Brevet FR2561541A1 — publié le 19850927

Dispositif de mise en fluidisation La présente invention a pour objet un dispositif de mise en flui- disation s'appliquant plus particulièrement aux lits fluidisés industriels de traitement de matières. Les chambres de fluidisation pour le traitement de matières com- portent à la base un dispositif pour la répartition d'un fluide gazeux sur toute la section de la chambre et pour la mise en fluidisation d'une matiè- re particulaire amenée dans ladite chambre. Dans le cadre des lits fluidisds industriels de traitement de ma- tières, il est connu d'utiliser, comme dispositif de mise en fluidisation, des plaques planes qui sont perforées de façon à former un réseau régulier et qui sont munies, soit de tubulures surmontées d'un chapeau en forme de champignon, soit de tubulures épaisses perches de trous radiaux. Ce systè- me présente l'avantage de pouvoir se prémunir contre les introductions de particules solides dans la conduite principale de distribution du fluide ga- zeux. Par contre, ce mode de construction, o la plaque doit résister à des charges thermiques et mécaniques importantes par sa rigidité à la flexion et o la réalisation de multiples champignons est nécessaire, conduit à des coûts de réalisation élevés. Il est également connu d'utiliser, comme dispositif de mise en fluidisation, des plaques planes, qui sont perforées et munies de venturi. Mais pour se prémunir des introductions de particules solides dans les con- duits d'amenée, un siphon d'introduction d'agent de fluidisation doit être aménagé. Il faut alors vtrifier régulièrement si le venturi est bouché ou non par des particules, ce qui impose l'alimentation individuelle de chaque venrturi en agent de fluidisation. Ce mode de construction conduit donc h la multip]ication d'organes d'équilibrage, d'isolement et de décolmatage ce qui entraine des pertes de charges importantes. Par ailleurs, ces dispositifs fonctionnent, soit en lit dense, soit en lit circulant, et ils ne permettent pas de passer d'un domaine de fluidisation à l'autre avec le même appareillage. A cet effet, on connaît un dispositif de mise en fluidisation formé par une grille qui comporte un premier ensemble de canaux raccordés à un système d'alimentation en fluide gazeux et un second ensemble de canaux complémentaires raccordés à un autre sysènîm d'alimentation ev fluide gazeux. Les deux ensembles sont alimentés 53 séparément ou simultanément en fonction du mode de fluidisation que l'on dé- sire obtenir. Cette double disposition a pour conséquence de multiplier les rganes de contrôle et de commande, et d'augmenter les coûts de réalisa- tion. L'invention concerne donc un dispositif de mise en fluidisation pour le traitement industriel de matières qui est particulièrement simple à réaliser et très économique et qui permet d'éviter les inconvénients préci- tés tout en possédant une grande souplesse de fonctionnement. Suivant l'invention, le dispositif disposé à la base de la cham- bre de fluidisation pour la répartition uniforme d'un fluide gazeux sur tou- te la section de ladite chambre est constitué par une multitude de petits tubes parallèles, munis de perforations radiales et raccordés à des collec- teurs pour une alimentation en boucle desdits tubes en fluide gazeux. Suivant une autre caractéristique de l'invention les perforations sont dirigées vers le bas de la chambre de fluidisation suivant un angle dé- terminé et disposées soit par paires sur la section des tubes soit en quin- conce. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particuliè- rement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et en se réfé- rant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue partielle en coupe verticale d'une chambre de fluidisation munie du dispositif de mise en fluidisation conforme à l'in- vention, - La figure 2 représente une vue de dessus de la figure 1, - la figure 3 représente une vue à plus grande échelle en coupe transversa- le d'un tube du dispositif de mise en fluidisation, - la figure 4 représente une vue partielle en coupe verticale d'un autre mo- de de réalisation du dispositif de mise en fluidisation. - La figure 5 est une vue de dessus de la figure 4, - et les figures 6 à 8 représentent plusieurs autres modes de réalisation du dispositif de mise en fluidisation. En se reportant tout d'abord aux figures 1 et 2, on a représenté une chambre de fluidisation 1 pour le traitement industriel de matières par- ticulaires ayant une forme parallélépipédique, et comportant des parois la- térales 2 en matériau réfractaire et un fond 3 également en matériau réfrac- taire. Ce fond 3 est relié aux parois latérales 2 par exemple par des bri- des de liaison 4 facilement démontables. A la base de la chambre 1 et au-dessus du fond 3, est installé le dispositif de mise en fluidisation 10. Ce dispositif comporte des moyens d'amenée d'un fluide gazeux, par exemple de l'air, formés de plusieurs col- lecteurs (11a, ilb...) parallèles entre eux et traversant de part en part la chambre 1. Ils sont répartis sur le fond 3 de telle façon qu'un collec- teur (lla - 11d) soit disposé latéralement de chaque côté de la chambre 1 et que deux autres collecteurs (11b-llc) soient placés au centre de ladite chambre. De plus, ils sont insérés dans des logements 5 prévus à l'inté- rieur des parois réfractaires (2-3) de la chambre 1, ce qui les protège des dommages d'érosion et de corrosion provoqués par la matière particulaire. A l'extérieur de la chambre 1, chaque collecteur 11 est raccordé d'un côté à une conduite principale 6 de distribution du fluide gazeux et comporte de l'autre côté une vanne 7. Cette conduite principale 6 peut être placée à une certaine distance de la chambre 1 ou directement plaquée sur celle-ci afin de réduire les pertes de charge et de diminuer l'encombrement de celle-ci. Elle peut également être raccordée directement à un ventila- teur, non représenté, pour l'alimentation en fluide gazeux. Pour la répartition uniforme du fluide gazeux à la base de la chambre 1 et pour couvrir toute la surface du lit fluidisé, le dispositif de mise en fluidisation comporte une pluralité de petits tubes 12 parallè- les les uns par rapport aux autres et disposés transversalement aux collec- teurs (lia, 11b...). Les tubes 12 sont raccordés aux collecteurs selon deux rang4es parallèles A-B de telle façon que les tubes 12a de la rampe A soient raccordés aux collecteurs (lla-llb) et que les tubes 12b de la ran- gée B soient raccordés aux collecteurs (llc-lld). Chaque petit tube 12 est muni de perforations radiales 13 (figure 3) espacées sur la longueur selon un pas défini en fonction du mode de flui- disation désiré. Ceg perforations 13 sont dirigées vers le bas de la cham- bre de fluidisation 1 suivant un angle %e" compris entre 30 et 60 par rap- port à l'horizontale de façon h se prémunir des introductions éventuelles de particules solides. D'autre part, ces perforations 13 peuvent être agen- cdes par paires sur la section du tube 12 ou en quinconce. L'espacement entre chaque tube 12 est réalisé selon un pas défini par ie mode de fluidisation désire. Les tubes 12 sont d'une part en forme de "L" pour assurer leur libre dilatation sous l'effet simultané de la cir- cuslation du fluide gazeux et de la matière particulaire, et d'autre part lé- gèrement inclinés par rapport à l'horizontale pour l'évacuation par gravité des particules solides qui peuvent éventuellement s'introduire. La disposition des collecteurs (lia, 11b...), de chaque côté et au centre de la chambre de fluidisation 1 permet de limiter la longueur des tubes 12 pour se prémunir des effets du flambage axial et des vibrations, et également d'assurer une alimentation en boucle desdits tubes de fluidisa- tion, afin de réduire les différences de pression entre les perforations 13 situées sur les tubes les plus éloignés et par conséquent de diminuer les écarts dans les débits introduits. Sur les figures 4 et 5, qui représentent un autre mode de réalisa- tion et sur lesquelles on retrouve la chambre de fluidisation 1 et les col- lecteurs (lia, 11b...), la disposition des tubes 12 est différente. En ef- fet, les tubes 12 de chaque rangée A-B sont imbriqués les uns dans les autres ce qui permet d'améliorer la répartition uniforme du fluide gazeux à la base de la chambre de fluidisation. Il est également possible de raccor- der les tubes 12a de la rangée A aux collecteurs lia et llc et les tubes 12b aux collecteurs 11b et lld. A la figure 6, les collecteurs (1la-llb...) sont disposés à l'ex- térieur des parois de la chambre de fluidisation 1, permettant ainsi d'obte- nir une meilleure protection desdits collecteurs à l'érosion et à la corro- sion de la matière particulaire du lit fluidisé. Dans le cas o la surface de la chambre 1 est particulièrement grande (figure 7) le dispositif de mise en fluidisation peut être réalisé sous la forme de plusieurs modules (20-21) juxtaposés les uns à côté des au- tres sur le fond 3 de la chambre et comportant chacun un ensemble de collec- teurs 11 et de petits tubes 12. Pour l'évacuation sous le lit fluidisé de grosses particules ou d'objets incombustibles qui ont été introduits avec le combustible, le fond 3 de la chambre de fluidisation 1 peut comporter plusieurs points d'évacua- tion 25 uniformément répartis et agencés en forme de trémies (figure 8). Le dispositif de mise en fluidisation décrit ci-dessus sous diffé- rentes formes de réalisation, présente de nombreux avantages. Tout d'abord, il est simple à réaliser et très économique en évitant l'utilisation d'une plaque support perforée en matériau sophistiqué, tout en obtenant une répar- tition uniforme de l'agent de fluidisation. D'autre part, l'agencement des tubes est tel qu'il permet de récu- pérer par gravité dans les collecteurs, les particules introduites dans les perforations des tubes. Dans ces collecteurs, les particules sont évacuées périodiquement en ouvrant les vannes 7. Cette disposition permet également de réduire au minimum la cou- che de réfractaire isolant constituant le fond du lit fluidisé, le matériau du lit constituant alors partiellement le réfractaire isolant. Enfin, le dé- montage aisé du fond de la chambre de fluidisation permet d'accéder facile- ment aux collecteurs et aux tubes et de procéder à d'éventuelles remises en état. L'invention n'est pas strictement limitée aux modes de réalisa- tion qui ont été décrits à titre d'exemple, mais elle couvre également les réalisations qui n'en différeraient que par des détails, par des variantes d'exécution ou par des moyens équivalents. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mise en fluidisation d'une matière particulaire disposé à la base d'une chambre de fluidisation pour la répartition unifor- me d'un fluide gazeux sur toute la section de ladite chambre, caractérisé par le fait qu'il est constitué par une multitude de petits tu- bes (12) parallèles, munis de perforations radiales (13) et raccordés à des collecteurs (lla-llb...) pour une alimentation en boucle desdits tubes en fluide gazeux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les perforations (13) réparties selon un pas dé- terminé sont dirigées vers le bas suivant un angle '." compris par exemple entre 30 et 60 par rapport à l'horizontale et disposées soit par paires sur la section des tubes (12) ou soit en quinconce. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les tubes (12) répartis entre les collecteurs (lla-llb...) selon un pas déterminé sont en forme de "L" incliné par rap- port à l'horizontale pour l'évacuation des particules solides et pour satis- faire à des critères de tenue mécanique et thermique. 4. Dispositif selon les revendications 1 et 3, caractérisé par le fait que les tubes (12) sont disposés transversalement par rapport aux collecteurs (lla-llb...) selon plusieurs rangées parallè- les (A-B). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les tubes (12) s'imbriquent les uns dans les autres. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les collecteurs (lia, llb...) parallèles les uns par rapport aux autres traversent de part en part la chambre de fluidi- sation (1) et par le fait qu'à l'extérieur de ladite chambre (1), chaque collecteur est raccordé d'un c6té à une conduite principale (6) de distribu- tion du fluide gazeux et comporte de l'autre côté une vanne (7) pour l'éva- cuation des particules solides. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'un collecteur (lla-lld) est disposé latéralement de chaque côté de la chambre (1) et que deux collecteurs (llb-llc) sont pla- cés au centre de ladite chambre. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par, le fait que les collecteurs (l1a, llb...) sont insérés dans des logements (5) prévus à l'intérieur des parois réfractaires (2-3) de la chambre (1). 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les collecteurs (lla-llb...) sont disposés à l'extérieur des parois de la chambre de fluidisation (1). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait que ledit dispositif est réalisé sous la forme de plusieurs modules (20-21) juxtaposés les uns à côté des autres sur le fond (3) de la chambre (1) et comportant chacun un ensemble de collecteurs (lia, 11b...) sur lesquels sont montés les petits tubes (12).o 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précéden- tes, caractérisé par le fait qu'en dessous des petits tubes (12), le fond de la chambre (1) comporte plusieurs points d'évacuation (25) uniformément répartis et agencés en forme de trémies pour l'évacuation de grosses parti- cules ou d'objets incombustibles.