Brevet FR2506735A1 — publié le 19821203

La présente invention concerne les moyens d'alimentation de divers appareils en matériaux pulvérulents ou susceptibles d'écoulement analogues, et a notamment pour obJet un dispositif pour l'amenée et le dosage de tels matériaux, en particulier de combustibles ordinaires humides contenant des inclusions d'argile. L'invention peut être appliquée notamment à l'amenée et au dosage de combustibles ordinaires très humidés à inclusions d'argile à partir d'une trémie Jusqu'à l'endroit de leur admission dans un broyeur faisant partie d'un système de préparation de poussières d'une installation de chaudières dans une centrale thermique. Elle peut aussi être utilisée avec succès pour le dosage et l'amenée continus de combustibles moins humides, et aussi en tant que dispositif doseur comportant ou non un transporteur, dans la métallurgie, l'industrie houillère, l'industrie chimique, ainsi que dans l'agriculture. Il est difficile de surestimer la valeur scientifique et pratique de l'étude du mécanisme du mouvement par gravité des matériaux pulvérulents ou analogues (combustibles par exemple), car les propriétés physico-mécaniques des matériaux pulvérulents (combustibles) et les lois régissant leur écoulement ont une importance décisive dans la construction des trémies à combustibles, ainsi que dans la construction de dispositifs doseurs- alimenteurs. I1 n'est possible de choisir correctement la technologie et le type de construction de la trémie qu'après une étude exhaustive des lois de mouvement de combustibles de composition granulométrique complexe. I1 est impossible, sans connaître la mécanique des matières pulvérulentes, de résoudre correctement les problèmes qui se posent lors de l'écoulement du combustible de la trémie. Plusieurs études ont été consécrées, en U.R.S.S. et dans d'autres pays, aux propriétés physico-mêcaniques des matériaux pulvérulents et des lois de leur mouvement et écoulement. Dans toutes ces études, sont données des notions sur les paramètres principaux qui caractérisent l'état physique du matériau pulvérulent, et sont proposdes des méthodes de détermination de la dimension minimale de l'orifice de sortie de la trémie en fonction de l'angle d'inclinaison des parois de l'entonnoir de sortie, ainsi que des tensions normales et tangentes engendrées dans le matériau. On a examiné le problème de la formation de voûtes par le combustible ou le matériau pulvérulent et les mesures pouvant assurer son écoulement continu régulier. On a donné des reconandations en ce qui concerne la construction des conteneurs ou réservoirs compte tenu des propriétés physico-mécaniques du matériau. On a examiné les types de dispositifs de ddcharge- ment et d'alimentateurs stimulant l'écoulement du matériau (combustible) i travers un orifice de sortie, etc. L'écoulement des matériaux (combustibles) pulvérulents ou analogues depuis une trémie steffectue, en règle gené- rale, par à-coups (interruptions), ce qui se traduit par un accrochage systématique du combustible dans l'orifice de sortie, par un échafaudage de grandes masses de combustible sur les parois, par la formation de voûtes stables, etc. L'élimination de ces défauts s'effectue généralement à la main, par destruction à laide de pics. Ces opérations nécessitent beaucoup de main-d'oeuvre, et la diminution du nombre de broyeurs en service altère le régime thermique et conduit à une augmentation des pertes thermiques principalement par suite de l'inachèvement mécanique de la combustion. Ceci entraîne une diminution du rendement du groupe de chaudières et un accroissement de la consommation de combustible. Les mesures prises contre la formation de voûtes et les accrochages précités n'aboutissent pas touJours à l'effet désiré, et même, aggravent parfois les difficultés. Sur la base d'un grand nombre d'observations dans les centrales électriques et de l'étude du fonctionnement de la trémie, réalisés en U.R.S.S. et dans d'autres pays, on peut considérer qu'un effet positif est obtenu quand on agrandit l'orifice de sortie et qu'on augmente l'angle d'inclinaison des parois de la trémie, ainsi que quand on ameublit le combustible dans la zone de l'orifice de sortie. Chacune de ces mesures prise séparément n'assure pas un fonctionnement normal des trémies, surtout en cas d'un combustible à mauvaises propriétés de pulvérulence. Pour cette raison, pour résoudre le problème de la conception de la trémie et de l'alimentatieur, il est avantageux de recourir à un ensemble de mesures assurant un débit continu du combustible. - On connaît des alimentateurs pour 1 'amenée de matériaux pulvérulents (combustibles) (cf. , par exemple, le certificat d'auteur U.R.S.S. N 477884, cl. F23K, 3/22, le certificat d'auteur N 278000, cl F23K 3/00 avec priorité au 6 Novembre .1968), destinés à amener des combustibles ordinaires très humides, n'ayant pas subi de gradation, comprenant des inclusions d'argile, suJets à l'adhErence et à la formation de voltes, à partir d'une trémie jusqu'à l'endroit de leur admission dans un broyeur faisant partie d'un système de préparation de poussières (fonctionnant tant sous dépression que sous pression) d'une installation de chaudières dans une centrale thermique, comportant un doseur muni d'une tubulure d'admission, ainsi que d'une toile à raclettes réalisée sous forme d'une toile en plusieurs rangées composée de deux brins actifs disposés l'un au-dessus de l'autre, tendue sur des barbotins et des rouleaux de guidage,d'un arbre de tension et d'un arbre intermédiaire, et un transporteur installé au-dessous du doseuret dont le le brin actif inférieur de la toile à raclettes amène le matériau (combustible) à un appareil consommateur, Pendant le fonctionnement de ces alimentateurs, le matériau (combustible) peut adhérer aux tabliers supérieurs et intérieurs du doseur et au tablier intérieur du transporteur, sous les raclettes des toiles à raclettes, lors du transport de matériaux (combustibles) & haute teneur en argile. L'adhérence du matériau (combustible) aux tabliers du doseur et du transporteur conduit à des tassements du matériau et à des arrêts de l'alimentateur, nécessite des frais de main d'oeuvre importants pour l'élimination desdits tassements et provoque une réduction de la durée du travail de l'alimentateur jusqu'à sa première défaillance Etant donné que la consommation de combustibles ordinaires de bar grade augmente de plus en plus, les arrêts fréquents d. l'alimentateur pour la suppression des tassements dans l'alimentateur se traduisent par des pertes importantes. L'aliientateur pour l'amenée de matériaux pulvéru- lents techniquement le plus proche de l'alimentateur conforme & i l'intention est celui décrit dans le certificat d'auteur U.R.S.S. N 278000, cl F23K 3/00, bénéficiant d'un droit de priorité au 6 Novembre 1968). Toutefois, ledit alimentateur ne peut fonctionner avec des combustibles ordinaires à haute teneur en argile et de bas grade. On s'est donc proposé de mettre au point un alimentateur pour l'amenée de matériaux pulvérulents (combustibles), pouvant fonctionner d'une manière efficace et fiable avec des combustibles très humides et argileux susceptibles d'adhésion et pouvant former des voûtes, ce résultat étant obtenu en modifiant la construction des toiles à raclettes du doseur et du transporteur. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un dispositif d'alimentation pour l'amenée de matériaux pulvérulents ou susceptibles d'écoulement analogues, tels que, par exemple, un combustible, du type comportant un doseur muni d'une tubulure d'admission au-dessous de laquelle est montée une toile à raclettes composée de brins actifs et de brins inactifs, et un transporteur muni d'une toile à raclettes composée de brins actifs et de brins inactifs et servant à amener le matériau à un appareil consommateur, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'au moins une raclette de chacune des toiles à raclettes du doseur et du transporteur est munie d'une lame disposée suivant toute sa largeur, en formant ainsi une raclette de nettoyage, l'arête tranchante de ladite lame étant disposée plus bas que la base de la raclette, et des éléments de limitation de la levée admissible de la toile à raclettes étant installés au-dessus des brins actifs de la toile à raclettes du transporteur, Une telle réalisation du doseur et du transporteur de l'alimentateur pour l'amenée de matériaux pulvérulents exclut 11 adhérence par exemple du combustible (matériau pulvérulent) aux tabliers, accroit ainsi la fiabilité de fonctionnement de l'alimentateur et réduit les frais pour l'élimination des tassements de matériau. Il est avantageux de monter la lame de la raclette de nettoyage sous un angle par rapport à la toile à raclettes, ledit angle étant choisi de préférence dans la plage de 40 à 50 en fonction des propriétés physico mdcaniques du matériau. La possibilité de varier l'angle d'inclinaison de la lame lors du transport de pratiquement tous les genres de matériaux pulvérulents et de combustibles très humides et très argileux, permet d'exclure le tassement du matériau (combustibe), sur les tabliers du doseur et du transporteur, en choisissant une fréquence appropriée de succession des raclettes de nettoyage sur la toile à raclettes. Il est désirable de disposer l'arête vive de la lame de la raclette de nettoyage à un niveau inférieur à celui de la base de la raclette elle-même d'une valeur comprise entre 0,1 et 0,2 de la hauteur h de la raclette. Une diminution de cette valeur pourrait en effet entraîner une accumulation et un tassement du matériau (combustible) sur le tablier par la surface iniérieure de la raclette de nettoyage. D'autre part, une augmentation de ladite valeur ne serait pas rationnelle, car elle conduirait à un accroissement de la quantité consommée de métal pour la fabrication de la toile à raclettes et, donc, de l'ensemble de l'alimentateur. Il est avantageux que ladite fréquence de succession des raclettes de nettoyage soit proportionnelle à la valeur de l'adhésion caractérisant les forces d'adhérence entre les particules du matériau (combustible) et la surface, à la valeur de la cohésion (adhésion des particules entre elles), ainsi qu'au coefficient de frottement intérieur du matériau considéré. Avec l'altération de la pulvérulence et du coefficient de frottement intérieur d'un matériau pulvérulent Pour cette raison, on peut augmenter la fréquence précitée de succession des raclettes de nettoyage, leur nombre pouvant alors atteindre 100%, autrement dit, toutes les raclettes tant des raclettes de nettoyage. En cas de faibles valeurs de l'adhésion, de la cohésion et du coefficient de frottement intérieur, on ne monte sur la toile à raclettes qu'un nombre très réduit de raclettes de nettoyage. Il est désirable que les éléments de limitation de la levée admissible de la toile à raclettes disposés à l'entrée du transporteur soient séparés par des intervallea A compris entre 0,2 et 0,35 de la longueur "a" de la tubulure d'admission, et sur le reste du transporteur, par des intervalles B compris entre 0,38 et 1 fois la longueur "a" de la tubulure d'admission. Les limiteurs de levée admissible de la toile empochent, en même temps que les raclettes de nettoyage, le tassement du matériau pulvérulent sur les tabliers. L'invention sera l'eux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la deseription explicative qui ra suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente d'une manière schématique un alimentateur pour l'amenée de matériaux pulvérulents, en coupe longitudinale, selon l'invention; - la figure 2 est une me en coupe verticale de l'alimentateur suivant le doseur, en cas où le doseur est exécuté avec trois arbres (vue en bout);; - la figure 3 est une vue en coupe verticale de l'alimentateur suivant le doseur, en cas où le doseur est muni de deux arbres (sue en bout); - la figure 4 montre l'ensemble C de la figure 1; - la figure 5 montre l'ensemble D de la figure 4, dans lequel la raclette de nettoyage apparaît en coupe transversale; - la figure 6 est une vue en plan d'un alimentateur pour l'amenée du matériau pulvérulent. L'alimentateur pour l'amenée du matériau pulvérulent (par exemple du combustible), conforme à l'invention, comporte un doseur 1 (figure 1) au-dessou; duquel est disposé un transporteur 2 pour l'amenée du matériau pulvérulent directement dans un broyeur (non représenté). Le doseur 1 est muni d'une tubulure d'admission 3 (figure 2) au-dessous de laquelle est montée une toile à raclettes 4. Le transporteur 2 disposé au-dessous du doseur 1 est lui aussi pourvu d'une toile à raclettes 5 (figure 1) servant à amener le matériau pulvérulent à un appareil consommateur et composée de brins actifs 6 et de brins inactifs 7. Des raclettes de nettoyage 8 (figures 3, 4) constituées par des raclettes 9 (figures 4 et 5) et des lames 10 sont montées sur les toiles à raclettes 4 et 5 du doseur 1 (figures 1, 2, 3) et du transporteur 2. La lame 10 de la. raclette de nettoyage 8 (figure 5) est montée sous un angle &alpha; par rapport à la toile à raclettes 4, ledit angle tant, de préférence, choisi dans la plage de 40 i 50. en fonction des propriétés physico- mécaniques du matériau (combustible). Une telle variation de l'angle d'inclinaison de la lare 10 exclut, pendant le transport de pratiquement n'importe quelle sorte de combustible et de matériau 9 teneur élevée en argile, le tassement du matériau (ou du combustible) sur les toiles à raclettes 4 et 5 du doseur 1 et du transporteur 2, grce à un choix approprié de la fréquence de succession des raclettes de nettoyage 8 sur la toile 9 raclettes. Les angles d'inclinaison de la lame 10 de la raclette de nettoyage 8 qui varient de 40 à 50. sont les angles optimaux. Le tranchant de la lame 10 de la raclette de nettoyage 8 est de préférence situé à un niveau qui est intérieur à celui de la base du couteau 9 de cette raclette d'une valeur comprise de préférence entre 0,1 à 0,2 fois la valeur h de la hauteur de la raclette. Une diminution de cette valeur conduirait à une accumulation du matériau pulvérulent (combustible) par la face inférieure de la raclette de nettoyage 8 sur les toiles 4 et 5 et pourrait provoquer son tassement. Une augmentation de cette valeur ne serait pas rationnelle, car elle entraînerait une augmentation de la consommation de métal pour la fabrication de l'alimentateur. Au-dessus du brin actif 6 (figure 4) du transporteur 2, sont prévus des éléments Il de limitation de la levée admissible dudit brin actif de la toile à raclettes 5. Le doseur 1 (figure 1) est muni d'une commande 12, et le transporteur 2, d'une commande 13 (figure 6). En plus des raclettes de nettoyage 8 (figures 3 et 4), le doseur 1 et le transporteur 2 sont munis de raclettes 14 sans lame. La fréquence de succession des raclettes de nettoyage 8 dans le doseur 1 et sur le transporteur 2 est proportionnelle à l'adhésion, la cohésion et au coefficient de frottement intérieur du matériau (combustible). Plus la pulvérulence du combustible et son coefficient de frottement intérieur sont mauvais, plus son adhésion et sa cohdsion augmentent. Pour cette raison, on augmente la fréquence de succession des raclettes de nettoyage 8, leur nombre pouvant alors attefndre 100%, autrement dit, toutes les raclettes pouvant alors atre des raclettes de nettoyage.Aux valeurs minimales de l'adhésion,de la cohésion et du coefficient de frottement intérieur, c'està-dire si le combustible est caractérisé par de bonnes propriétés de pulvérulence, il est possible de ne prévoir sur la toile à raclettes S aucune raclette de nettoyage 8, auquel cas la fréquence de succession de ces raclettes est nulle. Les éléments Il de limitation de levée admissible du brin actif 6 de la toile à raclettes 5 sont installés au-dessus du brin actif 6 du transporteur 2. Comme on l'a constaté dans la pratique, il est avantageux que dans l'embouchure de la tubulure d'admission 3, la distance séparant les éléments 11 (figure 4) soit plus petite, cette distance pouvant ensuite augmenter en aval Gsuivant le sens de mouvement du matériau) de ladite embouchure. Les distances A et B optimales entre les éléments 11 sont respectivement d'environ 0,2 à o,35 de la longueur a de la tubulure d'admission 3, et d'environ 0,38 à 1 fois ladite longueur. Par exemple, pour les lignites dont l'humidité par masse active WP w 6046, et dont la teneur en cendres par masse sèche Âc est d'environ 15%, le doseur 1 est équipé d'une toile à raclettes 5 munie seulement de raclettes de nettoyage 8, tandis que sur le transporteur 2 les raclettes 8 se succèdent à chaque quatre pas de maillons de chaîne, la distance A et B entre les éléments Il étant respectivement de 1.000 mm et de 1.500 mm. Une réduction des distances entre les éléments 11 nécessiterait une augmentation de la puissance de la commande. Une augmentation des distances entre les éléments 11 pourrait provoquer des tassements du matériau sur les tabliers de travail et, par conséquent, des arrêts de l'alimentateur. Il ne convient pas de monter des éléments Il audessus des brins actifs du doseur 1. Le brin actif supérieur 15 (figures 2, 3) de la toile à raclettes 4 du doseur 1 se déplace suivant un tablier supérieur 16, alors que le brin actif intérieur 17 se déplace sur un tablier inférieur 18. Les tabliers 16 et 18 sont fixés au corps du doseur 1. Les toiles 4 à raclettes du doseur 1 et les toiles 3 à raclettes du transporteur 2 se déplacent à l'aide d'un arbre d'entraînement t9 (figures 2, 3) et d'arbres d'entraînement 20 (figure t). Dans le but de prévenir l'entraînement du matériau pulvérulent (combustible) vers-l'arbre d'entraînement 19, on a prévu des éjecteurs de combustible 21 (figures 2, 3), disposés au voisinage des barbotins de l'arbre d'entraîne- ment 19 au-dessus du brin actif 15 de la toile à raclettes 4. Pour régler la hauteur de la couche de matériau pulvérulent (combustible) débouchant de la tubulure d'admission 3 du doseur 1, en aval de celle-ci (suivant le sens de mouvement de la toile à raclettes 4), est installé un régulateur 22 de hauteur de la couche, du type à lame. Les dessins annexés illustrent différentes variantes de réalisation d'alimentateurs pour l'amenée de matériaux pulvérulents constitués par un doseur I (d trois arbres sur la figure 2 et à deux arbres sur la figure 3) et un transporteur 2, munis chacun d'une toile à raclettes 4. L'alimentateur conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. Le matériau pulvérulent (par exemple combustible) se trouvant dans une trémie( non représentée) arrive par gravité dans la tubulure d'admission 3 du doseur 1 (figures 1, 2 , 3). La tubulure d'admission 3 est reliée directement à la trémie. La section de sortie. de la trémie est quelque peu inférieure à celle de la tubulure d'admission 3 afin d'éliminer le risque de formation de paliers empêchant l'arrivée du matériau pulvérulent (combustible) dans le doseur 1 de l'alimentateur. Le matériau ayant passé de la trémie dans la tubulure d'admission 3 (figures 2, 3) arrive sur le tablier supérieur 16 et est déplacé par les brins actifs supérieurs 15 vers le tablier intérieur 18 du doseur 1 à travers la baie entre le tablier supérieur 16 et l'arbre d'entraîne- ment à barbotins. Ensuite le matériau pulvérulent passe du tablier inférieur 18 dans la tubulure de sortie 23 (figure 3) du doseur 1, et de là, au fond du transporteur 2, après quoi il est amené à l'appareil consommateur. Pour prévenir l'adhérence (tassement) du matériau sur les toiles 4 et 5 à raclettes du doseur 1 et du transporteur 2, sont prévues les raclettes de nettoyage 8 munies d'une lame 10 installée sous un angle &alpha;. L'arête vive de la lame 10 de la raclette de nettoyage 8 est disposée plus bas que la base de la raclette 9. De ce fait, pendant le mouvement des toiles à raclettes 4 (figures 2, 3) et des toiles 5 (figures 3, 4), la lame 10 enlève le combustible des tabliers et le transporte vers les orifices de sortie du doseur 1 (figures 2, 3) et du transporteur 2 (figures 3, 4). Les mécanismes du doseur 1 et du transporteur 2 sont pourvus de deux types de protection : une protection électrique qui met hors circuit le moteur électrique en cas d'augmentation du courant au-dessus d'une certaine valeur, et une protection mécanique constituée par une tige de cisaillement installée sur les accouplements (non représentés) des arbres d'entraînement du doseur 1 et du transporteur 2. L'alimentateur peut fonctionner avec des combustibles dont l'humidité W; atteint 65% par masse active et dont la teneur en cendres par masse seche Ac est de 45% au maximum, et la teneur en argile, de 70% au maximum. La régulation du rendement se fait par variation synchrone de la vitesse de rotation du moteur électrique des commandes 12 et 13 du doseur 1 et du transporteur 2 dans une plage de 5 à 1 1 (1500/300 tr/=n) et par réglage de la couche de combustible à l'aide des régulateurs 22 dans une plage de 1 à 2. Le transporteur 2 de l'alimentateur peut etre installé, par rapport à l'axe de la tubulure d'admission 3, sous un angle pouvant aller jusqu'à 15., ce qui crée de meilleures conditions pour le montage de l'alimentateur. L'alimentateur revendiqué pour l'amenée de matériaux pulvérulents fonctionne d'une manière fiable avec des combustibles humides à haute teneur en inclusions d'argile. La conception de l'alimentateur pour l'amende des matériaux pulvérulents simplifie sa fabrication. En comparaison des alisentateurs connus, l'alimentateur revendiqué est d'un niveau technique plus élevé du point de vue construction. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux iodes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. R E V E N D I C A T I O NS 1.- Dispositif d'alimentation pour l'amenée de matériaux pulvérulents, du type comportant un doseur muni d'une tubulure d'admission au-dessous de laquelle est montée une toile à raclettes composée de brins actifs et de brins inactifs, et un transporteur muni d'une toile à raclettes composée de brins actifs et de brins inactifs pour l'amenée du matériau à un appareil consommateur, caractérisé en ce qu'au moins une raclette (9) de chacune des toiles (4) et (5) à raclettes du doseur (1) et du transporteur (2) est munie d'une lame (10) disposée suivant toute sa largeur, en iormant ainsi une raclette de nettoyage (8), 1 l'arête tranchante de ladite lame étant disposée plus bas que la base de la raclette (9) correspondante, et en ce que des éléments (11) de limitation de la levée admissible de la toile (5) à raclettes du transporteur (2) sont installés au-dessus des brins actifs (6) de cette toile. 2.- Dispositif d'alimentation conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la lame (10) de la raclette de nettoyage (8) est disposée, par rapport à la toile (4, 5) à raclettes correspondante, sous un angle compris entre 40 et 50 , en ionction des propriétés physico-mécaniques du matériau transporté. 3.- Dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'arête tranchante de la lame (10) de la raclette de nettoyage est disposée à un niveau inférieur à celui de la base de la raclette (9) elle-même d'une valeur comprise entre 0,1 et 0,2 de la hauteur h de la raclette. 4.- Dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications 1,2 et 3, caractérisé en ce que la fréquence de succession des raclettes de nettoyage (8) sur les toiles à raclettes est proportionnelle à la valeur d'adhésion caractérisant es forces d'adhérence entre les particules du matériau et la surface, à la valeur de la cohésion, c'est-à-dire de l'adhésion entre les particules, ainsi qu'au coefficient de frottement intérieur du matériau. 5.- Dispositif d'alimentation conforme à l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments (11) de limitation de la levée admissible de la toile (5) à raclettes, placés à l'entrée du transporteur (2), sont séparés par un intervalle (A) compris entre 0,2 et 0,35 fois la longueur ("a") de la tubulure d'admission, tandis que sur le reste du transporteur (2) l'intervalle (B) les séparant est de 0,38 à 1 fois ladite longueur (1a") de la tubulure d'admission (3).