Brevet FR2550326A1 — publié le 19850208

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR CHAUFFER UN GAZ AU MOYEN D'UN AUTRE GAZ. L'invention concerne un procédé de chauffage d'un premier courant gazeux au moyen d'un second courant gazeux, en particulier pour le chauffage de gaz utilisés dans des traitements à haute température comme la production de métal, l'incinération des ordures, etc, elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Le fait de chauffer du gaz injecté dans un four à soufflerie au moyen d'un gaz chauffé dans un générateur de plasma, est connu en soi Voir à ce sujet le brevet suedois n 7 304 333-3. Le problème posé par ce procédé connu est la température élevée 15 en combinaison avec une vitesse élevée du gaz auxquels le revêtement est soumis Il en résulte une usure excessive notamment à l'endroit o le courant de gaz extrêmement chaud est expulsé. Un autre problème est le mélange incontrôlable et mauvais des 20 gaz, provoquant des jets chauds dans la masse gazeuse Ceci constitue un inconvénient grave notamment lorsqu'il s'agit de mélanger un carburant solide et/ou liquide avec le gaz avant sa pénétration dans le four à soufflerie. L'invention a pour objectif d'éliminer les inconvénients mentionnés et de proposer un procédé de chauffage d'un gaz au moyen d'un autre gaz de façon que les parois limitrophes soient protégées et que les gaz soient graduellement et totalement mélangés. A cet effet, l'invention proprose un proc Adé de chauffage d'un premier courant gazeux à l'aide d'un second courant gazeux, caractérisé en ce que I'on force le premier courant gazeux à s'écouler le long de la paroi d'une chambre cylindrique sous forme de courant gazeux en rotation et que l'on force le second courant gazeux à s'écouler de façon centrale dans la chambre, entouré par le premier courant gazeux, de sorte que la paroi est protégée Le gaz de refroidissement forme ainsi une couche protectrice autour de l'écoulement gazeux central, souvent 10 extrêmement chaud, et la durée de vie du revêtement est considérablement prolongée. Le dispositif pour la mise en oeuvre de l'invention comprend une chambre pourvue d'une section d'introduction conformée comme une chambre à tourbillon et d'une partie de mélange de forme allongée, cylindrique, des entrées non radiales pour le premier courant gazeux avec des orifices dans la paroi de la chambre à tourbillon, et une entrée pour le second courant gazeux, disposée de façon essentiellement centrale à l'extrémité 20 de la chambre à tourbillon éloignée de la partie de mélange, ainsi qu'une section d'évacuation située dans la partie de la chambre de mélange opposée à la chambre à tourbillon. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-dessous 25 et en regard des dessins annexes, dans lesquels les figures représentent: Figure 1, une section schématique à travers un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, appliqué à l'invention 30 du gaz dans les fours à soufflerie, et Figure 2, une section suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 1 représente un dispositif devant être connecté à une tuyère classique, désignée par 1, disposée dans la paroi d'un 35 four à soufflerie désigné par 2 Comme mentionné en introduction, l'invention est naturellement adaptée à d'autres applications, comme l'incinération des ordures et la destruction des déchets dans desfours à cuve. Les parties principales du dispositif sont une chambre 3 comprenant la chambre à tourbillon 4 et la chambre de mélange 5 ayant une section transversale cylindrique Toute la chambre est pourvued'un revêtement réfractaire 6 et elle est partiellement 10 refroidie à l'eau 7 Des canaux 8,9 comportant des orifices non radiaux débouchent dans la chambre à tourbillon, voir figure 2 Dans le mode de réalisation représenté, un dispositif de chauffage 11 produisant un courant gazeux chaud débouche dans l'extrémité de la chambre Des buses d'injection peuvent 15 être également disposées dans la chambre à tourbillon 4 pour la fourniture de carburant ou d'autres substances Ceci n'est cependant pas représenté en détail sur la figure Divers types de chauffage sont possibles Cependant, les générateurs 20 de plasma présentent un grand avantage, à savoir qu'une quantité élevée d'énergie peut être transmise à l'aide d'une quantité relativement faible de gaz. Le courant gazeux devant être chauffé est introduit à travers le 25 canal 12 Le gaz s'écoule ensuite à travers un espace annulaire 13 à partir duquel partent des canaux 8,9 ayant des entrées 14-non radiales, voir aussi figure 2 Le gaz pénètre dans l'espace 13 à travers des orifices 15. La principale caractéristique de l'invention est que le gaz chaud ne peut pas entrer en contact avec le revêtement des parois alors que dans le même temps les gaz sont mélangés aussi uniformément que possible et sans perturbations. Bien entendu la conception peut varier dans le cadre de l'invention. Par exemple les canaux 8,9 peuvent avoir avantageusement une forme incurvée comme des aubes Le nombre des canaux peut également varier, ainsi que l'angle sous lequel s'effectue l'introduction. Lorsque l'invention a été appliquée à une installation de four à cuve pour la fabrication de fonte, il a été fourni 5000 m 3 N 10 d'air par heure dans la chambre à une température de 1300 C en même temps que 375 m 3 N d'air par heure à partir du générateur de plasma à une température d'environ 3000 C En pénétrant dans la tuyère du four, le mélange avait une température essentiellement uniforme d'environ 1800 C et l'on n'a pas observé de dommage qui soit apparu sur le revêtement. REVENDICATIONS 1. Procédé de chauffage d'un premier courant gazeux à l'aide d'un second courant gazeux, caractérisé en ce que l'on force le premier courant gazeux à s'écouler le long de la paroi d'une chambre cylindrique sous forme de courant gazeux en rotation et que l'on force le second courant gazeux à s'écouler de façon centrale dans la chambre, entouré par le premier courant gazeux, de sorte que la paroi est protégée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier courant gazeux est introduit suivant une direction non radiale à travers des orifices répartis sur la circonférence de la chambre, ces orifices entourant un orifice d'introduction 15 essentiellement central pour le second courant gazeux. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second courant gazeux est porté à une température élevée dans un moyen de chauffage débouchant directement dans la chambre 20 cylindrique. 4. Dispositif pour chauffer un premier courant gazeux à l'aide d'un second courant gazeux suivant le procédé de la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre 25 ( 3) ayant une section d'introduction conformée conmme une chambre à tourbillon ( 4) et une partie de mélange ( 5) de forme allongée, cylindrique, des entrées ( 14) non radiales pour le premier courant gazeux avec des orifices dans la paroi de la chambre à tourbillon ( 4), et comportant une entrée pour le second courant 30 gazeux, disposée de façon essentiellement centrale, à l'extrémité de la chambre à tourbillon opposée à la partie de mélange, ainsi qu'une section d'évacuation disposée dans la partie de la chambre de mélange ( 5) opposée à la chambre à tourbillon ( 4). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre ( 4, 5) est refroidie à l'eau et porte un revêtement intérieur réfractaire. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre ( 4,5) présente une partie élargie ( 4) disposée à l'extrémité en amont et fonctionnant comme une chambre à tourbillon, dans laquelle sont disposés les orifices des entrées ( 14) non radiales. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'extrémité en aval de la chambre ( 4,5) est conçue en vue de sa jonction avec une tuyère classique de four à soufflerie. 8. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le canal d'alimentation ( 12) du premier courant gazeux débouche dans un espace annulaire ( 13) entourant des canaux ( 8,9) ayant leurs orifices dans les entrées ( 14) non radiales de la partie à tourbillon de la chambre ( 4,5).