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STORA KOPPARBERGS BERGSLAGS AKTIEBOLAG, résidant à FALUN ( Suède ) .
FOUR ROTATIF A RECUPERATION.
Dans un grand nombre de procédés chimiques et métallurgiques qui doivent être mis en oeuvre à température élevée, le chauffage des produits à la température nécessaire constitue une partie très importante et souvent même prédominante de la consommation totale de chaleur. Il en est de même pour les traitements thermiques à températures élevées. L'énergie nécessai- re pour ces procédés ou traitements pourrait être sensiblement diminuée si l'on pouvait utiliser la capacité calorifique des produits traités avant leur refroidissement à l'aide ou par de l'eau courante. Le meilleur proces- sus d'utilisation de cette capacité calorifique consiste à la transférer dans un échangeur de chaleur au produit à chauffer.
Si, dans un traitement thermique, il faut chauffer et refroidir exactement la même quantité de pro- duit et si la chaleur de réaction est nulle, il serait donc possible, avec un échangeur de chaleur efficace, d'ajouter ou d'apporter seulement l'éner- gie nécessaire à la compensation des pertes de chaleur du four vers l'espace ambiant par convexion ou par rayonnement.
Ce principe de l'utilisation de la capacité calorifique de la matière traitée ou des produits de réaction, à l'intérieur ou à l'extérieur du four, a déjà été appliqué dans un grand nombre de fours et d'appareilla- ges chimiques. Dans la plupart des cas, cependant, on n'a utilisé que les gaz et les fluides de réaction pour le chauffage de gaz, de fluides et de substances solides, ou bien les produits de réaction solides ont été employés pour le chauffage des gaz ou des fluides.
La présente invention a pour objet un four de réaction avec é- changeur de chaleur, convenant à l'échange de chaleur entre phases fluides et matières solides pulvérulentes ou de petites dimensions. Le four con- forme à la présente invention comporte un tambour monté rotatif autour de
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son axe longitudinal, une chambre de traitement thermique ménagée à une extrémité dudit tambour et un certain nombre de parois disposées à l'autre extrémité du tambour, perpendiculairement à l'axe longitudinal, pour divi- ser ladite extrémité en un certain nombre de chambres plus petites.
Ces chambres plus petites sont alternativement en communication ouverte entre elles, de manière à former deux ensembles parallèles de chambres, ce qui permet aux produits d'être amenés au four à travers l'un des ensembles ou systèmes et d'être évacués du four à travers l'autre système, en contre courant par rapport au produit introduit. Les première, troisième, cinquiè- me chambres, etc... des dites petites chambres (à partir de l'extrémité du four) sont avantageusement reliées pour constituer le système d'alimentation, tandis que les seconde, quatrième, sixième etc... des dites chambres sont reliées entre elles pour former le système d'évacuation .
L'invention sera expliquée en détail dans la description ci-a- près de diverses formes de réalisation, avec référence au dessin ci-joint dans lequel :
Figure 1 représente schématiquement une élévation en coupe lon- gitudinale d'une forme de réalisation d'un four suivant l'invention;
Figure 2 représente schématiquement une coupe longitudinale d'u- ne variante de la chambre de traitement thermique permettant un plus grand degré de remplissage;
Figure 3 est une coupe suivant III-III de figure 2.
Figure 4 représente en coupe un dispositif de la partie récupé- rateur du four, pour la régulation du degré de remplissage;
Figure 5 est une coupe avant du dispositif de figure 4;
Au dessin,on a représenté un tambour 2 qui est divisé en une chambre de traitement thermique &, qui peut aussi être une chambre de réac- tion, et une partie V pour l'échange de chaleur (récupérateur). A l'extré- mité de la partie "échangeur de chaleur" V, on a ménagé un dispositif d'a- limentation comportant une trémie 4 avec une vis d'alimentation 6, et une ouverture d'évacuation 8 pour les produits traités. La partie échangeur de chaleur V comporte une série de parois transversales 10 qui la divisent en un grand nombre de chambres parallèles plus petites.
Ces dernières cham- bres petites sont reliées alternativement les unes avec les autres, par des canaux 12 et 14 respectivement, les chambres formant ainsi deux systèmes ou ensembles qui sont en communication ouverte entre eux, le produit à ame- ner dans la chambre de traitement thermique traversant le système i et le produit à évacuer sortant par le système u. La vis d'alimentation 6 amène le produit à la premìère chambre il, le produit étant ensuite, , par la rota- tion du four, progressivement amené à travers les canaux 12 et les chambres il, i2, i3 etc... dans la chambre de traitement thermique R et étant ensuite évacué progressivement par les canaux 14 et les chambres u1, u2, u3 etc...
Les canaux 12 et 14 sont situés le long de la périphérie du tambour. Comme la description qui précède le fait aisément comprendre, le produit amené se déplace en contre courant du produit évacué, le niveau du produit dans la chambre de traitement thermique 11 étant un peu inférieur au niveau dans la première petite chambre i et le niveau dans la dernière petite chambre 1!: étant naturellement inférieur au niveau dans la chambre de traitement ther- mique R. Il se produit un très bon échange de chaleur pendant cette circu- lation à contre-courant notamment, si, dans la partie d'échange de chaleur du four, les parois sont minces. Le produit évacué cède sa chaleur au pro- duit qui entre dans le four et quittera donc le four à une faible températu- re.
Dans l'exemple représenté, les canaux 12 et 14 ont été montés avec undécalage angulaire. Un tel montage n'est pas indispensable mais il donne des pertes plus faibles par convexion et par rayonnement du four et permet de maintenir une atmosphère réductrice dans la chambre de traitement
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thermique. Il est avantageux que les parois verticales soient ondulées, pour améliorer la transmission de chaleur et stabiliser la construction.
Dans le même but,lesdites parois peuvent être munies de saillies soudées.
L'échangeur de chaleur et la chambre de traitement thermique sont montés dans un tambour rotatif dont elles sont convenablement isolées. On peut faire passer les gaz de combustion d'échappement résultant de l'opération, soit axialement à travers l'échangeur de chaleur soit entre la gaine et l'i- solation pour utiliser leur capacité calorifique.
L'extrémité de l'espace de traitement thermique qui est opposée à l'échangeur de chaleur peut être fermée ou ouverte. Dans les deux cas, on peut admettre de l'air ou d'autres mélanges gazeux et évacuer le gaz d'échappement axialement à travers cette extrémité. On peut également au besoin effectuer, par l'extrémité libre du four,les additions de phases flui- des ou solides nécessaires à la régulation de l'opération.
Le degré de remplissage du four se règle commodément en modifiant la section de l'ouverture d'évacuation 8 (figure 1), le four est généralement monté avec un axe longitudinal horizontal autour duquel le four et l'échan- geur de chaleur tournent; on peut aussi, bien que ce ne soit pas nécessaire, donner à l'axe une pente réglable pour la régulation du degré de remplissage.
La variante représentée aux figures 2 et 3 permet un plus grand degré de remplissage de la chambre de traitement thermique et de l'échangeur de chaleur. Dans ce cas, l'appareil comporte deux plaques 16 et 18, écar- tées et parallèles entre elles et à l'axe du four, à partir de la paroi in- terne de la partie "échangeur de chaleur" du four. Les plaques 16 et 18 ne s'étendent pas jusqu'à la paroi d'extrémité 20 de la chambre de traitement thermique mais laissent un accès ou passage libre 22 à cette paroi.
Entre lesdites plaques 16 et 18, on ménage une.plaque diagonale 24 partant de la paroi 20 mais n'allant pas jusqu'à la paroi de la partie "échangeur de cha- leur" et réservant un passage libre 26. Le produit introduit parvient d'a- bord sur la plaque 16, tombe de là sur la plaque diagonale 24 et de là sur la plaque 18, puis il est amenée vers la plaque d'extrémité 20 et passe en- suite dans la chambre u1 à travers le canal 14.
Aux figures 4 et 5 ont a représenté un autre moyen pour l'aug- mentation de la quantité de produit présent dans le four. On utilise à cet effet une barre de guidage ou élément analogue 28, disposée dans un ou plusieurs des canaux 12 ou 14. Ladite barre de guidage est disposée soit pour augmenter le niveau dans la chambre suivante soit pour retarder l'éva- cuation du produit.
Le chauffage de la chambre de traitement thermique peut s'ef- fectuer d'une manière connue en soi, par l'électricité, par une combustion, par la vapeur ou par d'autres organes générateurs de chaleur. La chaleur peut être introduite à l'intérieur de la chambre ou dans l'espace qui en- toure la chambre suivant la nature du procédé ou du traitement thermique.