BE798816A - Installation a lit fluidifie pour la destruction de detritus - Google Patents

Installation a lit fluidifie pour la destruction de detritus

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Description


  "Installation à lit fluidifié pour la destruction de détritus"  <EMI ID=1.1> 

  
produits de valeur contenus dans les détritus solides en utilisant un tracteur

  
 <EMI ID=2.1> 

  
 <EMI ID=3.1> 

  
 <EMI ID=4.1> 

  
 <EMI ID=5.1> 

  
La description des détritus solides devient un problème de plus en plus aigu. Des efforts ont été entrepris pour développer des équipements et des procédés pour se débarrasser des détritus solides et, de préférence, pour récupérer en même temps les produits de valeur contenus dans ceux-ci. 

  
 <EMI ID=6.1> 

  
tages de cette technique, on peut mentionner des taux de transfert de chaleur  élevés et la production d'importantes quantités de chaleur qui permettent de  réaliser des équipements de forte capacité qui sont relativement compacts. Des  incinérateurs à lit fluidifié sont couramment utilisés pour brûler les ordures  ménagères. 

  
Les détritus solides devant être pyrolisés ou incinérés contiennent pres-

  
 <EMI ID=7.1> 

  
que toujours des fractions non-combustibles qui ne peuvent pas être détruites ' par le feu. Ces fractions comprennent le verre, les métaux et les pierres qui 

  
 <EMI ID=8.1> 

  
mique. En effet, ces matières solides non-combustibles soulèvent des problèmes

  
 <EMI ID=9.1> 

  
matières solides d'alimentation. Ainsi, ces fractions s'accumulent dans l'ins-, tallai:ion, bouchant les orifices et diminuant généralement l'efficacité de  celle-ci. 

  
La présente invention a pour objet une installation à lit fluidifié pour traiter les détritus solides contenant un mélange de matières combustibles et ; non-combustibles, installation qui élimine pratiquement les difficultés aux-  quelles on se heurte avec les installations de pyrolyse ou d'incinération à  lit fluide de la technique antérieure, mentionnées ci-dessus.

  
Selon l'invention, une installation â lit fluide pour la pyrolyse ou l'in-

  
 <EMI ID=10.1> 

  
fractions non-combustibles comprend : (a) un réacteur fermé disposé verticale-'  ment ayant une première chambre intérieure adaptée à contenir un lit hautement fluidifié de matières solides inertes, une seconde chambre intérieure située  directement au-dessous de la première et communiquant avec elle pour contenir  un lit modérément fluidifié de matières solides inertes ; (b) une plaque de dis tribution interposée entre la première et la seconde chambres intérieures et reliant celles-ci, cette plaque de distribution supportant un lit de matières  solides inertes dans la première chambre, ladite plaque de distribution compor- <EMI ID=11.1> 

  
première chambre intérieure en direction du centre de cette première chambre,

  
 <EMI ID=12.1> 

  
d'une multitude de passages pour le gaz de fluidisation ; (c) des moyens pour fournir un gaz de fluidisation audits passages ..' la plaque de distribution et à la seconde chambre intérieure afin de produire un lit hautement fluidifié  dans la première chambre intérieure et un lit modérément fluidifié dans la seconde chambre intérieure ; (d) des moyens pour chauffer le lit fluidifié ; 
(e) des moyens d'alimentation pour fournir des détritus solides à la première  chambre intérieure, lesdits moyens d'alimentation comportant un dispositif  d'étanchéité espacé de la surface extérieure du réacteur pour empêcher le gaz  <EMI ID=13.1> 

  
et, (f) dans la seconde chambre intérieure, des moyens pour permettre l'évacua-

  
 <EMI ID=14.1> 

  
tionnement de l'installation. 

  
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement lirai-  tatif, en référence au dessin annexé, dans lequel : 
- la figure 1 est une vue schématique, partiellement en coupe et partiellement en écorché d'une installation de destruction de détritus conforme à l'invention ;  <EMI ID=15.1> 

  
 <EMI ID=16.1> 
- la figure 3 est une vue latérale partielle, partiellement en écorché,  <EMI ID=17.1> 

  
rieure du réacteur de la figure 1 et 
- la figure 4 est une vue schématique illustrant le degré de fluidisa-  tion du premier et du second lits fluidifiés pendant le fonctionnement du réac-.. teur de la figure 1.

  
En se référant à la figure 1 , on voit un réacteur vertical 10 utilisé pour la pyrolyse ou l'incinération. Ce réacteur est alimenté en détritus soli-  des,- comme l'indique la flèche 12, par un dispositif d'alimentation 14. Un  premier convoyeur à vis 15 est monté à rotation dans une enveloppe 16. La vis 

  
 <EMI ID=18.1> 

  
zone d'évacuation à l'extrémité du convoyeur. Le convoyeur évacue les détritus .  solides 12 contre un poussoir 18. Le poussoir 18 est constitué par la combinaison d'une face de pression 20, d'une tige 22 et d'un piston 24. Le poussoir 18 est monté à mouvement alternatif et à rotation dans un cylindre 25. Le mauve-

  
 <EMI ID=19.1> 

  
 <EMI ID=20.1> 

IL_- - 

  
 <EMI ID=21.1> 

  
16 du convoyeur, les détritus 12 sent comprimés en une tige pratiquement sans lacunes 30. La tige 30 s'étend à la sortie de l'enveloppe 16 du convoyeur et constitue un joint permettant au réacteur 10 d'opérer à une pression élevée.  Le poussoir 18 est aligné axialement avec la vis 15 et est principalement conçu

  
 <EMI ID=22.1> 

  
un dispositif de coupe 32 fixé le long de sa surface périphérique. Le dispositif 
32 comprend une ou plusieurs lames qui, quand le poussoir tourne, cisaillent  et fragmentent la tige compacte 30 de détritus sortant de l'enveloppe 16 et entrant dans le réacteur 10. 

  
Dans le cas où, pour une raison quelconque, la tige pleine 30 ne devait  pas assurer l'étanchéité nécessaire pour maintenir le réacteur 10 à sa pression  de fonctionnement, ceci aurait pour conséquence de déplacer le poussoir 18 vers

  
 <EMI ID=23.1> 

  
dire, vers la sortie 28 de l'enveloppe 16 du convoyeur afin de produire un joint  entre l'extrémité postérieure 34 de la face 20 du poussoir et la sortie 23 de 

  
 <EMI ID=24.1> 

  
 <EMI ID=25.1> 

  
exempte de lacunes, soit à l'aide du poussoir dans le cas d'une défaillance de

  
 <EMI ID=26.1> 

  
tif d'étanchéité est espacé de la surface extérieure du réacteur et est éloi-  gné de la zone chaude de celui-ci.

  
Les détritus solides 12 destinés à alimenter le réacteur 10 sont délivrés  par le premier convoyeur à vis 15 dans la chambre d'expension 36 dans laquelle  la tige pleine et désagrégée par le poussoir rotatif 18. Les détritus 12 sont ensuite transportés par un second convoyeur à vis 37 monté à rotation dans une  enveloppe 38 et sont délivrés par une ouverture percée dans une plaque de dis-  tribution 40. Bien qu'il soit généralement préférable qu. l'entrée des détritus  soit située dans le côté de la plaque de distribution, cette entrée pourrait également être placée nettement au-dessus de cette plaque, et même au sommet du réacteur. 

  
La plaque de distribution 40 s'abaisse du pourtour du réacteur vers son centre et, dans le mode de réalisation représenté, a la forme d'un tronc de  cône. La petite base 41 de la plaque de distribution 40 se raccorde à un cylin-

  
 <EMI ID=27.1> 

  
intérieure de la base du réacteur 10. Ainsi, le réacteur 10 comprend deux chambres intérieures 44 et 50. La première chambre 44 s'étend approximativement du centre 46 de la partie conique de la plaque de distribution 40 et est com-  prise entre les parois latérales inclinées de celle-ci et le sommet 48 du réac-  teur 10. La seconde chambre 50 s'étend approximativement du cent._ 46 de la   <EMI ID=28.1> 

  
 <EMI ID=29.1> 

  
 <EMI ID=30.1> 

  
L'examen des figures 1 et 4 montre clairement que la première chambre 

  
 <EMI ID=31.1> 

  
Une chambre de fluidisation 54 est placée directement sous la plaque de distribution 40 et comporte deux raccords d'entrée situés à l'extérieur du réacteur 

  
 <EMI ID=32.1> 

  
 <EMI ID=33.1>  .percés dans la plaque 40 et de trous 63 du cylindre 42 qui font communiquer  respectivement la chambre 54 avec les deux chambres intérieures 44 et 50. 

  
Dans le réacteur 10 représenté, la première chambre intérieure 44 est  chauffée indirectement au moyen de brûleurs à flamme plate (non-représentés).  La chaleur est transférée par les parois du réacteur 10 au lit fluidifié  qu'il contient. Une chambre de chauffage 64 est prévue autour du réacteur 10 pour supporter les brûleurs et pour contribuer à la distribution de la chaleur  de ceux-ci au-dessus d'une grande étendue de la surface extérieure du réacteur

  
10. D'autres moyens pourraient être utilisés pour fournir au réacteur la chaleur nécessaire, c'est ainsi, par exemple, qu'on pourrait chauffer le gaz de fluidisation. Les moyens adoptés dépendent principalement du mode de fonctionner ment de l'installation c'est-à-dire, s'il s'agit d'une pyrolyse, d'une incinération partielle ou d'une incinération totale.

  
Sur la figure 4, on a représenté schématiquement l'état des lits flui-  difiés 74, 76 de la première et de la seconde chambres intérieures 44 et 50. On

  
 <EMI ID=34.1> 

  
ment fluidifié. Par contre, le lit 74 de la première chambre intérieure 44  est plus fortement fluidifie. Le degré de fluidisation du lit de chaque chambre  dépend principalement du débit du gaz de fluidisation alimentant cella-ci ,  débit qui est fonction de la section des conduits d'admission, de la pression du gaz, qui est produite par une pompe ou un compresseur approprié, du volume de la chambre que le gaz de fluidisation traverse, ainsi que de la densité et de granulométrie de la matière du lit. Le degré de fluidisation varie avec la 

  
 <EMI ID=35.1> 

  
seconde chambre intérieure.

  
Le fonctionnement de l'installation à lit fluidifié de l'invention est le suivant : les détritus solides 12, qui sont stockés dans un caisson, sont  introduits dans le premier convoyeur à vis 15 où ils sont comprimés, comme il 

  
 <EMI ID=36.1> 

  
alimenter le réacteur. Le réacteur 10 est préchauffé (indirectement) par des

  
 <EMI ID=37.1>  

  
 <EMI ID=38.1> 

  
disation au moyen d'un brûleur 60 (chauffage direct) à une température d'environ 550 à 870[deg.]C. Le gaz de fluidisation introduit dans la chambre 54 traverse les trous 62 de la plaque de distribution 40 et les trous 63 du cylindre 42. ; Ce gaz peut être de l'air lorsque le réacteur fonctionne en incinérateur, ou bien peut être un gaz pratiquement exempt d'oxygène, par exemple, de l'azote et/ou du bioxyde de carbone quand le réacteur opère en pyrolyse. L'installation peut aussi fonctionner avec n'importe quelle quantité d'air ou d'oxygène présente 

  
 <EMI ID=39.1> 

  
se ou en incinération partielle. Pendant la pyrolyse, les gaz résultant de la  décomposition des détritus peuvent être récupérés et recyclés en tant que milieu  de fluidisation. Lorsqu'on opère en pyrolyse, les produits de décomposition  contiennent des hydrocarbures légers, tels que le méthane, l'éthane, l'éthylène, ainsi que de l'hydrogène, du bioxyde de carbone, des huiles et des goudrons. 

  
 <EMI ID=40.1> 

  
lyse que pour l'incinération, cette pression se situant généralement entre 

  
 <EMI ID=41.1> 

  
les produits de décomposition sont principalement du bioxyde de carbone et de ! l'eau. 

  
 <EMI ID=42.1> 

  
difié, ainsi que les résidus du lit sont entraînés du sommet du réacteur 10  dans un séparateur cyclone 66 qui sépare les matières solides des produits gazeux. Les gaz de fluidisation et les produits gazeux sont dirigés vers

  
 <EMI ID=43.1> 

  
 <EMI ID=44.1> 

  
la pollution atmosphérique. 

  
Les matières non-combustibles, telles que le verre, les métaux et les  substances minérales descendent dans le second lit fluidifié. La différence de pressions de part et d'autre du second lit, qui résulte en partie des différences découlèrent des gaz à travers le réacteur constitue la force de propulsion qui enlève les matières non-combustibles du second lit fluidifié. Ces matières sont évacuées du second lit par des moyens quelconques. L'un de ces moyens consiste à prévoir un sas 68 à la partie inférieure de la seconde chambre intérieure. Les matières non-combustibles et les déchets du lit tombent dans le sas 68 quand la trappe 70 est ouverte. La trappe 70 se ferme périodiquement et une autre trappe 72 s'ouvre pour permettre aux matières solides non-combustibles et non-réagies et aux déchets du lit de sortir du réacteur.

   Les matières solides peuvent être séparées en matières utiles et inutiles, les matières utiles pouvant être réutilisées suivant le besoin. Comme autre  moyen pouvant être utilisé pour évacuer les matières solides recueillies dans  <EMI ID=45.1> 

  
d'opérer à une température élevée.

  
Pans le réacteur à lit fluidifié de l'invention, il est nécessaire que le lit de la première chambre intérieure soit hautement fluidifié afin d'assurer un important transfert de chaleur entre la matière du lit et les matières solides introduites, et d'assurer des débits élevés pour assurer l'é-

  
 <EMI ID=46.1> 

  
le réacteur opère en pyrolyse, ce qui implique une réaction endothermique, il est également nécessaire d'utiliser un milieu de fluidisation assurant un transfert de chaleur élevé entre la source de chaleur et la matière du lit. Le lit 

  
i fluidifié inférieur doit communiquer directement avec le lit supérieur. La force de propulsion qui oblige le verre, les métaux et les autres matières non-com-  bustibles à descendre du lit supérieur dans le lit inférieur,est la gravité ; ,  Autrement dit, ces substances ont une densité supérieure à celle des lits  fluidifiés supérieur et inférieur. Le principal avantage qui résulte de l'uti-  lisation d'un lit fluidifié inférieur opérant avec une vitesse inférieure des  gaz superficiels est de former un lit fluidifié qui est légèrement plus dense, ;  rendant ainsi plus improbable que les matières solides non-combustibles entrant  dans le lit inférieur soient reprojetées dans le lit supérieur. 

  
Par fluidisation "modérée", on entend que le gaz traverse la matière  du lit à une vitesse ne dépassant pas environ 2 fois la/vitesse de fluidisation  minimale et qui est généralement comprise entre 1, 2 et 1,5 fois cette vitesse ;  minimale. Par fluidisation "élevée", on entend que le courant de gaz traverse 

  
 <EMI ID=47.1> 

  
 <EMI ID=48.1> 

  

 <EMI ID=49.1> 


  
dans laquelle :

  
d est le diamètre des particules du lit

  
pg est la densité du gaz de fluidisation

  
s est un facteur de sphéricité 

  
 <EMI ID=50.1> 

  
 <EMI ID=51.1> 

  
L'équation ci-dessus est valable pour décrire lavitejse de fluidisation minimale dans les systèmes à lit fluidifié dans lesquels le nombre de Reynolds du gaz est inférieur à 20. Cette équation est expliquée en détail dans l'ouvrage de Kunii D. et Levenspiel intitulé "FLUIDIZATION ENGINEERING" édi-

  
 <EMI ID=52.1>  

  
La matière constituant le lit fluidifié peut être l'une quelconque

  
 <EMI ID=53.1> 

  
contenant particulièrement bien -sont le sable, le carbone et l'oxyde d'alumi:.:en. 

  
 <EMI ID=54.1> 

  
 <EMI ID=55.1> 

  
 <EMI ID=56.1> 

  
des combustibles pratiquement en l'absence d'oxygène. Par contre, par inciné-  ration on entend la combustion des matières solides contenue&#65533; dans les détritus  d'alimentation en présence de suffisamment d'air pour que les produits de la  réaction soient principalement transformés en bioxyde de carbone et en eau. 

  
 <EMI ID=57.1> 

  
1. Installation à lit fluidifié pour la pyrolyse ou l'incinération de 

  
 <EMI ID=58.1> 

  
 <EMI ID=59.1> 

  
 <EMI ID=60.1> 

  
 <EMI ID=61.1> 

  
 <EMI ID=62.1> 

  
elle pour contenir un lit modérément fluidifié de matières solides inerteo ; 
(b) une plaque de distribution interposée entre la première et la seconde  chambres intérieures et reliant celles-ci, cette plaque de distribution suppor-. tant un lit de madères solides inertes dans la première chambre, ladite plaque  de distribution comportant des parois latérales s'inclinant vers le bas à  <EMI ID=63.1> 

  
de cette première chambre, ladite plaque de distribution et la seconde chambra '  intérieure étant percées d'une multitude de passages pour le gaz de fluidisa- 

  
 <EMI ID=64.1> 

  
plaque de distribution et à la seconde chambre intérieure afin de produire un  lit . hautement fluidifié dans la première chambre intérieure et un lit modéré-  ment fluidifié dans la seconde chambre intérieure ; (d) des moyens pour chauffer le lit fluidifié ; (e) des moyens d'alimentation pour fournir des détritus so- !

  
 <EMI ID=65.1> 

  
un dispositif d'étanchéité espacé de la surface extérieure du réacteur pour 

  
 <EMI ID=66.1> 

  
d'alimentation ; et, (f) dans la seconde chambre intérieure, des moyens pour 

  
 <EMI ID=67.1> 

  
interrompre le fonctionnement de l'installation.

Claims (1)

  1. 2. Installation à lit fluidifié selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières solides entrent dans la première chambre intérieure à un point d'introduction situé au-dessus de la plaque de distribution.
    3. Installation à lit fluidifié selon la revendication 1, caractérisée en ce que les matières solides entrent dans le réacteur par une ouverture per- <EMI ID=68.1>
    4. Installation à lit fluidifié selon la revendication 1, caractérisée ' en ce que le gaz de fluidisation est pratiquement exempt a'oxygène, l'instal- lation opérant pour pyrolyser les détritus.
    5. Installation à lit fluidifié selon la revendication 1, caractérisée en ce que le gaz de fluidisation est l'air, l'installation opérant en inciné- rateur.
    6. Installation à lit fluidifié selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens permettant d'évacuer les matières solides de la seconde chambre intérieure comprennent un cas ayant un coté d'entrée et un coté de sor-
    <EMI ID=69.1>
    <EMI ID=70.1>
    rieur du sas et d'y rester tant que la sortie de celui-ci est fermée, puis, quand cette entrée a été fermée et que la sortie a été ouverte, permettant au contenu du sas d'en être évacué. " Instal-
    lation à lit fluidifié pour la destruction de détritus
    La présente a pou:' but de rectifier une erreur matérielle commise dans l'exécution de la spécification. En effet, il y a lieu de lire le paragraphe :
    <EMI ID=71.1>
    dans laquelle :
    <EMI ID=72.1>
    pg est la densité du gaz de fluidisation s est un facteur de sphéricité
    <EMI ID=73.1>
    <EMI ID=74.1>
    minimale " en page 7, lignes 26 à 34, comme suit :
    <EMI ID=75.1> <EMI ID=76.1>
    <EMI ID=77.1>
    <EMI ID=78.1>
    dp : diamètre des particules du lit s'exprime en cm.
    <EMI ID=79.1>
    <EMI ID=80.1>
    <EMI ID=81.1>
    g : accélération de la pesanteur est ".^primée en g/sec.&#65533;
    <EMI ID=82.1>
    male est sans dimension.
    Pour justifier cette demande, nous joignons à la présente copie d'un extrait de "Fluidization Engineering", donnant en page 73 la formule exacte de la vitesse de fluidisatior minimale.
    Le soussigné n'ignore pas qu'aucun document joint au dossier d'un brevet d'invention ne peut être de nature à apporter, soit à la description, soit aux dessins, des modifi-
    <EMI ID=83.1>
    pas de telles modifications et n'a d'autre objet que de signaler une ou plusieurs erreurs matérielles.
    Il reconnaît que le contenu de cette note ne peut avoir pour effet de rendre valable, totalement ou par-
    <EMI ID=84.1>
    en tout ou en partie en vertu de la législation actuellement en vigueur.
    Il autorise l'administration à joindre cette
    <EMI ID=85.1>
    <EMI ID=86.1>
    si vous vouliez Lien nous accuser réception de la présente,
    <EMI ID=87.1>
    droit.
    A vous lire, nous vous prions d'agréer,
    <EMI ID=88.1>
    distinguée.
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