[0001] On a déjà préconisé de réaliser simultanément le transport vertical et des échanges
thermiques sur un matériau pulvérulent en utilisant la technique du lit fluidisé.
Mais, pour que les deux opérations puissent être simultanément effectuées avec une
grande efficacité en employant ladite technique, il convient de n'avoir à manipuler
qu'un matériau pulvérulent présentant une granulométrie à plage de distribution étroite.
Dès que le matériau pulvérulent possède une granulométrie large, la technique du lit
fluidisé présente des difficultés à la fois quant aux possibilités de transport du
matériau et quant à la réalisation d'échanges thermiques convenables pour l'ensemble
du matériau.
[0002] La présente invention vise à surmonter cette difficulté et entend fournir une solution
au problème du transport vertical ascendant et d'un échange thermique concomitant
d'un matériau pulvérulent présentant une distribution étalée de sa granulométrie.
[0003] Par distribution étalée de la granulométrie, on entend une distribution plus large
que celle qui serait admissible pour l'utilisation pure et simple de la technique
du lit fluidisé.
[0004] Par échange thermique, on entend soit le réchauffage, soit, de préférence, le refroidissement
du matériau avec essentiellement l'extérieur.
[0005] Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on réalise, dans une même
enceinte, une fluidisation du matériau pulvérulent; cette fluidisation étant assurée
jusqu'à un certain degré et envol de la partie correspondant audit degré dudit matériau
pulvérulent et un entraînement pneumatique des particules restantes à partir de la
partie basse du lit fluidisé. Bien évidemment, les échanges thermiques recherchés
sont réalisés, d'une part, sur le lit fluidisé et, d'autre part, sur l'entraînement
pneumatique.
[0006] Il convient donc tout d'abord de réaliser la fluidisation du matériau pulvérulent
jusqu'à un certain degré afin d'assurer l'envol des particules situées à l'intérieur
dudit degré. Par jusqu'à un certain degré, on entend que l'on prédéterminera la proportion
du matériau pulvérulent introduit dans l'enceinte qui sera fluidisé et ceci en fonction
des dimensions des particules dudit matériau pulvérulent. Ainsi, par exemple, si le
matériau pulvérulent utilisé a une répartition granulométrique gaussienne avec des
particules de dimensions moyennes de l'ordre de 0,1 mm et des particules de dimensions
moyennes de l'ordre de 4 mm, on décidera de réaliser la fluidisation de toutes les
particules dudit matériau qui auront des dimensions moyennes inférieures à 2 mm et
on utilisera pour cela une enceinte et un débit de gaz fluidisant convenable. De plus,
il faut que ladite fluidisation assure l'envol desdites particules.
[0007] Lorsque l'on réalise une fluidisation de ce type, il se trouve que les plus grosses
particules (celles dont les dimensions moyennes sont comprises entre environ 2 et
4 mm dans l'exemple ci-dessus) restent dans l'enceinte et très généralement se déplacent
dans la partie basse du lit fluidisé. Selon l'invention, on réalise à partir de cette
partie basse un dispositif d'entraînement pneumatique de ces grosses particules. Cet
entraînement pneumatique est constitué d'un tube ouvert dans lequel, grâce à un ajutage
convenable, on introduit une quantité d'air suffisante pour entraîner lesdites grosses
particules. Ce tube traverse de préférence le lit fluidisé et débouche hors de celui-ci.
[0008] En ce qui concerne les échanges thermiques que l'on réalise sur les particules, il
va de soi que ces échanges sont effectués, d'une part, au niveau du lit fluidisé pour
toutes les particules situées dans ce lit (et tous les moyens connus et utilisables
pour réaliser des échanges thermiques sur les lits fluidisés peuvent être mis en oeuvre)
et, d'autre part, au niveau du dispositif d'entraînement pneumatique, dans la partie
dudit dispositif située hors du lit fluidisé, pour les particules entraînées par le
dispositif pneumatique. Cette possibilité de réaliser les échanges thermiques à deux
niveaux est intéressante car lesdits échanges peuvent être spécialement adaptés en
tenant compte des dimensions des particules qui doivent subir ces échanges.
[0009] La présente invention concerne également les dispositifs utilisables pour la mise
en oeuvre de l'invention; elle a plus particulièrement pour objet un dispositif d'élévation
et de refroidissement d'un matériau pulvérulent à large répartition granulométrique.
Ce dispositif est constitué par une colonne pourvue à sa base d'une grille de fluidisation,
sous laquelle est ménagée une boîte à vent, d'une arrivée du matériau au-dessus de
ladite grille et d'un tube central dont la base est située à une certaine distance
réglable d'une buse d'injection d'air en direction du tube.
[0010] En outre, la colonne susdite communique à sa partie supérieure avec un collecteur
du produit, tandis que le tube central débouche dans un capteur et ralentisseur auxiliaire
lui-même connecté audit collecteur. De manière préférée, la buse susdite est guidée
par rapport à la grille de fluidisation susdite de manière libre et constitue un moyen
de réglage de la distance la séparant de la base du tube central.
[0011] On notera :
- d'une part, que l'arrivée du matériau dans la colonne doit être convenablement positionnée
et éventuellement aménagée pour que les particules soient soumises au flux gazeux
de fluidisation avant d'atteindre le tube central d'entraînement pneumatique,
- d'autre part, que la paroi extérieure de la colonne est équipée d'un système de
refroidissement qui peut être par pulvérisation d'eau, tandis que le tube central
peut également être équipé d'un système de refroidissement séparé.
[0012] L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre
d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permettra d'en dégager les avantages
et les caractéristiques secondaires.
[0013] Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma de principe de l'invention;
- la figure 2 est une vue de détail de la figure 1.
[0014] En se reportant tout d'abord à la figure 1, on voit une colonne 1 à la base de laquelle
une plaque perforée 2 sépare le volume intérieur la de la colonne d'une boîte à vent
3 connectée à une source de gaz comprimé non représentée. Cette plaque perforée constitue
une grille de fluidisation au-dessus de laquelle, par un conduit 4, le produit divisé
à élever et refroidir est amené. La partie supérieure de la colonne 1 est en communication
de manière non représentée avec un collecteur 5 situé à l'altitude désirée. Ce collecteur
peut être du type cyclone ou autre connu.
[0015] Au centre de la colonne 1, on a disposé un tube de transfert 6 dont la base 6a communique
avec l'espace interne la de la colonne. Cette base 6a est située à une distance d
d'une buse 7 d'injection d'une veine d'air dans le tube. L'extrémité supérieure 6b
du tube 6 débouche dans un capteur auxiliaire 8 qui fait également office de ralentisseur
et qui est lui-même connecté au collecteur principal 5. La représentation de la buse
7 est tout à fait schématique. Il convient que celle-ci soit facilement accessible
pour régler ladite distance d mais également son diamètre et sa situation par rapport
à la grille 2. Il peut également être intéressant que le tube 6 soit mobile si l'on
veut modifier d'une autre manière la distance d susdite.
[0016] Enfin, sur cette figure, on voit une canalisation annulaire 9 dont la partie inférieure
est pourvue d'orifices de pulvérisation d'un liquide (eau) de refroidissement de la
paroi de la colonne 1, cette eau étant recueillie par un bac annulaire 10 de drainage.
On a symbolisé en 11 un dispositif de refroidissement séparé du tube 6.
[0017] Sur la figure 2, qui est une vue de détail d'un mode de réalisation de la figure
1, au niveau de la grille de fluidisation et du tube 6, on retrouve certains des éléments
déjà décrits avec les mêmes références. On voit sur cette figure que la buse 7 est
axialement alignée avec le tube 6 (des guides 12 permettent de garder cet alignement).
Elle met en communication directe la boîte à vent 3 avec l'intérieur la de la colonne.
Comme la perte de charge de la buse est beaucoup plus faible que celle de la grille
2, il se produit un flux d'air ou de gaz qui atteint la base 6a du tube 6 en créant
une aspiration de l'atmosphère ambiante autour des éléments 6 et 7. En réglant la
distance d séparant l'extrémité de la buse de l'extrémité du tube 6, on règle l'effet
d'aspiration et donc le r6le du tube 6. Ce réglage est avantageusement réalisé en
montant sur la grille 2 des buses de différentes longueurs axiales. On peut également
alimenter la buse 7 par une source d'air comprimé indépendante de la botte à vent.
On peut également prévoir sans sortir du cadre de l'invention tout autre système de
buse 7 accessible directement par l'extérieur et dont il est possible également de
faire varier le diamètre pour un réglage du fonctionnement de l'appareil.
[0018] Le produit amené sur la grille 2 étant d'une granulométrie répartie dans une large
fourchette (selon une répartition de gauss notamment), on règle la pression de la
boîte à vent de manière que la principale partie des grains soit transportée pneumatiquement
dans la colonne 6 selon une vitesse déterminée par le taux de refroidissement que
l'on désire. Mais les particules les plus lourdes ont tendance à rester dans l'espace
la, voire à se concentrer au niveau de la grille 2. L'effet d'aspiration décrit ci-dessus
crée un balayage de cet espace d'une force suffisante pour entraîner ces particules
lourdes qui sont rapidement propulsées dans le capteur auxiliaire 8.
[0019] Pour ces particules lourdes, le transfert est réalisé au détriment du refroidissement,
ce qui peut être ensuite compensé, si nécessaire, par un refroidissement plus énergique
en 11 ou en allongeant la longueur des canaux de transfert. En tout état de cause,
le pourcentage des particules concerné restant faible par rapport à la totalité du
produit, l'incidence calorifique peut être négligée.
[0020] L'invention trouve une application intéressante dans le domaine du traitement des
matières finement divisées.
1. Procédé pour le transport vertical ascendant et la réalisation d'échanges thermiques
concomitant sur un matériau pulvérulent présentant une large distribution granulométrique,
caractérisé en ce que l'on réalise, dans une même enceinte, une fluidisation du matériau
pulvérulent, ladite fluidisation étant assurée jusqu'à un certain degré et jusqu'à
envol de la partie correspondante dudit matériau pulvérulent, et un entraînement pneumatique
des particules restantes à partir de la base du lit fluidisé.
2. Dispositif d'élévation et de refroidissement d'un matériau finement divisé dont
la granulométrie s'étend sur une plage importante, caractérisé en ce qu'il est constitué
par une colonne (1) pourvue à sa base d'une grille (2) de fluidisation, sous laquelle
est ménagée une botte à vent (3), d'une arrivée (4) du matériau au-dessus de ladite
grille (2) et d'un tube central de transfert (6) dont la base (6a) est située à une
certaine distance d réglable d'une buse (7) d'injection de gaz en direction du tube.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la colonne (1) susdite
communique à sa partie supérieure avec un collecteur (5) du produit, tandis que le
tube central (6) débouche dans un capteur (8) et ralentisseur auxiliaire lui-même
connecté audit collecteur (5).
4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que
la buse (7) susdite est portée par la grille de fluidisation (2) susdite de manière
démontable et constitue un moyen de réglage de la distance (d) la séparant de la base
(6a) du tube central (6).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce que la paroi extérieure de la colonne (1) est équipée d'un système de refroidissement
(9, 10).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en
ce que le tube central (6) est équipé d'un refroidisseur indépendant (11).