Brevet FR2526677A1 — publié le 19831118

Unité d'insufflation pour un réacteur à lit fluidisé. L'invention se rapporte à une unité dtin- sufflation pour un réacteur à lit fluidisé, dans laquellesont prévus un canal central pour guider un gaz susceptible de se décomposer et un canal annulaire, coaxial au canal central,pour guider un gaz porteur, le canal annulaire formant à son extrémité supérieure un étranglement sur lequel le canal central est dirigé en en étant à distance, un guidage du gaz vers le réacteur à lit fluidisé se trouvant au-dessus de l'étranglement et étant conique en s'évasant vers le haut. On connaît une unité d'insufflation de ce type par les brevets de la République Fédérale d'Allemagne No.2.611.844 et No. 2. 937.652. Des unités d'insufflation du type mentionné ci-dessus sont prévues dans des réacteurs à lit fluidisé, ces unités se trouvant en-dessous du lit fluidisé. Dans des réacteurs à lit fluidisé de ce type, on enrobe par exemple des noyaux combustibles ou fertiles, ayant un diamètre de quelques 100 microns, par pyrolyse à l'aide de substances convenables et on empêche la libération de produits fissiles lors de la fission nucléaire. Des gaz qui conviennent à la pyrolyse sont le méthane, le propane, le propylène, le chlore, le méthylsilane, le chlorure de molybdène V ou autres gaz semblables. Ils sont introduits,ensemble avec un gaz support convenable, comme l'argon, l'hélium, l'hydrogène, l'azote, l'oxyde de carbone, ou autres gaz semblables, dans le lit fluidisé. La température de réaction est comprise entre 1000 et 22000C. Dans l'unité d'insufflation connue, l'embouchure du canal central, dans laquelle passe le gaz d'enrobage, est à l'intérieur de l'unité d'insufflation et se trouve donc à une température plus basse que la température de décomposition nécessaire à la décomposition des gaz d'enrobage. Le courant de gaz d'enrobage, dirigé par le canal central sur le milieu de l'endroit le plus étroit de la paroi tubulaire, entoure aussi latéralement, quand le gaz s'écoule d'une manière laminaire, le courant de gaz porteur sortant du canal annulaire, et est maintenu ainsi éloigné de la paroi de l'unité d'insufflation menant le courant de gaz porteur à l'étranglement. On empêche ainsi également, dans une grande mesure, la formation de dépôts sur les autres parties de l'unité d'insufflation. Mais, comme l'a montré la pratique, on ne peut pas, dans l'unité d'insufflation connue, empêcher entièrement la formation de dépôts à l'étranglement servant de diaphragme. Car l'écoulement laminaire du gaz d'enrobage formant le jet central, ainsi que l'écoulement laminaire du gaz porteur formant le jet annulaire sont influencés, lorsqu'ils passent l'étranglement, de sorte qu'il se produit un tourbillonnement annulaire peu après l'étranglement.Une partie du gaz d'enrobage parvient ainsi sur la paroi du four Q lit fluidisé peu après l'étranglement, ce qui entraine la création faible, mais indésirable, cependant, par exemple de carbone pyrolytique L'installation d'insufflation connue souffre en outre d'un autre inconvénient qui provient du fait que les particules à enrober -subissent, dans le lit fluidisé, des accélérations dans n'importe quelle direction. I1 faut donc, pour que les particules ne quittent pas le lit fluidisé vers le bas en passant par l'étranglement, qu'elles soient freinées par le courant gazeux venant du bas, ce qui exige un trajet de freinage d'une longueur déterminée. Mais ceci n'est pas assuré dans l'unité d'insufflation connue, puisque le lit fluidisé se raccorde directement audessus de l'étranglement.On ne peut pas donc éviter entièrement, dans l'unité d'insufflation connue, que des particules ne quittent le lit fluidisé par l'étranglement. L'invention vise à perfectionner une unité d'insufflation du type connu, de manière à en pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. Suivant l'invention, le guidage du gaz est délimité par une paroi en matériau poreux, une chambre d'amenée de gaz entourant la paroi et pouvant être raccordée à un conduit d'amenée de gaz. Lorsque l'unité d'insufflation fonctionne, le jet central laminaire, entouré du jet annulaire laminaire, pénètre par l'étranglement dans le lit de particules. Les deux jets se contractent. L'endroit le plus étroit des jets se trouve au-dessus de l'étranglement. L'apparition d'écoulements turbulents, peu après l'étranglement, est empêchée dans l'unité d'insufflation suivant l'invention par le fait qu'un gaz, qui avantageusement est un gaz inerte, est comprime supplémentairement à travers la paroi poreuse au-dessus de l'étranglement. Ce gaz emplit l'espace compris entre le jet annulaire et la paroi et empêche ainsi la rupture de l'écoulement du jet central et du jet annulaire à l'étranglement. Les jets restent laminaires. La paroi poreuse est protégée de tout mouillage par le gaz d'enrobage. Elle est en outre aussi refroidie par le gaz supplémentaire qui la traverse. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'unité d'insufflation suivant l'invention, le guidage du gaz vers le réacteur à lit fluidisé est en forme de double cône, l'angle d'ouverture inférieur du double cône étant compris entre 20 et 600, et l'angle d'ouverture supérieur du double cône étant de 90". Dans ce mode de réalisation de l'unité d'insufflation, le gaz devient turbulent après la traversée du cône inférieur, en raison de l'importante augmentation de section droite et du mouvement des particules. Mais tout mouillage par le gaz d'enrobage de la paroi poreuse dans la région du cône supérieur est empêché par la sortie du gaz comprimé à travers la paroi. La sortie du gaz comprimé à travers la paroi poreuse est commandée par la perte de pression dans la paroi, perte qui dépend de l'épaisseur et de la porosité de la paroi. La figure unique du dessin annexé est un schéma d'un exemple de réalisation de l'unité d'insufflation suivant l'invention. Comme il ressort du dessin, l'unité d'insufflation présente un canal central 1 qui, suivant la représentation 2, est subdivisé, en vue d'augmenter le débit, en courants partiels,par la mise en oeuvre d'un faisceau tubulaire. La paroi délimitant le canal annulaire 3 débouche dans un étranglement 4 qui se trouve en-dessous du lit fluidisé 5 représenté seulement partiellement au dessin. La plaque 6 poreuse sert à obtenir un profil de vitesse uniforme du courant du jet annulaire. En même temps, le canal central 1 est centré au moyen de la plaque 6. Le guidage 7 du gaz vers le réacteur à lit fluidisé est en forme de double cône, avec un angle d'ouverture vers le haut, et est délimité par une paroi 8 en matériau poreux. La paroi 8 poreuse est entourée d'une chambre 9 d'introduction du gaz qui peut être raccordée à une alimentation en gaz par un raccord 10. La pression qui est nécessaire dans la chambre 9 d'introduction du gaz est établie au moyen d'un régulateur 11. REVENDICATIONS 1. Unité d'insufflation pour un réacteur à lit fluidisé, dans laquelle sont prévus un canal central (1) pour guider un gaz susceptible de se décomposer et un canal annulaire (3), coaxial au canal central (1), pour guider un gaz porteur, le canal annulaire (3) formant à son extrémité supérieure un étranglement (4) sur lequel le canal central (1) est dirigé en en étant à distance, un guidage (7) du gaz vers le réacteur à lit fluidisé se trouvant au-dessus de l'étranglement (4) et étant conique en s'évasant vers le haut, caractérisée en ce que le guidage (7) du gaz est délimité par une paroi (8) en matériau poreux, une chambre (9) d'amenée de gaz entourant la paroi (8) et pouvant être raccordée à un conduit d'amenée (10) de gaz. 2. Unité d'insufflation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le guidage (7) du gaz vers le réacteur à lit fluidisé est en forme de double cône, l'angle d'ouverture inférieur du double cône étant compris entre 20 et 600, et l'angle d'ouverture supérieur du double cône étant de 90".