Brevet FR2518727A1 — publié le 19830624

1. L'invention concerne un dispositif pour expanser de la perlite, de la vermiculite ou produire de la matière en granules boursoufflés de ce genre, ce dispositif comportant une gaine pour lit fluidisé, au moins un brûleur et des moyens pour amener la matière à expanser, ledit brûleur comportant un agencement servant de buse à combustible et des moyens d'amenée d'air comburant et étant agencé en dessous de ladite gaine pour lit fluidisé, laquelle est ouverte côté dessous, la flamme et/ou les gaz de combustion du brûleur étant introduits dans le lit fluidisé Bien entendu, l'enceinte dite "gaine pour lit fluidisé" est dotée d'une sortie dans sa partie haute, pour évacuer les granules en matière expansée En général, c'est une soufflante qui envoie l'air de combustion au brûleur du genre considéré. Dans un dispositif connu en pratique, l'introduction de la matière est effectuée dans la moitié inférieure de la gaine pour lit de fluidisation, en général par l'intermé- diaire d'un moyen transporteur approprié tel qu'un tube transporteur ou analogue La gaine pour lit fluidisé est un ouvrage de quelques mètres de haut -La matière qui entre quasiment en chute libre dans cette gaine est donc amenée d'abord au-dessus de la flamme, donc d'abord à contrecourant des gaz de combustion Il faut alors que la matière granu- laire soit "captée" par le courant de fluide gazeux entre- tenant la fluidisation (ce fluide étant constitué par les gaz de combustion et éventuellement par un supplément d'air échauffé par le brûleur) Cela exige un fort débit de gaz et présente donc l'inconvénient d'une forte consommation d'énergie En outre, lorsque les grains sont pris par le courant gazeux, leur mouvement suit les lois statistiques connues en aérodynamique, le résultat étant que les diffé- rents grains ont des "courbes de température" souvent très différentes et des temps de séjour dans le lit fluidisé très différents, de sorte qu'ayant subi des traitements différents dans le lit fluidisé ils ont aussi des caracté- ristiques différentes, par exemple des volumes de pores et des densités différentes En outre, il est impossible d'assurer que tous les gains subiront un échauffement subit, c'est-à-direl/ saut de température" jusqu'à la température de boursoufflement. Dans un autre dispositif du genre considéré (demande de brevet allemand DE-OS 20 42 896) l'introduction de l'air comburant a pour effet de créer dans un brûleur un écoule- ment tourbillonaire des gaz de combustion, écoulement qui se poursuit dans une gaine pour lit fluidisé, laquelle possède une forme conique vers le bas La'matière reçue dans la partie supérieure de la gaine à lit fluidisé glisse le long de la paroi de cette gaine et atteint la zone coni- que o elle est captée par l'écoulement tourbillonnaire. L'écoulement tourbillonnaire a pour but d'uniformiser le traitement de la matière Toutefois, là encore, on peut constater que les grains s'échauffent à des vitesses très différentes et ont des qualités très différentes Dans cette forme de réalisation, la gaine contenant le lit de fluidi- sation se comporte notamment dans sa partie conique - quasiment comme un "cyclone" extrayant les grains lourds du tourbillon et les traitant différemment des grains légers Les conditions sont analogues dans une autre forme de réalisation (brevet américain 24 35 927) dans laquelle les gaz de combustion et la matière sont d'abord en écoule- ments mutuellement parallèles et de mêmes sens, puis on opère avec un courant tourbillonnaire. L'invention a pour but de développer un dispositif du genre considéré, de façon que les grains de la matière à expanser soient traités plus uniformément et puissent en outre être amenés rapidement par un 'saut" de température à la température de boursoufflement. Pour atteindre ce but, l'invention préconise que le brûleur comporte au moins un tube d'introduction d'un mélange de matière et de gaz porteur qui sont introduits dans un sens identique à celui de la flamme, et que les moyens pour amener la matière à expanser soient racordés audit tube d'introduction d'un mélange de matière et de gaz porteur Les conditions de fonctionnement sont particu- lièrement simples et faciles à commander si le tube d'in- troduction est entouré par l'agencement servant de buse à combustible, cet agencement étant lui-même entouré par les moyens d'amenée d'air comburant Dans la forme de réalisation avec brûleur à gaz, l'agencement servant de buse à combustible est constitué par un interstice annulaire qui entoure le tube d'introduction central et qui est formé par d'amenée l'embouchure d'un tube/de gaz -combustible, ce dernier tube étant concentrique au tube d'introduction Dans la forme de réalisation avec brûleur-du type à combustible liquide (huile), l'invention préconise que l'agencement servant de buse à combustible soit constitué par une couronne de tuyères ou ajutages pour brûlage de combustible, qui entourent le tube d'introduction Mais on peut aussi, tout aussi bien, prévoir une disposition inverse et disposer en situation externe une pluralité de tubes d'introduction de la matière à expanser, ces tubes entourant alors l'agencement qui sert de buse à combustible et l'amené de gaz combustible Enfin, l'agencement servant de buse à combustible-peut être consti- tué par une buse centrale pour combustible liquide (huile) qui est entourée par le tube d'introduction du mélange "matière à expanser/gaz porteur". L'invention part de la reconnaissance du fait qu'en -amenant la matière granulaire directement dans la flamme du brûleur, cela par un écoulement dont le sens est identique à celui de la flamme, les grains ont alors sensiblement la même caractéristique de courbe de température La courbe d'échauffement dépend certes de la grosseur du grain,, mais elle comporte néanmoins pour chaque grain un "saut" de tem- pérature, c'est-à-dire un choc "thermique" En outre, le temps de séjour des grains dans le lit de fluidisation (donc dans la gaine contenant ce lit) est considérablement uniformisé puisqu'il n'y a plus ségrégation de particules lourdes par effet cyclone Finalement, les grains reçoivent un traitement mieux uniformisé, et la quantité du produit fini est moins fluctuante, c'est-à-dire plus régulière Un autre avantage inhérent à l'utilisation d'un dispositif selon l'invention, pour expanser de la matière granulaire du genre perlite, vermiculite, etc, réside dans le fait que la gaine ou colonne pour le lit de fluidisation peut être plus petite, notamment moins haute On obtient aussi une notable économie d'énergie Cette économie devient particulièrement importante si le gaz porteur est de l'air, notamment de l'air préchauffé, et si l'air comburant est préchauffé lui aussi Le préchauffage de l'air (porteur et/ou comburant) peut porter celui-ci à une tempé- rature atteignant par exemple 8 o 00 C. La description qui va suivre, en regard des dessins annexés à titres d'exemples non limitatif permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La figure 1 représente une installation pour le boursoufflage (expansion) de perlite, vermiculite et matières granulaires analogues au moyen d'un dispositif selon l'in- vention. La figure 2 représente, à une échelle agrandie par rapport à celle de la figure 1, une vue en coupe verti- cale de la partie inférieure de la gaine pour lit fluidisé. La figure 3 représente une autre forme de réalisa- tion de l'objet de la figure 2. L'installation représentée sur les figures sert-à expanser de la perlite, de la vermiculite ou à produire des granules boursoufflés analogues Cette installation comporte un dispositif présentant: une gaine ou colonne i pour lit de fluidisation, au moins un brûleur ( 2) et des moyens 3 pour l'amenée de la matière à souffler. Dans le présent exemple, le dispositif comporte un brûleur, 2, lequel présente comme indiqué surla figure 2 un agencement 4 servant de buse ou tuyère à combustible, et des moyens 5 d'amenée d'air comburant Ce brûleur 2 est agencé en dessous de la gaine 1 à lit de fluidisation, laquelle est ouvert côté dessous La flamme et les gaz de combustion du brûleur 2 sont introduits dans la gaine 1 et "portent" le lit fluidisé dans cette gaine L'installation comporte une chambre de séparation 7 située en aval de la sortie 6 de la gaine 1 La matière soumise au traitement d'expansion et les gaz entraînant cette matière sont séparés l'un de l'autre dans cette chambre 7 La matière passe par un refroidisseur 8 et peut être extraite en 9 Le gaz sor- tant de la chambre de séparation 7 passe également par un refroidisseur 10 et par un dispositif il de lavage ou épuration de gaz Ce dispositif est doté d'un ventilateur d'aspiration 12 en aval duquel il peut y avoir une cheminée par laquelle le gaz épuré est envoyé à l'atmosphère. La matière à expanser (à "boursouffler") est intro- duite dans le même sens que la flamme La figure 2 montre en particulier que, dans le présent exemple, le brûleur-2 comporte un trou d'introduction centrale 13 pour introduire au coeur de la flamme un mélange de matière et de gaz porteur. Cette introduction est donc faite dans le sens des courants de la flamme et des gaz de combustion Le dispositif 3 d'amenée de matière est raccordé à ce tube d'introduction 13 Ce tube 13 est entouré par l'agencement 4 servant de tuyère ou buse à combustible, et cet agencement 4 est lui- même entouré par un tube d'amenée d'air, 14, lequel appar- tient aux moyens 5 d'amenée d'air comburant Cet air est aspiré par un ventilateur 15 et préchauffé dans un échangeur de chaleur, lequel est intégré à la chambre de séparation 7 déja mentionnée Cela s'applique aussi à l'air porteur. La figure 2 montre la forme de réalisation de l'invention avec brûleur à gaz On peut voir que le dispo- sitif 4 faisant office de buse à combustible est constitué d'un interstice annulaire 16 qui entoure le trou d'intro- duction central 13 et qui est formé par l'embouchure d'un d'amenée tube/de gaz, 17, lequel est concentrique au tube d'introduc- tion 13 Toutefois, on pourrait tout aussi bien opérer avec une couronne de brûleurs à gicleurs d'huile Comme déjà indiqué, le gaz porteur et l'air de combustion sont préchauffés. Dans son principe, la forme de réalisation selon la figure 3 correspond à celle selon la figure 2 Toutefois, il est prévu une buse ou gicleur central 4 pour combustible liquide (huile), et ce gicleur est lui-même entouré par le tube 13 servant à l'introduction du mélange de matière et de gaz porteur. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour expanser de la perlite, de la vermiculite, ou produire de la matière-en granules boursouf- flés de ce genre, ce dispositif comportant une gaine pour lit fluidisé, au moins un brûleur et des moyens pour amener la matière à expanser, ledit brûleur comportant un agence- ment qui sert de buse à combustible et des moyens d'amenée d'air comburant et étant agencé en dessous de ladite gaine pour lit fluidisé, laquelle est ouverte côté dessous la introduits flamme et/ou les gaz de combustion du brûleur étant/dans le lit fluidisé, ce dispositif étant caractérisé par le fait que le brûleur ( 2) comporte au moins un tube ( 13) pour l'introduction d'un mélange de matière et de gaz porteur, cette introduction étant faite dans un sens identique à celui de la flamme, et par le fait que les moyens ( 3) pour amener la matière à expanser sont raccordés audit tube ( 13) pour l'introduction d'un mélange de matière et de gaz porteur. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le tube d'introduction ( 13) est entouré par l'agencement ( 4) servant de buse à combustible, cet agence- ment ( 4) étant lui-même entouré par un tube ( 14) d'amenée d'air comburant, lequel tube ( 14) appartient aux moyens - d'amenée d'air comburant. 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, dans la forme de réalisation avec brûleur à gaz, ce dispositif étant caractérisé par le fait que l'agen- cement servant de buse à combustible est constitué par un- interstice annulaire ( 16) qui entoure le tube d'introduc- tion central ( 13) et qui est formé par l'embouchure d'un tube ( 17) d'amenée de gaz combustible, lequel tube ( 17) est concentrique au tube-d'introduction (i 3). 4. Dispositif selon la revendication i ou 2, dans la forme de réalisation avec brûleur à combustible liquide (huile), caractérisé par le fait que l'agencement ( 4) ser- vant de buse à combustible est constitué par une couronne d'ajutages pour brûlage de combustible, lesquels entourent le tube d'introduction ( 13). Dispositif selon l'une quelconque des revendica- 2 $ 518727 tions 1 ou 2, dans la forme de réalisation avec brûleur à combustible liquide (huile), caractérisé par le fait que l'agencement servant de buse à combustible est constitué par une buse centrale ( 4) pour huile combustible, laquelle buse ( 4) est entourée par le tube ( 13) pour l'introduction du mélange de matière et de gaz porteur.