Procédé pour disperser des particules de liquide dans un courant gazeux porteur de particules solides, et installation pour la mise en oeuvre dudit procédé
Le présent brevet a pour objet un procédé pour disperser des particules de liquide dans un courant gazeux porteur de particules solides, s'écoulant à travers une canalisation comprenant un tronçon présentant une partie convergente suivie d'une partie divergente, caractérisé en ce que lesdites particules de liquide sont dispersées dans ledit courant gazeux par l'effet de la force centrifuge.
Le brevet a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, trois formes d'exécution de l'installation selon l'invention pour la mise en oeuvre de formes d'exécution du procédé, également données à titre d'exemple.
La fig. I est une vue en coupe d'une première forme d'exécution.
Les fig. 2 et 3 sont des vues partielles en coupe de deux autres formes d'exécution.
La fig. 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la fig. 3, de la troisième forme d'exécution.
La fig. 5 est une vue de détail de la première forme d'exécution.
L'installation représentée à la fig. 1 comprend un tube Venturi C disposé verticalement et traversé par le courant gazeux de bas en haut. Ce tube est relié par une de ses extrémités à une conduite A d'amenée du courant gazeux porteur de particules solides et, par son autre extrémité, à une conduite
B pour l'évacuation du courant.
Comme représenté à la fig. 5, le tube Venturi comprend une partie convergente 1 d'entrée du courant gazeux, dont les parois forment avec l'axe du tube un angle b de, par exemple, 220. La petite base du cône tronqué formé par la partie 1 est reliée à une partie 2 de forme cylindrique formant la gorge du tube Venturi. Cette partie 2 est elle-même reliée à une partie divergente 3 en forme de cône tronqué, dont les parois forment avec l'axe du tube un angle a de, par exemple, 70. Comme on le voit à la fig. 1, la conduite A est reliée au tube C par un coude D.
Un générateur centrifuge de micro-brouillard, entraîné par un arbre 5 actionné par un moteur 6 monté sur la face extérieure du coude D, est monté coaxialement au Venturi. Le corps 4 du générateur est retenu en position à l'entrée de la partie convergente 1 du Venturi par un collier 7 porté par des bras 8. Le rotor 9 du générateur centrifuge est constitué par un disque perforé radialement et relié à une conduite 10 d'amenée du liquide à disperser.
Le rotor 9 est disposé dans un plan perpendiculaire à l'axe du tube Venturi, dans la partie convergente de ce dernier.
Le fonctionnement de cette installation est le suivant:
Le courant gazeux porteur de particules solides arrive par la conduite et traverse le tube Venturi C à grande vitesse, pour arriver dans la conduite B d'évacuation. Le générateur centrifuge actionné par le moteur 6 disperse, par son rotor 9 tournant à grande vitesse, des particules du liquide en les projetant suivant un plan perpendiculaire à l'axe du tube Venturi. Les particules de liquide projetées agissent sur les particules solides en suspension dans le courant gazeux, aussi bien par le phénomène d'impact que de diffusion, de façon à les agglomérer.
Comme représenté au dessin, les particules de liquide projetées par le rotor 9 décrivent à l'intérieur du tube Venturi des trajectoires à allure de vortex , représentées en 11.
La tubulure B est reliée à un dispositif de captation des particules solides agglomérées (non représenté).
Dans l'installation représentée à la fig. 2, le courant gazeux contenant les particules solides se déplace verticalement de haut en bas dans le tube
Venturi. La disposition de tous les organes est, en principe, la même que celle de l'installation des fig.
1 et 5, sauf que le corps 4 du générateur centrifuge de micro-brouillard est monté dans la paroi du coude
D, et l'arbre Sa du rotor 9 est monté dans un palier 7a relié aux parois du coude par des bras 8a.
Le fonctionnement est le même que celui décrit pour la fig. 1.
Dans cette forme d'exécution de l'installation selon les fig. 3 et 4, le coude D des installations précédentes est remplacé, à l'entrée du tube Venturi, par une chambre circulaire E, dans laquelle est disposé le générateur centrifuge avec son corps 4 et son rotor 9. L'axe du rotor 9 se confond avec ceux de la chambre E et du tube Venturi. Le courant gazeux contenant les particules solides arrive par la conduite A raccordée à la chambre E par une pièce F faisant pénétrer tangentiellement le courant gazeux dans la chambre E, comme représenté à la fig. 4.
Par suite de cette disposition, le courant gazeux reçoit un mouvement de rotation dans la chambre
E indiqué par la flèche R1 et le sens de rotation du rotor 9 du générateur centrifuge de micro-brouillard, indiqué par la flèche R2, est choisi en sens contraire de celui du courant gazeux.
Le fonctionnement est le même que celui décrit pour la fig. 1. Toutefois, le rotor 9 du générateur étant disposé dans la chambre E, c'est-à-dire en amont de la partie convergente 1 du tube Venturi
C, les particules de liquide agissent sur les particules solides en suspension dans le courant gazeux par le phénomène de diffusion.
Il est clair que le fonctionnement de l'installation sera le même si le tube Venturi est disposé horizontalement.
Les générateurs centrifuges de micro-brouillard utilisés dans les installations décrites permettent d'obtenir des courbes de distribution granulométriques très aiguës (particules de taille homogène) sans faire intervenir la pression propre du liquide ou un fluide gazeux auxiliaire. Dans les installations décrites, les rotors des générateurs pourraient tourner à une vitesse comprise entre 3000 et 50000 tours/minute, suivant les cas. Le degré de pulvérisation du liquide est une fonction de la vitesse périphérique v = R. R (* vitesse angulaire). Ainsi, toutes autres conditions étant égales, la pulvérisation produite par un rotor de 10 cm de diamètre tournant à 30 000 tours/minute sera supérieure à celle d'un rotor de 4 cm. de diamètre tournant à 50 000 tours/ minute.
L'installation pourrait également comprendre, en série ou en parallèle avec le premier, un deuxième tube Venturi pourvu d'un générateur centrifuge de micro-brouillard, si le coefficient d'augmentation de la taille moyenne des particules agglomérées du courant gazeux n'est pas suffisant avec un seul tube
Venturi.
L'application du procédé de la présente invention est particulièrement intéressante lorsqu'on désire provoquer l'agglomération de fines particules solides (en vue de leur séparation ultérieure) en suspension dans des courants gazeux à propriétés spéciales (corrosives, dangereuses ou détonantes). En effet, dans ce procédé, il n'y a pas d'introduction d'un gaz auxiliaire pour produire la dispersion des particules de liquide. On peut appliquer le procédé aux suspensions de fines particules des gaz de synthèse (dégoudronnage) ou aux dispersions de poussières dans les gaz de hauts fourneaux.
Process for dispersing liquid particles in a gaseous stream carrying solid particles, and installation for carrying out said process
The present patent relates to a process for dispersing liquid particles in a gas stream carrying solid particles, flowing through a pipe comprising a section having a converging part followed by a diverging part, characterized in that said particles of liquid are dispersed in said gas stream by the effect of centrifugal force.
The patent also relates to an installation for the implementation of this method.
The appended drawing represents, schematically and by way of example, three embodiments of the installation according to the invention for the implementation of embodiments of the method, also given by way of example.
Fig. I is a sectional view of a first embodiment.
Figs. 2 and 3 are partial sectional views of two other embodiments.
Fig. 4 is a sectional view along IV-IV of FIG. 3, of the third embodiment.
Fig. 5 is a detail view of the first embodiment.
The installation shown in fig. 1 comprises a Venturi tube C arranged vertically and traversed by the gas stream from bottom to top. This tube is connected by one of its ends to a pipe A for supplying the gas stream carrying solid particles and, by its other end, to a pipe
B for current evacuation.
As shown in fig. 5, the Venturi tube comprises a converging part 1 for entering the gas stream, the walls of which form with the axis of the tube an angle b of, for example, 220. The small base of the truncated cone formed by the part 1 is connected to a part 2 of cylindrical shape forming the groove of the Venturi tube. This part 2 is itself connected to a divergent part 3 in the form of a truncated cone, the walls of which form with the axis of the tube an angle a of, for example, 70. As can be seen in FIG. 1, pipe A is connected to tube C by an elbow D.
A centrifugal micro-mist generator, driven by a shaft 5 actuated by a motor 6 mounted on the outer face of the elbow D, is mounted coaxially with the Venturi. The body 4 of the generator is held in position at the entrance to the converging part 1 of the Venturi by a collar 7 carried by arms 8. The rotor 9 of the centrifugal generator is constituted by a radially perforated disc and connected to a pipe 10 d 'supply of the liquid to be dispersed.
The rotor 9 is arranged in a plane perpendicular to the axis of the Venturi tube, in the converging part of the latter.
The operation of this installation is as follows:
The gaseous stream carrying solid particles arrives through the pipe and passes through the Venturi tube C at high speed, to arrive in the discharge pipe B. The centrifugal generator powered by the motor 6 disperses, by its rotor 9 rotating at high speed, particles of the liquid by projecting them along a plane perpendicular to the axis of the Venturi tube. The projected liquid particles act on the solid particles in suspension in the gas stream, both by the phenomenon of impact and of diffusion, so as to agglomerate them.
As shown in the drawing, the particles of liquid projected by the rotor 9 describe vortex-like trajectories inside the Venturi tube, represented at 11.
The pipe B is connected to a device for collecting agglomerated solid particles (not shown).
In the installation shown in fig. 2, the gas stream containing the solid particles moves vertically up and down in the tube
Venturi. The arrangement of all the components is, in principle, the same as that of the installation of FIGS.
1 and 5, except that the body 4 of the centrifugal micro-mist generator is mounted in the wall of the elbow
D, and the shaft Sa of the rotor 9 is mounted in a bearing 7a connected to the walls of the elbow by arms 8a.
The operation is the same as that described for fig. 1.
In this embodiment of the installation according to FIGS. 3 and 4, the elbow D of the previous installations is replaced, at the inlet of the Venturi tube, by a circular chamber E, in which the centrifugal generator with its body 4 and its rotor 9 is placed. The axis of the rotor 9 is placed. confused with those of chamber E and the Venturi tube. The gas stream containing the solid particles arrives via line A connected to chamber E via a part F causing the gas stream to penetrate tangentially into chamber E, as shown in FIG. 4.
As a result of this arrangement, the gas stream receives a rotational movement in the chamber.
E indicated by the arrow R1 and the direction of rotation of the rotor 9 of the centrifugal micro-mist generator, indicated by the arrow R2, is chosen in the opposite direction to that of the gas stream.
The operation is the same as that described for fig. 1. However, the rotor 9 of the generator being arranged in the chamber E, that is to say upstream of the converging part 1 of the Venturi tube.
C, the liquid particles act on the solid particles suspended in the gas stream by the phenomenon of diffusion.
It is clear that the operation of the installation will be the same if the Venturi tube is arranged horizontally.
The centrifugal micro-mist generators used in the installations described make it possible to obtain very sharp particle size distribution curves (particles of homogeneous size) without involving the inherent pressure of the liquid or an auxiliary gaseous fluid. In the installations described, the rotors of the generators could rotate at a speed of between 3,000 and 50,000 revolutions / minute, depending on the case. The degree of spraying of the liquid is a function of the peripheral speed v = R. R (* angular speed). Thus, all other conditions being equal, the spray produced by a rotor with a diameter of 10 cm rotating at 30,000 revolutions / minute will be greater than that of a rotor of 4 cm. of diameter rotating at 50,000 revolutions / minute.
The installation could also include, in series or in parallel with the first, a second Venturi tube provided with a centrifugal micro-fog generator, if the coefficient of increase of the average size of the agglomerated particles of the gas stream is not not enough with one tube
Venturi.
The application of the process of the present invention is particularly advantageous when it is desired to cause the agglomeration of fine solid particles (with a view to their subsequent separation) in suspension in gas streams with special properties (corrosive, dangerous or detonating). In fact, in this process, there is no introduction of an auxiliary gas to produce the dispersion of the liquid particles. The process can be applied to suspensions of fine particles of synthesis gases (taring) or to dispersions of dust in blast furnace gases.