Brevet FR2546086A1 — publié le 19841123

DESCRIPTION Les cendres notemment de lignites, Clinkérisées par les hautes températures régnant à l'intérieur des foyers de chaudières, contiennent divers constituants notamment des silicates, aluminates et chaux vive, qui, après extinction de cette dernière peuvent en tout ou partie servir de liants hydrauliques. Les travaux menés en laboratoire ont abouti à diverses méthodes d'extinction de cette chaux vive allant de son hydratation en phase liquide, à la phase vapeur avec différentes conditions de température des cendres brutes et de l'eau ou de la vapeur d'extinction ceci dans le but de ne pas dégrader les parties clinkérisées de la cendre brute. Ces expériences ont en général été conduites en autoclave pour permettre un temps de contact entre particules de chaux vive et le milieu hydratant choisi, réglable à volonté. Les charbons pulvérisés donc finement broyés font que les grains de chaux vive après passage dans les foyers se retrouvent soit en grains de chaux à vif, soit en grains de chaux enrobés d'une gangue ayant un temps de réaction au milieu hydratant différent. L'humidification pour les seconds doit parvenir à l'intérieur du grain de chaux protégé, d'où éclatement du grain, ce qui est mis en évidence par la finesse du produit résultant qui de cendres brutes à 2000 blaines passe en cendres éteintes à 6000 blaines. Les essais industriels, portant sur 1500 à 2000 Kgs de cendres traitées par opération, ont eu pour but de rechercher la valeur des paramètres à retenir et la valeur de la fourchette d'utilisation de ces paramètres pour obtenir dans le cycle de durée minimale, une extinction totale de la chaux vive, celle-ci étant contatée par l'absence de gonflement d'une éprouvette de mortier contituée de 70 % de cendres éteintes et de 30 % de ciment portland, aux aiguilles dites de Le Chatelier. La nécessité de maintenir en contact les grains de chaux vive contenus dans les cendres brutes avec l'eau d'extinction, et le fort dégagement de chaleur produit par la réaction nous ont amenés à réaliser l'extinction en milieu fermé de façon qu'à l'intérieur de l'autoclave règne une atmosphère de vapeur saturante, c'est à dire en équilibre avec son liquide à une pression constante. Par voie de conséquence, les cendres sont hydratées en priorité en phase liquide compte tenu de la quantité d'eau introduite dans l'enceinte. Cette disposition nous a imposé pour contrôler le cours de la réaction tant en élévation de température du milieu fermé que de sa pression résultante, d'effectuer des prélèvements de chaleur par extraction de vapeur produite au cours de la réaction pour maintenir la pression intérieure de l'autoclave à la valeur constante choisie. Nous avons pu constater 10/ Que la température des cendres brutes est indifférente tant à la qualité de l'extinction qu'à la durée du cycle ; 20/ Que la température de l'eau d'extinction par contre joue un rôle déterminant autant dans la qualité de l'extinction que pour réduire la durée du cycle. 3fil/ Que la réaction est d'autant plus rapide que le mouillage est instantané, c'est à dire que la quantité d'eau totale nécessaire à la réaction est apportée dans la première minute de l'opération avant tout début de réaction, mis en évidence par l'élévation de température du milieu fermé. 40/ Qu'un malaxage énergique est nécessaire pour assurer un mouillage uniforme de la cendre brute. 50/ Que plus la durée de réaction et du temps de malaxage sont importants et moins le Z d'eau an excés doit être élevé pour éteindre la cendre. De sorte que les conditions retenues pour assurer une extinction totale de la chaux vive contenue dans les cendres brutes sont les suivantes 1 - Quantité d'eau à introduire comprise entre 200 et 250 % de l'eau théorique nécessaire à l'extinction de la chaux vive contenue dans la cendre traitée. 2 - Introduction de cette eau dans le délai le plus court avant début de réaction. 3 - Température de l'eau de mouillage + de 1400, quelle que soit la température des cendres. 4 - Malaxage énergique. 5 - Durée de réaction minimale environ 12 mn à 250 % d'eau d'extinction. Ces conditions conviennent particulièrement bien à la construction d'une unité d'extinction en fonctionnement continu. En effet 10/ La quantité d'eau d'extinction peut erre programmée à chaque instant en fonction du débit de cendre instantané à traiter. Conséquence heureuse, les pulverisateurs d'eau d'extinction fonctionnant en permanence, aucun bouchage n'est à craindre, enfin le prélèvement de vapeur assurant le contrôle de la pression à l'intérieur du milieu fermé étant effectué au delà du rideau d'eau pulvérisée, il s'ensuivra un dépoussiérage efficace de la vapeur extraite. 20/ L'eau d'extinction à + de 1400 peut être produite par l'extincteur lui même, et permettra un premier prélèvement de chaleur. 30/ La durée du temps d'extinction ne réduit pas la production horaire de l'unité d'extinction et par voie de conséquence le malaxage peut être à la fois énergique et long. Les dispositions figurant sur la planche annexe nO 1 permettent la réalisation des conditions ci-dessus. L'enceinte autoclave constituée par le magasin à cendre brute /T/, la section mouillage /2/ , la section malaxage /3/ est fermée en amont au moyen d'un alimentateur en cendres brutes de type rotatif à boisseau creux motorisé à vitesse variable /4/ à large recouvrement d'étanchéité et en aval au moyen d'un évacuateur de cendres éteintes /5j de même type que lwalimentateur. L'étanchéité du boisseau creux rotatif motorisé des organes /4/ et assure le maintien en pression de l'enceinte autoclave. Cette étanchéité est assurée sur les extrémités du boisseau creux par des joints toriques /6/ et sur la partie cylindrique /7/ par une admission permanente d'air comprimé /8/ assurant à la fois le nettoyage du boisseau, la vidange du produit (cendre brute ou éteinte), par la fuite d'air comprimé vers le stockage cendre brute ou éteinte une certaine fluidisation du produit. Enfin la rotation du boisseau creux permet la mise à l'air libre de l'intérieur du boisseau au moment de son-zemplissage. La rotation du boisseau creux entraine en amont de celui-ci un dispositif /9/ évitant la formation d'une voûte dans la cendre brute ou éteinte stockée et donc assure un écoulement permament et régulier du produit. Du magasin à cendre brute J1/ à la section mouillage, la cendre brute est acheminée à débit constant en fonction du réglage effectué, vers la section d'hydratation /5/ par tamis vibrant, convoyeur à raclette ou vis, ou tout autre système, la pression dans le magasin à cendre étant maintenue constante et à tous moments égale à celle régnant au sein de la section flhydratationfl /5/, évitant ainsi tout écoulement de vapeur vers le magasin à cendres brutes par une vanne de régulation /10/ admettant ou évacuant de l'air comprimé dans le magasin à cendres en fonction de la pression régnant dans la section hydratation /5/ . L'hydratation de la cendre se fait instantanément dans la section /5/, le débit d'eau instantané étant réglé en fonction du poids de cendre instantané traité et de sa teneur en CaO, par un système de rampes de pulvérisateurs /11/ alimentés par une pompe à très haute pression /12/ en eau surchauffée à plus de 1400 produite par les échangeurs /13/ prélevant la vapeur de réchauffage de l'eau dans l'enceinte autoclave de la section malaxage /37. Un dispositif de dépoussiérage de la vapeur consommée par les échangeurs est assurée par des rampes de pulvérisation /14/ alimentées en eau surchauffée à 1400 sous très forte pression. La régulation de la pression dans l'enceinte autoclave est réalisée au moyen d'une vanne de régulation /15/ motorisée évacuant la vapeur de l'extincteur , dépoussiérée au passage du rideau de pulvérisateurs /11/ en fonction de la pression affichée pour la marche de l'appareil. Cette vapeur peut etre récupérée pour assurer le préchauffage de l'eau d'extinction dans la bâche alimentaire de l'installation, l'air nécessaire à la fluidisation de la cendre brute ou éteinte dans les silos de stockage, ou assumer tous autres besoins thermiques. L'installation sera complétée d'une chaudière électrique /16/ par exemple pour affiner la température de l'eau d'extinction ou assurer le premier réchauffage en série avec les échangeurs, d'un adoucisseur de l'eau d'extinction pour éviter l'entartrage des échangeurs, chaudières, tuyauteries et pulvérisateurs et de tous dispositifs, soupapes de sureté, trapped'expansion, manomètres, thermomètres, prévus par la loi concernant la sécurité des générateurs de vapeur à moyenne pression. REVENDICATIONS DE PRIORITE 1. Dispositif réalisant à la fois l'enceinte autoclave, l'alimentation de l'unité d'extinction en cendres brutes, l'évacuation des cendres éteintes par des boisseaux motorisés rotatifs spéciaux. 2. Dispositif évitant l'écoulement de vapeur de l'extincteur proprement dit vers le magasin à cendre brute sous pression. 3. Dispositif de prélèvement de chaleur dans l'extincteur proprement dit, au moyen d'évacuation de vapeur régulée en fonction de la pression désirée dans l'enceinte fermée, dépoussiérée au travers du rideau d'eau pulvérisée d'extinction.