PROCESS AND SILO FOR THE HOMOGENIZATION OF PULVERULENT MATERIALS

Abstract: 1. Process for the homogenization of a pulverulent material contained in a silo by injection of air through aeration units mounted on the silo bottom which is divided into one median zone and two lateral zones, the volume of air per unit area injected through the median zone being greater than that injected through lateral zones, characterized in that the median zone is divided over its length into several parts (A1 , B1 , C1 ) and at any moment compressed air is supplied only to the aeration units provided in a single one (A1 or B1 or C1 ) of the aforesaid parts of the median zone and into the contiguous sectors (A2 or B2 or C2 respectively) of the lateral zones.

Description: Procédé et silo d'homogénéisation de matières pulvérulentes La présente invention concerne l'homogénéisation de matières pulvérulentes contenues dans un silo par injection d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo. Selon les procédés connus, le fond du silo est divisé en plusieurs zones et on injecte dans l'une des zones un débit d'air par unité de surface élevé, pour fluidiser la matière située au-dessus de cette zone, et dans les autres zones un débit d'air par unité de surface beaucoup plus faible de façon que la matière au-dessus de ces zones soit simplement aérée. Dans la zone où la matière est fluidisée, elle se dilate et déborde dans le haut du silo sur la matière des zones voisines dont la faible aération est suffisante pour permettre le glissement, dans le bas du silo, vers la zone à fort débit d'air. I1 se produit donc un mouvement ascendant des-couches horizontales de matière audessus des zones à fort débit d'air et un mouvement descendant au-dessus des autres zones. De plus, au-dessus de la zone à fort débit d'air, la matière fluidisée est soumise à une forte turbulence qui provoque une distorsion et un mélange des couches horizontales entre elles. Le fond du silo est généralement divisé en plusieurs secteurs égaux dont un seul est alimenté avec un débit d'air élevé, tous les autres étant alimentés à faible débit, et ceci avec une permutation circulaire assurant successivement la fluidisation de la matière au-dessus de chaque secteur. Cette permutation régulière des fonctions des secteurs risque de provoquer de simples va-et-vient verticaux des couches de matière, sans mélange des couches entre elles, ce qui est contraire au but recherché. Par ailleurs, cette solution oblige à équiper tous les secteurs du fond du silo d'aérateurs capables de fournir les débits d'air élevés nécessaires pour assurer la fluidisation intensive de la matière. On connait aussi (brevet français N 2 126 307) un silo dont le fond comprend une zone centrale fortement venti lôe et une zone annulaire divisée en secteurs circulaires plus faiblement ventilés. Compte-tenu de la forme circulaire de la zone centrale, les matières mises en mouvement ascendant au-dessus de cette zone vont nécessairement se répartir sur toute la section du silo à sa partie supérieure et, comme à chaque instant seulement deux secteurs sont ventilés et autorisent un mouvement descendant des matières, une grande partie des matières arrivées dans le haut du silo se déposera sur des secteurs non ventilés et ne sera pas soumise à I'homogénéisation. Dans le brevet français 1 325 873, il est par ailleurs pré- vu de diviser le fond du silo en une bande médiane fortement ventilée et deux zones latérales plus faiblement ven tillées. . Le but de la présente invention est de réduire le coût et la consommation d'énergie de la centrale d'air comprimé alimentant le silo et d'éliminer les risques inhérents aux systèmes à permutation circulaire. Le procédé d'homogénéisation objet de l'invention applicable aux silos dont le fond est divisé en une zone médiane et deux zones latérales, le débit d'air par unité de surface injecté à travers la zone médiane étant supérieur à celui injecté à travers les zones latérales, est caractérisé en ce que le volume de matière contenue dans le silo est divisé en volumés partiels par des plans fictifs, verticaux et parallèles entre eux de telle sorte que chaque segment du fond du silo correspondant à l'un de ces volu mes partiels comporte une zone médiane et deux zones la térales, et à chaque instant on n'alimente en air compri mé que les aérateurs prévus sur un seul des segments du fond du silo correspondant aux dits volumes partiels, les différents segments étant alimentés successivement. Etant donné qutà chaque instant seule une partie de la masse totale de matière est aérée ou fluidisée, le débit d'air nécessaire est beaucoup plus faible qu'avec les procédés connus et, par conséquent, le coût et la consommation de la centrale d'air comprimé s'en trouvent réduits. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on utilise un silo dont le fond est divisé en segments par des lignes s'étendant d'un bord à l'autre du silo, dans des plans verticaux parallèles, chaque segment étant lui-même divisé en une zone médiane et deux zones latérales, et qui comporte dans les zones médianes des aérateurs qui sont capables de fournir un débit d'air, rapporté à l'unité de surface du fond, nettement supérieur à celui que sont capables de fournir, sous la même pression d'air, les aérateurs équipant les zones latérales. Les aérateurs équipant chaque zone médiane sont reliés à l'ouïe de refoulement d'un premier compresseur ou surpresseur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé chaque zone médiane individuellement. De même, les aérateurs équi- pant les zones latérales de chaque segment sont reliés à l'ouïe de refoulement d'un second compresseur ou surpresseur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé les zones latérales de chaque segment individuellement. Une sortie centrale ou latérale est prévue dans le fond du silo pour l'extraction de la matière. Un tunnel aboutis sant à cette sortie et disposé diamétralement et transversalement aux segments est prévu sur le fond du silo il communique par des ouvertures latérales avec l'inté- rieur du silo et son sol est recouvert d'aéroglissières inclinées vers la sortie. Le fond du silo est incliné vers le tunnel. D'autres caractéristiques de l'invention apparaltront à la lecture de la description qui suit et se réfère aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels La figure i est une vue en plan du fond du silo montrant la disposition des aérateurs et des circuits d'air. La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle de la partie inférieure du silo, la coupe étant faite suivant un plan vertical proche de l'axe du tunnel d'évacuation et parallèle à celui-ci. La figure 3 est une coupe transversale, à une autre échelle, du tunnel d'évacuation et d'une partie du fond du silo. Les figures 4, 5 et 6 sont des représentations schématiques du silo illustrant trois phases de fonctionnement. Le silo représenté partiellement sur les dessins comporte, de façon classique, une paroi cylindrique 10, à axe vertical, un fond 12 et un plafond ; une ouverture de sortie latérale 16 est prévue à sa base. Le fond du silo a la forme d'un dièdre dont l'arrête fictive est disposée dans le plan diamétral contenant l'axe de l'ouverture de sortie 16 et est inclinée vers cette ouverture pour faciliter l'extraction des matières. Le fond du silo est divisé dans cet exemple en trois segments A, B et C dont les frontières, représentées par les lignes en traits mixtes 18 et 20 sur la figure 1, sont situées à l'intersection de deux plans fictifs, verticaux et parallèles entre eux, et de la surface du fond. Chaque segment A, B et C est lui-même divisé en une zone médiane At, B1 et Ct et deux zones latérales A2, B2 et C2 dont les frontières sont parallèles à l'arrête du dièdre formé par le fond du silo et situées à égales distances de celles-ci. Ces différentes zones sont équipées d'aérateurs qui sont constitués par des tubes plats à section rectangulaire dont la face supérieure est réalisée en un matériau poreux. Les aérateurs 22 équipant les zones At, B1, et Ct sont disposés parallèlement à l'arrête du dièdre formé par le fond du silo alors que les aérateurs 24 équipant les zones A2, B2 et C2 sont disposés perpendiculairement à cette arête. Les aérateurs 22 sont plus larges et plus rapprochés les uns des autres que les aérateurs 24, de sorte que le débit d'air que l'on peut injecter par unité de surface du fond dans les zones A1, B1, et C1 est nettement supérieur à celui que l'on peut injecter dans les zones A2, B2 et C2, sous une même pression, de façon à pouvoir réaliser une fluidisation intensive de la matière au-dessus des zones médianes et une simple aération au-dessus des zones latérales. A titre d'exemple, le rapport de la surface des aérateurs à la surface du fond est d'environ 0,5 dans les zones médianes et d'environ 0,2 dans les zones latérales. Tous les aérateurs équipant chaque zone sont reliés à une tuyauterie d'alimentation commune. Les trois tuyauteries Ta, Tb et Tc alimentant les zones médianes A1, B1 et C sont reliées à un compresseur 26 à travers des électrovannes 28a, 28b t 28c. Les trois tuyauteries T'a, T'b et T'c alimentant les zones latérales A2, B2 et C2 sont re liées à un second compresseur 30 à travers des électrovannes 32a, 32b et 32c. Sur chacune des figures 4, 5 et 6, on n'a représenté que les tuyauteries d'alimentation des zones en service pendant la phase considérée. Un tunnel d'évacuation 34 est prévu sur le fond 12 du silo, le long de l'arrête du dièdre qu'il forme. Ce tunnel, qui aboutit à l'ouverture de sortie 16, comporte sur ses deux côtés et sur toute sa longueur des ouvertures latérales 36 assurant la communication avec l'intérieur du silo. Le sol du tunnel est équipé d'aéroglissières 38 alimentées en air comprimé par un surpresseur 40. En variante, le silo pourrait comporter une sortie centrale, le tunnel étant alors à double pente et incliné des bords vers le centre du silo. Le principe de fonctionnement du silo va maintenant être décrit en se référant aux figures 4, 5 et 6. Dans une première phase (figure 4) seuls les aérateurs équipant le segment A sont alimentés en air comprimé, les électro-vannes 28a et 32a correspondantes étant ouvertes-alors que les autres vannes sont fermées. Les aérateurs de la zone centrale fournissant un débit d'air par unité de surface élevée la matière située au-dessus de cette zone est fortement fluidisée ; elle se dilate et déborde à la partie supérieure du silo sur la matière recouvrant les zones latérales A2. Simultanément, la matière se trouvant dans la partie inférieure du silo, au-dessus des zones latérales A2 glisse sur le fond incliné du silo vers la zone At, ce déplacement étant rendu possible par l'aération créée par l'air injecté dans ces zones, à faible débit. A titre d'exemple, le débit d'air par m2 de surface du fond du silo injecté dans la zone A1 est de l'ordre de 30 l/s et dans les zones A2 de 6 I/s. Il se produit donc un mouvement de la matière suivant les flèches de la figure 4 qui assure une bonne homogénéisation dans le volume partiel du silo surmontant le segment A. Au bout d'un temps prédéterminé, une minuterie ferme les vannes 28a et 32a et ouvre les vannes 28b et 32b, les vannes 28c et 32c restant fermées. La matière située audessus du segment B est alors mise en mouvement, comme indiqué par les flèches de la figure 5, grâce à une fluidisation intense au-dessus de la zone médiane B1 et une aération réduite au-dessus des zones latérales B2. La minuterie commande ensuite la fermeture des vannes 28b et 32b et l'ouverture des vannes 28c et 32c, pour homogénéiser de la meme façon la matière au-dessus du segment C (figure 6). Ces trois phases peuvent être répétées aussi souvent que nécessaire pour obtenir la qualité souhaitée du mélange pour la matière contenue dans le silo. Pour extraire la matière du silo, on alimente les aéroglissières 38 en air comprimé ce qui permet à la matière qui pénètre dans le tunnel 34 à travers les ouvertures latérales 36 de s'écouler à l'état fluidisé jusqutà l'ouverture de sortie 16. L'extraction peut être continue ou discontinue. Il est évident que la forme et le nombre des segments du mode de réalisation décrit ne sont pas limitatifs et qu'ils dépendent, en particulier, de la forme et des dimensions du silo, et il est bien entendu que toutes les modifications apportées au mode de réalisation décrit par l'emploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre de l'invention.

Claims: Revendications t. Procédé d'homogénéisation d'une matière pulvérulente contenue dans un silo par injection d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo qui est divisé en une zone médiane et deux zones latérales, le débit d'air par unité de surface injecté à travers la zone médiane étant supérieur à celui injecté à travers les zones latérales, caractérisé en ce que le volume de matière contenue dans le silo est divisé en volumes partiels par des plans fictifs, verticaux et parallèles entre eux, chaque segment du fond du silo correspondant à l'un de ces volumes partiels comportant une zone m-édiane et deux zones latérales, et à chaque instant on n'alimente en air comprimé que les aérateurs prévus sur un seul des segments du fond du silo correspondant aux dits volumes partiels, les différents segments étant alimentés successivement. 2. Silo pour lthomogénéisation d'une matière pulvérulente dont le fond est divisé en une zone médiane et deux zones latérales, la zone médiane étant équipée d'aérateurs capables de fournir un débit d'air, rapporté à l'unité de surface du fond du silo, supérieur à celui que sont capables de fournir, sous la même pression d'alimentation, les aé- rateurs équipant les zones latérales, caractérisé en ce que le fond du silo est divisé en segments (A, B, C) par des lignes (18, 20) s'étendant d'un bord à l'autre du silo dans des plans verticaux parallèles de telle sorte que chaque segment comporte une zone médiane (At , B1 , C1) et deux zones latérales (A2 , B2 s C2), en ce que les aéra teurs équipant chaque zone médiane des segments sont reliés à l'ouïe de refoulement d'un premier compresseur ou surpresseur (26) par une tuyauterie (Ta , Tb - T ) sur laquelle est placée une vanne (28 a , 28 b , 28 c) permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé chaque zone médiane individuellement, et en ce que les aérateurs équipant les zones latérales (A2 , B2 , C2) de chaque segment sont reliés à l'ouïe de refoulement d'un second compresseur ou surpresseur (30) par une tuyauterie (T' a, T' b, T' c) sur laquelle est placée une vanne (32a, 32b, 32c) permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé les zones latérales de chaque segment individuellement. 3. Silo selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte sur son fond un tunnel d'évacuation (34) disposé transversalement aux dits segments (A, B, C) et aboutissant à une ouverture de sortie (16) prévue au fond du silo, ce tunnel étant muni sur ses deux côtés d'ouvertures latérales (36) établissant une communication avec l'intérieur du silo, et des aéroglissières (38) placées à l'in térieur du tunnel pour permettre l'écoulement de la matière vers l'ouverture de sortie, celle-ci pouvant etre centrale ou latérale.

Inventors: COTTIGNIES, CHARLES-HUBERT
Applicants: DENIS-SERTAC SA
Application year: 1982
Main classification: B01F13
IPC codes: B01F13