénètre dans un diffuseur fermé (20) recevant latéralement au moins une arrivée de gaz porteur (40), et débouchant dans un convergent (33) raccordé à la conduite à alimenter (27). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur (20), en forme extérieure de disque creux, comporte intérieurement une pièce fixe (36), de révolution, dont la partie centrale creuse (37) reçoit sans discontinuité la matière pulvérulente issue de la vis sans fin, dont le profil en aval (38) constitue avec le disque creux une chambre annulaire (39) alimentée en gaz porteur et débouchant dans ledit.convergent (33) et qui comporte plusieurs fentes (4la à 41e) insufflant du gaz porteur dans ladite partie centrale creuse (37) afin de désagréger la matière pulvérulente comprimée à sa sortie de la vis sans fin, avant qu'elle se trouve entrainée dans le convergent (33) par le débit principal de gaz porteur en provenance de ladite chambre annulaire (39). 3. Dispositif selon l'une quelconque des-revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le disque creux du diffuseur (20) est alimenté en gaz porteur par deux arrivées diamétralement opposées (40a et 40b). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé cn ce que le gaz porteur est choisi dans le groupe de gaz suivant air comprimé, air enrichi ou oxygène ou un gaz neutre tel que l'azote, l'argon~ou le gaz carbonique. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les fentes (41) disposées dans la pièce fixe (36), de révolution, du diffuseur (20) sont éql,idistantes, sont obliques par rapport aux rayons de ladite pièce (36) et sont toutes orientées dans le même sens de rotation, de telle sorte que le gaz porteur qu'elles insufflent dans la partie centrale creuse (37) de ladite pièce (36) imprime un mouvement rotatif à la matière pulvérulente avant sa sortie de ladite pièce fixe de révolution (36).