Brevet FR2504513A1 — publié le 19821029

-1 - La présente invention concerne un procédé et un dispositif de préchauffage de matériaux à soumet- tre à un processus de fusion de verre, avant de les déverser dans le bassin de fusion de verre. Au cours d'essais en laboratoire et en installa- tion pilote on a tendu vers un Dréchauffaee d'un mélanee de matériaux et on a reconnu les avantages de cette opération, mais ce mélange se présentait exclu- sivement sous forme d'agglomérats, granules ou briquet- tes, parce que l'on craignait qu'un mélange non agglo- méré ne voie ses composants se séparer. Du point de vue de la dépense pour les investis- sements et la consommation d'énergie l'agglomération est coûteuse et désavantageuse, î cause des instal- lations qu'il faut prévoir pour cette opération, du bro- yage fin des matières premières destinées i former des granules, de la quantité supplémentaire d'eau (jusqu'% %) nécessaire pour lier ces matières premières, eau qu'il faut ensuite retirer par évaporation. S'écartant de cette manière d'opérer connue, et dans le but d'en éviter les inconvénients de tous ordres, l'invention propose un procédé du genre décrit en pré- ambule mais qui se caract&rise en cequ'une composition a verre, notamment une composition non liée, ou des débris de verre, ou des mélanges de composition et de débris, sont, en étant remués seulement peu et avec précaution, soumis % un courant de gaz de chauffage dérivé du bassin de fusion et s'écoulant i une vitesse relativement fible. Il n'était pas unel, jusqu'à présent, dans l'indus- trie verrière, de préchauffer i une échelle industriel- le des matières de composition A verre non liées, puis de les amener au bassin de fusion On ne préchauffait pas non plus de débris de verre, qu'il s'agisse de débris du verre produit sur place ou de débris de verre achetés hors de la verrerie. -2 - Grâce au procédé et au dispositif selon l'inven- tin il es#naintenant possible de préchauffer de pré- férence des débris de verre, des compositions à verre ou un mélange des deux, a l'état non aggloméré, par des gaz de chauffage, notamment des gaz de sortie de fours à verre dun type quelconque, de préférence cependant de fours à bassin chauffé régénérativement. Les températures des gaz de sortie provenant de la fusion proprement dite sont comprises entre environ 400 et 500 C. Suivant l'invention, la température de préchauf- fage peut être augmentée par des brûleurs addition- ne 13 agissant directement ou situés dans des chambres de combustion, pour que la matière préchauffée par les gaz de sortie soit portée à une température telle qu'a 750 850 C, de préférence 8000 C, une réaction préliminaire s'effectue, qui améliore considérablement le bilan thermique d'ensemble du processus de fusion. La séparation des constituants du mélange au cours de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention reste dans des limites acceptables, c'est-àdire qu'elle ne nuit pas au bain de fusion Une séparation notable de ces constituants est en effet évitée, selon l'in- vention, par le fait que le mouvement de la matière lors de son préchauffage et l'écoulement des gaz de sor- tie à travers la matière ou sur celle-ci ont lieu i vitesse lente. De ce fait les grandes quantités de chaleur pré- sentes dans les raz de sortie a un niveau de tempéra- ture relativement bas sont, dans le cadre de l'abais- sement de température encore admissible dû au passage dans des débris de verre et des compositions non ag- tomérées, renvoyées directement dans le four On évite ainsi d'avoir a Passe ar l'intermédiaire d'un fluide caloporteur, tel que de la vapeur, pour lequel on n'a, dans la plupart des cas, aucune utilisation complète, 250451: notamment dans la saison chaude. L'invention est expliquée plus en détail ci- après et en se référant au dessin annexe qui repré- sente le dispositif; sur ce dessin la figure 1 est une vue en coupe médiane verti- cale suivant la ligne I-I tracée sur la fi? 2, du dispositif selon l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe horizontale, suivant la ligne II-II tracée sur la fig 1, de ce même dispositif. Le dispositif selonl'inventinn est un échangeur de chaleur à rotation Cet échangeur comporte un arbre 1 disposé verticalement et sur lequel sont dis- posés au moins deux, et de préférence trois à dix, plateaux 2 de réception des produits. L'arbre 1 avec les plateaux 2 est entouré par une enveloppe 3 cylindrique ou tronconique parcourue par les gaz de chauffage qui, en provenance de la cuve de fusion, cèdent de la chaleur Dans cette enveloppe 3 sont installés des entonnoirs 4 de forme troneonique 4 L'enveloppe 3 est munie de portes de visite 5 et revetue d'un chemisage imlant 6 contre les pertes calo- rifiques. Les entonnoirs 4 sont, suivant l'invention, dis- posés chacun entre deux plateaux de réception 2 Ils sont en contact avec l'enveloppe 3 par leur pourtour extérieur et présentent chacun une ouverture intérieure dont le diamètre est plus petit que celui du plateau de réception 2 situé au-dessous de lui. Les gaz de chauffage, qui sont de préférence des raz de sortie d'un four de fusion de verre, sont con- traints par les plateaux et les entonnoirs 4, durant leur parcours àtravers l'échangeur de chaleur selon l'invention, de suivre une trajectoire en zigzag tout au lon de laquelle ils chauffent à la fois les Plateau) 2 et les entonnoirs 4 Durant cela, les gaz de chauffa 5 4 - sont mis également directement en contact avec la matière reposant sur le fond 2 Celle-ci est, avec les débris de verre qu'elle contient éventuellement, chauffée tant par contact avec les entonnoirs 4 et les fonds 2 que durant leur chute. Le dispositif selon l'invention présente, dans le carter 7 d'admission et de sortie des gaz, des tôles déflectrices 8 avec des languettes 9 qui sont déplaçables et assurent une répartition uniforme des gaz de chauffage sur la totalité du pourtour du carter. Les gaz de chauffage peuvent, dans cette disposition, être dirigés 'P contre-courant, en courant de même direction, en courant transversal ou en toute combi- naison de ces trois variantes. La faible vitesse des gaz de chauffage qui tra- versent le dispositif, mentionnée au début de ce texte, est, dans la zone de sortie considérée, de préférence inférieure à 0,4 m/s. La vitesse de rotation de l'arbre 1 avec les pla- teaux 2 fixés sur lui estlente,par exemple de 0,2 a 1,0 tour-/min, de préférence 0,5 tour /min. Au-dessus des plateaux 2 de réception des produits sont prévus des socs blindés 10, des râteaux 11 et des raclettes 12 qui peuvent être déplacés et par lesquels la matière à chauffer est remuée Leurs angles d'at- taque peuvent avoir toute valeur désirée pour pouvoir décrire tout mouvement de la matière. En plus des gaz de sortie amenés en provenance du four à verre on peut produire de l'air de chauffage, au moyen de brûleurs ou de chambres de combustion sut- plémentaires, qu'il n'est pas besoin de décrire ici en détail. La distance entre les plateaux 2 de réception de la matière est calculée de telle sorte que la matière à chauffer n'ait pas à franchir de trop grandes hauteurs. Les socs et pelles 10 et les raclettes 12, qui de préfé- rence ont une forme lamellaire, exercent, ainsi que les _ 5 _ râteaux 11, une action de mélanoeage sur la matière grace aux angles d'attaque particuliers que ces or- ganes présentent En liaison avec la faible vitesse des gaz décrite plus haut, le chauffage du mélange en vrac s'effectue sans séparation notable des composants du mélange. L'échangeur de chaleur selon l'invention, ou cer- taines parties de celui-ci, sont en une matière capable de résister à des températures élevées, de préférence 85000; par exemple, cette matière sera un acier résis- tant aux hautes températures Il est également possible de réaliser un garnissage avec des briques réfractaires. Lorsque les gaz de four utilisés pour chauffer le mélange de verre traverse ce mélange, ils subissent un conditionnement qui réduit d'une part leur action corrosive sur les filtres dépoussiéreurs disposés en aval, d'autre part lànission de corps nocifs. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention est exposé ci-après en détail. La matière à chauffer est déversée sur le plateau supérieur 2 de réception de la matière, par l'inter- médiaire du sas d'admission t 3 et de la goulotte d'ali- mentation 14 La rotation de ce plateau et l'action des socs et pelles 10 et des râteaux 11 répartissent et mélangent la matière sur le fond 2 Durant cette opération, de la chaleur est absorbée par contact avec les parties métalliques échauffées par les gaz Des raclettes blindées 12 obligent la matière a quitter le plateau en un point quelconque, au plus tard avant d'atteindre la goulotte 14 La matière ainsi évacuée tombe dans l'entonnoir 4 situé au-dessous du premier plateau 2, par l'intermédiaire de t 8 les directrices ou Boulottes 15, et cet entonnoir la déverse sur le second plateau 2. Au cours de sa chute d'un plateau 2 au suivant, la matière est traversée par le courant de gaz chauds, -6- ce qui a pour effet d'élever davantage la température de cette matière Le même processus de montée en température se répète sur le plateau 2 suivant, la température de la matière s'élevant de manière conti- nue En outre se produit une conduction thermique des gaz directemeûtà la matière reposant sur un pla- teal 2 par le fait que les gaz, contraints par l'enton- noir 4 situé juste au-dessus, arriv Ent au contact de la face supérieure du plateau porteur de la matière à chauffer. Le parcours en zigzag sphérique du courant de gaz est désigné par le repère 16. La matière dont la température a été élevée comme exposé ci-dessus s'écoule par l'entonnoir 17, tra- verse le sas d'alimentation 18 et tombe dans la charge du bassin à verre. -7 - REVENDICATIONS 1 Procédé de préchauffage de matériaux sou- mettre à un processus de fusion de verre, avant de les déverser dans le bassin de fusion de verre, ce pro- cédé étant remarquable en cecpe les matériaux sont, en étant remués seulement peu et avec précaution, soumis à un courant de gaz de chauffage (gaz de sortie) dérivé du bassin de fusion et s'écoulant âume vitesse relativement faible. 2 Procédé selon la revendication 1, remarquable en ce que la matière a fondre est constituée par une composition 9 verre non agglomérée, ou par des débris de verre, ou par un mélange d'une telle composition et de débris. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, remar- quable en ce que la matière déjà préchauffée est portée une température de 750 a 850 C, de préférence 800 C, par des brûleurs agissant directement ou par l'inter- médiaire d Lune chambre de combustion. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, remarquable en ce que la vitesse duoeurant de gaz de chauffage dans le champ de la sortie du dispositif est de préférence inférieure à 0,4 m/sec. Dispositif de préchauffage de matériaux à soumettre à un processus de fusion de verre, avant de les déverser dans le bassin de fusion de verre, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il est constitué par un échangeur de chaleur qui déplace en rotation plusieurs plateaux ( 2) de réception de la matière, fixés à un arbre ( 1) disposé verticalement, 6 Dispositif selon la revendication 5, remar- quable en ce qu'il comporte au moins deux, de préférence trois: dix,plateaux de réception ( 2). 7 Dispositif selon la revendication 5 ou 6, remarquable en ce que l'arbre ( 1) tourne A une vitesse comprise entre 0,2 et lt/min, de préférence 0,5 t/min. e-_ 8 Dispositif selo V'une quelconque des revendi- oations 5 a 7, remarquable en ce qu'au-dessus d'un plateas de réception ( 2) sont disposés plusieurs socs blindés ( 10), râteaux 11 et raclettes ( 12) dont l'angle d'attaque est réglable. 9 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 5 a 8, remarquable en ce que l'arbre ( 1) avec les plateaux ( 2) est entouré par une enveloppe ( 3) verticale, cylindrique ou tronconique, munie d'un chemisage isolant ( 6) et de portes de visite ( 5). Dispositif selon la revendication 9, remar- quable en ce que des entonnoirs ( 4) de forme tronconique sont installés dans l'enveloppe ( 3). 11 Dispositif selon la revendication 10, remar- quable en ce que les entonnoirs ( 4) sont fixés l'"en- veloppe ( 3) par leur pourtour extérieur. 12 Dispositif selon la revendication 11, remar- quable en ce que l'ouverture de l'entonnoir ( 4) est plus petite que le diamètre du plateau ( 2) situé au- dessus. 13 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dicatinns 5 a 12, remarquable en ce qu'entre deux plateaux de réception ( 2) consécutifs est disposé un entonnoir ( 4).