EP3803243A1 - Dispositif de traitement thermique a enveloppe refractaire - Google Patents

Dispositif de traitement thermique a enveloppe refractaire

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EP3803243A1
EP3803243A1 EP19714696.2A EP19714696A EP3803243A1 EP 3803243 A1 EP3803243 A1 EP 3803243A1 EP 19714696 A EP19714696 A EP 19714696A EP 3803243 A1 EP3803243 A1 EP 3803243A1
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EP
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screw
envelope
enclosure
casing
shaped
Prior art date
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EP19714696.2A
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German (de)
English (en)
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EP3803243B1 (fr
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Olivier Lepez
Philippe Sajet
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ETIA Evaluation Technologique Ingenierie et Applications SARL
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    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/08—Screw feeders; Screw dischargers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
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    • F27D1/00—Casings; Linings; Walls; Roofs
    • F27D1/04—Casings; Linings; Walls; Roofs characterised by the form, e.g. shape of the bricks or blocks used
    • F27D1/045—Bricks for lining cylindrical bodies, e.g. skids, tubes
    • F27D2001/047—Lining of cylindrical vessels

Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment device
  • the present invention also relates to the use of such a device for thermally treating a product at a temperature greater than 800 degrees.
  • Heat treatment devices commonly used in industry generally include a transfer member and heating means performing the heat treatment.
  • a heat treatment device comprising an enclosure and means for conveying the product between the inlet of the enclosure and the outlet of the enclosure which comprise a screw mounted to rotate in the enclosure along a geometric axis of rotation and drive means in rotation of the screw.
  • the device further comprises means for heating the screw by Joule effect.
  • the product to be treated is usually introduced at the inlet of the enclosure in the form of divided solids.
  • the screw continuously pushes the product towards the exit of the enclosure. Because of the temperature of the screw, the product is heated as it progresses which allows its heat treatment.
  • the present applicant has proposed in its patent EP 2 218 300 to have an enclosure having internal walls of refractory material, the screw constituting a heating means of the inner walls so that said inner walls themselves constitute same radiant heating means of the divided solids progressing in the enclosure.
  • the present invention aims to design a heat treatment device better suited to very high temperature treatments.
  • the present invention also aims to propose a use of such a device.
  • a device for heat treatment of a product comprising:
  • a product conveyor between an inlet of the enclosure and an outlet of the enclosure which comprises a screw mounted to rotate in the enclosure along a geometrical axis of rotation and which comprises a drive actuator in rotation of the screw according to said axis,
  • the enclosure comprises an envelope made of refractory material through which the screw extends, said envelope being shaped into a tube whose internal surface follows contours of the screw.
  • the envelope matches the contours of the screw.
  • the invention therefore allows a very large temperature rise of the product.
  • the invention it is therefore possible to work at high temperatures and even at very high temperatures.
  • the inventors have thus found that it is possible to work at temperatures above 800 degrees Celsius, and even above 1000 degrees Celsius and preferably still at temperatures above 1300 degrees Celsius, 1500 degrees Celsius and even 1800 degrees Celsius (such a temperature corresponding to the maximum temperature recorded in the enclosure, generally such a temperature is at the turn and the envelope to the outlet of the enclosure).
  • the invention can also be used for heat treatments at lower temperatures (and therefore at temperatures below 800 degrees Celsius) if desired.
  • the envelope is refractory ceramic.
  • the envelope is shaped into a hollow cylinder.
  • an inner radius of the envelope is greater than the outer radius of the screw by a value between 1 and 20 millimeters.
  • the inner radius of the envelope is greater than the outer radius of the screw of a value between 5 and 15 millimeters.
  • the envelope is formed of a succession of sections.
  • the different sections are shaped to be nested within each other.
  • the enclosure comprises an outer case which encloses the envelope and is shaped at least internally to the shape of the envelope.
  • the case is shaped as a hollow cylinder.
  • the enclosure has a cover of thermally insulating material surrounding the envelope.
  • the present invention also relates to a use of such a device for thermally treating a product at a temperature greater than 800 degrees,
  • the device is used to thermally treat a product and the gas associated with its decomposition at a temperature greater than 800 degrees.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a heat treatment device according to a particular embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the envelope of the device illustrated in FIG. 1;
  • FIG. 3 is a perspective view of a section of the envelope illustrated in FIG. 2;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a portion of the device illustrated in FIG.
  • Figure 1 the heat treatment device according to a particular embodiment of the invention, generally designated 1.
  • the device 1 is here applicable to the gasification of waste, for example vegetable, or else still polymeric, in order to produce a gas such as a methane gas or even dihydrogen.
  • a gas such as a methane gas or even dihydrogen.
  • this application is not limiting and the device 1 can be used for many other applications. Examples include roasting, pyrolysis, gasification, devolatilization, desiccation ...
  • the divided solids can be in the form of powders, granules, pieces, fibers, leaflets ... and be of vegetable, mineral, chemical nature ...
  • the device 1 comprises an enclosure 2, of substantially horizontal general direction, which is kept at a distance from the ground by legs.
  • the enclosure 2 here comprises an inlet 4 arranged in the cover of the enclosure 2 substantially at a first longitudinal end of the enclosure 2.
  • the device comprises an inlet chimney 5 which is tightly connected to the input 4 of the enclosure.
  • the inlet chimney 5 is for example connected to a device for grinding, compaction, extrusion, melting or granulation of the product in question in divided solids or to a device for preconditioning the product in the form of solids. divided.
  • a pre-conditioning device makes it possible to heat and dry the said product to prescribed values of temperature and relative humidity, or to densify the product or to moisten the product or to extract the interstitial air therefrom. by partial or total fusion.
  • the chamber 2 further comprises a first outlet 6 arranged here in the bottom of the enclosure 2 substantially at the level of the second of the two longitudinal ends of the enclosure 2.
  • the device comprises a outlet chimney 7 which is sealingly connected to the first outlet 6 of the enclosure 2.
  • the outlet chimney 7 is for example connected to a cooling device of the product.
  • the enclosure 1 further comprises here a second outlet 8 provided here in the enclosure lid 2 substantially at the second of the two longitudinal ends of the enclosure 2 but may be located further upstream.
  • This second outlet 8 will make it possible to recover gaseous by-products that could be derived from the treatment of the divided solids.
  • the nature of the gaseous by-products concerned will depend on the type of treatment concerned: it may thus be gas, smoke, water vapor, heavy metal.
  • the device comprises an outlet chimney 9 which is sealingly connected to the second outlet 8 of the enclosure 2.
  • the outlet chimney 9 is for example connected to a device for after-treatment of the gaseous by-products, for example to purify said sub-components. gaseous products.
  • Boxes (not shown here) are attached to each end of the enclosure 2.
  • the device 1 comprises a screw 10 having a longitudinal axis X and mounted for rotation about said longitudinal axis X in the enclosure 2.
  • the screw 10 has a helical coil shape which is fixed at both ends thereof of a shaft section 11a, 11b, but this is naturally only one example, and we can use any other type of helical geometry.
  • the screw 10 is thus itself free of proper tree.
  • Each shaft portion 11a, 11b is connected at its other end to a coaxial shaft which passes into an associated box.
  • Each box is equipped with means for rotating the screw 10, as well as means ensuring the electrical power supply of the screw 10 so that it forms a heating means Joule effect, the screw 10 is therefore a heated transfer medium,
  • the screw 10 is formed in its mass of an electrically conductive material.
  • screw 10 is chosen so that its melting point is high and obviously higher than the temperature at which it is desired to use the device. It is thus possible to have a metal screw with a melting point greater than 800 degrees but preferably greater than 1500 degrees
  • a screw 10 in a refractory metal or in a refractory alloy, such as an alloy based on tantalum (the melting point of the screw 10 then being substantially 3000 degrees Celsius).
  • the boxes must be arranged and connected to the chamber 2 in such a way that the temperature prevailing inside said boxes is a temperature compatible with the components that are disposed there and therefore at a temperature well below 800 degrees Celsius .
  • a thermal insulation of the caissons and / or a ventilation of the caissons for example by cooling fins, one or more fans, the circulation of a cooling fluid, etc.
  • tree sections carrying the screw 10 are hollow so that a cooling fluid can circulate within these tree sections.
  • the enclosure comprises a casing 12 made of refractory material through which the screw 10 extends.
  • the screw 10 thus forms in addition to its direct heating functions for the products coming into contact with it and for the longitudinal transfer of said products. heating of this envelope 12 which thus itself constitutes radiation heating of the mass of divided solids.
  • the envelope 12 is made of a material which is suitable for refractory and electrically insulating. It may for example be a refractory concrete or a refractory ceramic material such as those commonly used to make furnace walls. Such materials have a very high melting point and especially greater than 2000 degrees Celsius.
  • the envelope 12 is for example based on alumina (Al 2 O 3 ). Of course, the envelope 12 is chosen so that its melting point is high and obviously higher than the temperature at which it is desired to use the device.
  • the chimneys 5, 7, 9 are preferably also made of refractory material of the same nature as that of the envelope 12.
  • the envelope 12 is shaped into a longitudinally extending tube and through which the screw 10 is arranged.
  • the tubular casing 12 thus circumferentially surrounds the screw 10.
  • the screw 10 also rests here on the bottom of the envelope 12.
  • the envelope 12 is thus shaped into a hollow cylinder.
  • the cross section of the envelope 12 follows the contours of the screw 10.
  • the cross section of the envelope 12 is thus shaped into a ring whose inner circle surrounds the screw 10.
  • the gas produced by the partial or total thermal decomposition of the product is thus forced to pass through the center of the screw 10 and into the corresponding helical space through the turns where the temperature is the highest, which makes it possible to be heat treated. gas from the product at very high temperatures, just like the solid phase of the product. In addition, the gas is forced to pass from the beginning by the center of the screw 10 and the helical space which allows to maximize the residence time of the gas in the center of the screw 10 during its passage through the enclosure.
  • the gas to escape from the envelope must thus travel through the space left between the heating coils of the screw 10 because of the very close proximity between the turn 10 and the envelope 12. This distance is traveled to the core of the screw that completes the heat treatment of the gas.
  • the envelope 12 is therefore conformed so that it is as close as possible to the diameter of the screw 10.
  • the inner radius of the casing 12 is identical to the outer radius of the screw 10.
  • the screw 10 also touches the rest of the casing 12 (and not only the bottom of the casing). The screw 10 and the envelope 12 are thus concentric.
  • the radius of the envelope 12 may be slightly greater than that of the screw.
  • the screw resting on the bottom of the casing 12 the screw 10 and the casing 12 are not concentric but slightly off-axis.
  • a sky then exists at the top of the envelope 12.
  • the envelope 12 is shaped so that the sky is between 1 and 20 millimeters and preferably between 5 and 15 millimeters and more preferably between 5 and 15 millimeters. and 10 millimeters.
  • the casing 12 is shaped into a real sheath of the screw 10 being not only shaped to the shape of the screw 10 but also close to the screw 10.
  • the envelope 12 naturally surrounds the screw 10 at 360 degrees. Furthermore, the envelope 12 extends at least over the entire length of the screw 10.
  • the envelope 12 extends over the entire length of the enclosure 2.
  • the envelope 12 is for example manufactured by molding.
  • the envelope 12 is not here in one piece.
  • the envelope 12 is thus formed of a succession of sections 13.
  • each section 13 can be manufactured by molding.
  • the different sections 13 are all identical to each other.
  • the envelope 12 typically comprises between 3 and 7 sections.
  • the different sections 13 are interconnected by screwing, gluing, snapping, interlocking, sealing, etc.
  • the different sections 13 are shaped to be nested one after the other.
  • Each section 13 is here in the form of a cylindrical tube, a first end of the section 13 having a circular internal groove 14 and a second end of the section 13 (opposite to the first) having a circular extension 15 adapted to be inserted into the circular internal groove 14 of the adjacent section 13.
  • the enclosure 2 comprises an outer casing 16 which encloses the casing 12 and the screw 10 and is preferably shaped to the shape of the casing 12, and therefore of the screw 10,
  • the case 16 is thus formed into a longitudinally extending tube and through which the casing 12 is arranged, two side walls closing the tube, said side walls are those through which the shaft sections 11a extend, 11b carrying the screw
  • the case 16 thus circumferentially surrounds the envelope 12.
  • the case 16 naturally surrounds the envelope 12 at 360 degrees,
  • the case 16 is thus concentric with the envelope
  • the cross section of the case 16 follows the contours of the envelope 12.
  • the cross section of the case 16 is thus shaped into a ring whose inner circle surrounds the envelope 12.
  • the case 16 is here in one piece.
  • the case 16 has a hollow cylinder shape.
  • the case 16 is made of metallic material. Typically the case 16 is made of steel, such as stainless steel, and for example non-magnetic.
  • the case 16 and the envelope 12 are not in contact with each other.
  • the enclosure 2 comprises an intermediate cover 17 of thermally insulating material extending between the envelope 12 and the case 16.
  • the cover 17 is for example rockwool.
  • the cover 17 is here arranged so that the outer surface of the envelope 12 is in contact with the inner surface of the cover 17 and the inner surface of the case 16 is in contact with the outer surface of the cover 17,
  • cover 17 is also shaped to the shape of the enclosure 2 and the envelope 12.
  • the cover 17 is thus shaped into a longitudinally extending tube and through which the casing 12 is arranged, the cover 17 extending itself through the casing 16, two side walls closing the tube. Said side walls are those against which the casing 12 rests at its two ends and those also through which the shaft sections 11a, 11b carrying the screw 10 extend. Said lateral walls are themselves supported against corresponding sides of the case 16. The cover 17 thus extends over the entire length of the case 16 so as to bear at its two ends on the side walls of the case 16.
  • the cover 17 thus circumferentially surrounds the envelope 12.
  • the cover 17 naturally surrounds the envelope 12 at 360 degrees.
  • the cover 17 is thus concentric with the envelope 12.
  • the cross section of the cover 17 follows the contours of the case 16 and the envelope 12.
  • the cross section of the cover 17 is thus shaped into a ring whose inner circle surrounds the envelope 12 and whose outer circle is surrounded by the case 16.
  • the cover 17 is in the form of a hollow cylinder.
  • the cover 17 is here in one piece.
  • the enclosure 2 is small in size.
  • the envelope may be shaped to the shape of the screw.
  • the case of the enclosure may thus have another shape. It may also have a case whose only inner surface follows the shape of the envelope, the outer surface being however different.
  • the holster and cover and / or cover and envelope may not be in contact over the entire length of the holster, cover and / or envelope.
  • the cover may not be of a single piece but composed of several elements fixed together and / or attached to the envelope and / or attached to the case. We can get rid of a blanket.
  • the case may also not be in one piece.
  • the envelope can be in one piece. Only the inner surface of the envelope may be shaped to the shape of the screw, the outer surface having another shape.
  • the envelope may thus be a tube, or an elongated and hollow member, the outer contour is not cylindrical.
  • the envelope and the screw can be concentric even if the internal radius of the envelope is greater than that of the screw, the screw then not resting at the bottom of the envelope.
  • the product is introduced as solids divided in the chamber, the product can be introduced in another form, for example liquid or gaseous. In the same way we will be able to recover one or more products in the form of gas, liquid, oil, solid ...
  • the number of input and output of the enclosure will vary accordingly.
  • the treatment device can be mounted downstream of a conventional pyrolysis plant so as to treat the tank leaving this pyrolysis to make it undergo a post-treatment.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de traitement thermique d'un produit comportant : une enceinte (2), un convoyeur du produit entre une entrée de l'enceinte et une sortie de l'enceinte qui comprend une vis (10) montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et qui comprend un actionneur d'entraînement en rotation de la vis selon ledit axe, un chauffage par effet Joule de la vis. Selon l'invention, l'enceinte comprend une enveloppe (12) en matériau réfractaire à travers laquelle s'étend la vis, ladite enveloppe étant conformée en un tube dont une surface interne principale suit des contours de la vis. L'invention concerne également une utilisation d'un tel dispositif.

Description

Dispositif de traitement thermique à enveloppe
réfractaire
La présente invention concerne un dispositif de traitement thermique,
La présente invention concerne également l' utilisation d' un tel dispositif pour traiter thermiquement un produit à une température supérieure à 800 degrés.
ARRIERE PLAN DE L' INVENTION
Les dispositifs de traitement thermique couramment utilisés dans l’industrie comprennent en général un organe de transfert et un moyen chauffant réalisant le traitement thermique.
Il est ainsi connu un dispositif de traitement thermique comportant une enceinte et des moyens de convoyage du produit entre l' entrée de l'enceinte et la sortie de l'enceinte qui comprennent une vis montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et des moyens d'entraînement en rotation de la vis. Le dispositif comporte en outre des moyens de chauffage de la vis par effet Joule.
Le produit à traiter est usuellement introduit à l'entrée de l'enceinte sous forme de solides divisés. La vis pousse de façon continue le produit vers la sortie de l'enceinte. Du fait de la température de la vis, le produit est chauffé au fur et à mesure de sa progression ce qui permet son traitement thermique.
Néanmoins un tel agencement ne permet cependant pas toujours d'envisager le traitement à hautes températures .
La présente demanderesse a ainsi proposé dans son brevet EP 2 218 300 d'avoir une enceinte présentant des parois internes en matériau réfractaire, la vis constituant un moyen de chauffage des parois internes de sorte que lesdites parois internes constituent elles- mêmes des moyens de chauffage par rayonnement des solides divisés qui progressent dans l'enceinte.
Avec une telle installation on favorise donc le traitement thermique des solides divisés par le rayonnement .
Toutefois, ceci n'est pas encore suffisant pour envisager de traiter un produit à de très hautes températures .
OBJET DE 1/ INVENTION
La présente Invention a pour objet de concevoir un dispositif de traitement thermique mieux adapté aux traitements à très hautes températures.
La présente invention a également pour objet de proposer une utilisation d'un tel dispositif.
DEFINITION GENERALE DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de traitement thermique d'un produit comportant :
une enceinte,
un convoyeur du produit entre une entrée de l'enceinte et une sortie de l'enceinte qui comprend une vis montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et qui comprend un actionneur d'entraînement en rotation de la vis selon ledit axe,
un chauffage par effet Joule de la vis.
Selon l'invention, l'enceinte comprend une enveloppe en matériau réfractaire à travers laquelle s'étend la vis, ladite enveloppe étant conformée en un tube dont une surface interne suit des contours de la vis .
De la sorte, l'enveloppe épouse les contours de la vis. Ainsi on limite un espace entre la vis et l'enveloppe ce qui permet d'augmenter les échanges thermiques au sein de l'enveloppe dans lequel circule le produit . L'invention permet donc une montée en température très importante du produit.
Grâce à l'invention il est en conséquence possible de travailler à hautes températures et même à très hautes températures . Les inventeurs ont ainsi pu constater qu' il était possible de travailler à des températures supérieures à 800 degrés Celsius, et même supérieures à 1000 degrés Celsius et préférentiellement encore à des températures supérieures à 1300 degrés Celsius, 1500 degrés Celsius et même 1800 degrés Celsius (une telle température correspondant à la température maximale enregistrée dans l'enceinte ; généralement une telle température se trouve au niveau de la spire et de l'enveloppe vers la sortie de l'enceinte).
Bien entendu l'invention peut également être utilisée pour des traitements thermiques à plus basses températures (et donc à des températures inférieures à 800 degrés Celsius) si cela est souhaité.
Optionnellement , l'enveloppe est en céramique réfractaire .
Optionnellement l'enveloppe est conformée en un cylindre creux.
Optionnellement, un rayon interne de l'enveloppe est supérieur au rayon externe de la vis d' une valeur comprise entre 1 et 20 millimètres.
Optionnellement, le rayon interne de l'enveloppe est supérieur au rayon externe de la vis d'une valeur entre 5 et 15 millimètres.
Optionnellement, l'enveloppe est formée d'une succession de tronçons.
Optionnellement, les différents tronçons sont conformés pour être emboîtés les uns dans les autres.
Optionnellement, l'enceinte comporte un étui externe qui renferme l'enveloppe et est conformé au moins intérieurement à la forme de l'enveloppe. Optionnellement, l'étui est conformé en un cylindre creux .
Optionnellement, l'enceinte comporte une couverture en matériau thermiquement isolant entourant l' enveloppe .
La présente invention concerne également une utilisation d' un tel dispositif pour traiter thermiquement un produit à une température supérieure à 800 degrés,
Optionnellement, on utilise le dispositif pour traiter thermiquement un produit et le gaz associé à sa décomposition à une température supérieure à 800 degrés.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre et des dessins annexés, concernant un mode de réalisation particulier.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Il sera fait référence aux figures des dessins annexés, où :
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de traitement thermique selon un mode de réalisation particulier de l'invention ;
- la figure 2 est une vue en perspective de l'enveloppe du dispositif illustré à la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue en perspective d'un tronçon de l'enveloppe illustré à la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue en coupe transversale d'une portion du dispositif illustré à la figure 1,
DESCRIPTION DETAILLEE D'ÜN MODE DE REALISATION
PARTICULIER DE L'INVENTION
A la figure 1 est représenté le dispositif de traitement thermique selon un mode de réalisation particulier de l'invention, généralement désigné en 1.
Le dispositif 1 est ici applicable à la gazéification de déchets, par exemple végétaux, ou bien encore polymérique, afin de produire un gaz comme par exemple un gaz méthane ou encore du dihydrogène . Bien entendu, cette application n'est pas limitative et le dispositif 1 peut être utilisé pour de nombreuses autres applications. On peut citer par exemple la torréfaction, la pyrolyse, la gazéification, la dévolatilisation, la dessiccation ... De la même façon, les solides divisés peuvent être sous forme de poudres, granulés, morceaux, fibres, feuillets ... et être de nature végétale, minérale, chimique ...
Le dispositif 1 comporte une enceinte 2, de direction générale essentiellement horizontale, qui est maintenue à distance du sol par des piètements .
L'enceinte 2 comporte ici une entrée 4 aménagée dans le couvercle de l'enceinte 2 sensiblement au niveau d'une première extrémité longitudinale de l'enceinte 2. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une cheminée d'entrée 5 qui est connectée de façon étanche à l'entrée 4 de l'enceinte. La cheminée d'entrée 5 est par exemple connectée à un dispositif de broyage, de compactage, d'extrusion, de fusion ou de granulation du produit considéré en solides divisés ou encore à un dispositif de pré-conditionnement du produit considéré sous forme de solides divisés. Un dispositif de pré-conditionnement permet par exemple de chauffer et de sécher ledit produit à des valeurs prescrites de température et d'humidité relative ou encore de densifier le produit ou encore d' humidifier le produit ou encore d'en extraire l'air interstitiel par fusion partielle ou totale .
L'enceinte 2 comporte en outre une première sortie 6 aménagée ici dans le fond de l'enceinte 2 sensiblement au niveau de la deuxième des deux extrémités longitudinales de l'enceinte 2. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une cheminée de sortie 7 qui est connectée de façon étanche à la première sortie 6 de l'enceinte 2. La cheminée de sortie 7 est par exemple connectée à un dispositif de refroidissement du produit.
L'enceinte 1 comporte en outre ici une deuxième sortie 8 aménagée ici dans le couvercle de l'enceinte 2 sensiblement au niveau de la deuxième des deux extrémités longitudinales de l'enceinte 2 mais pouvant être située plus en amont. Cette deuxième sortie 8 va permettre de récupérer des sous-produits gazeux qui pourraient être issus du traitement des solides divisés. La nature des sous-produits gazeux concernés dépendra du type de traitement concerné : il pourra ainsi s'agir de gaz, de fumée, de vapeur d'eau, de métal lourd .... Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte une cheminée de sortie 9 qui est connectée de façon étanche à la deuxième sortie 8 de l'enceinte 2. La cheminée de sortie 9 est par exemple connectée à un dispositif de post-traitement des sous-produits gazeux par exemple pour purifier lesdits sous-produits gazeux.
Des caissons (non représentés ici) sont fixés à chacune des extrémités de l'enceinte 2.
Le dispositif 1 comprend une vis 10 ayant un axe longitudinal X et montée pour tourner autour dudit axe longitudinal X dans l'enceinte 2. En l'espèce, la vis 10 a une forme de serpentin hélicoïdal qui est fixé à ses deux extrémités en bout d'un tronçon d'arbre lia, 11b, mais ceci ne constitue naturellement qu’un exemple, et l'on pourra utiliser toute autre géométrie de type hélicoïdal .
La vis 10 est ainsi dépourvue elle-même d'arbre à proprement parler.
Chaque tronçon d'arbre lia, 11b est relié à son autre extrémité, à un arbre coaxial qui passe dans un caisson associé. Chaque caisson est équipé de moyens servant à entraîner en rotation la vis 10, ainsi que des moyens assurant l'alimentation en énergie électrique de la vis 10 afin que celle-ci forme un moyen de chauffage par effet Joule, La vis 10 constitue donc un moyen de transfert chauffant,
A cet effet 1a vis 10 est formée dans sa masse d'un matériau électriquement conducteur. On choisit ici la vis 10 de sorte que son point de fusion soit élevé et évidemment supérieur à 1a température à laquelle on souhaite employer le dispositif. On peut ainsi avoir une vis en métal avec un point de fusion supérieur à 800 degrés mais de préférence supérieur à 1500 degrés
Celsius, préférentiellement supérieur à 2000 degrés
Celsius, préférentiellement encore supérieure à 2500 degrés Celsius et même supérieur à 3000 degrés Celsius, Pour un travail à des températures très importantes, on peut ainsi avoir une vis 10 dans un métal réfractaire ou dans un alliage réfractaire, tel qu'un alliage à base de Tantale (le point de fusion de la vis 10 étant alors sensiblement de 3000 degrés Celsius).
Par ailleurs, si l'on souhaite réaliser un traitement thermique à hautes températures (typiquement supérieures à 800 degrés Celsius) ou très hautes températures (typiquement supérieures à 1500 degrés
Celsius) , les caissons doivent être agencés et reliés à l'enceinte 2 de telle façon que la température régnant à l’intérieur desdits caissons soit une température compatible avec les composants qui y sont disposés et donc à une température bien inférieure à 800 degrés Celsius. A cet effet, on peut prévoir une isolation thermique des caissons et/ou une ventilation des caissons (par exemple par des ailettes de refroidissement, un ou des ventilateurs, la circulation d'un fluide de refroidissement ...) . De préférence, les tronçons d'arbres portant la vis 10 sont creux afin qu'un fluide de refroidissement puisse circuler à l'intérieur de ces tronçons d'arbres.
Pour plus de détails, on pourra se référer au document EP 2 218 300 précité de la demanderesse, dans lequel l'entrainement et le chauffage de la vis 10 ainsi que le refroidissement des caissons et des tronçons d'arbres sont davantage décrits.
Selon l'invention, l'enceinte comporte une enveloppe 12 en matériau réfractaire à travers laquelle s'étend la vis 10. La vis 10 forme ainsi en plus de ses fonctions de chauffage direct des produits venant à son contact et de transfert longitudinal desdits produits, un chauffage de cette enveloppe 12 qui constitue ainsi elle- même un chauffage par rayonnement de la masse de solides divisés .
Du fait que la vis 10 est formée dans sa masse d’un matériau électriquement conducteur, et est relié à au moins une source d’alimentation en énergie électrique, il faudra prévoir que l’enveloppe 12 soit réalisée en un matériau qui est à la fois réfractaire et isolant électriquement. 11 pourra par exemple s’agir d’un béton réfractaire ou d’un matériau céramique réfractaire tel que ceux couramment utilisés pour réaliser des parois de fours. De tels matériaux ont un point de fusion très élevés et notamment supérieurs à 2000 degrés Celsius. L'enveloppe 12 est par exemple à base d'alumine (AI2O3) . On choisit bien entendu l'enveloppe 12 de sorte que son point de fusion soit élevé et évidemment supérieur à la température à laquelle on souhaite employer le dispositif .
Dans le cas présent, les cheminées 5, 7, 9 sont de préférence également réalisés en matériau réfractaire de même nature que celui de l'enveloppe 12.
En référence aux différentes figures, l'enveloppe 12 est conformée en un tube s'étendant longitudinalement et à travers lequel la vis 10 est agencée. L'enveloppe 12 tubulaire entoure ainsi circonférenttellement la vis 10.
La vis 10 repose par ailleurs ici sur le fond de l'enveloppe 12.
L'enveloppe 12 est donc conformée en un cylindre creux .
La section transversale de l'enveloppe 12 suit les contours de la vis 10. La section transversale de l'enveloppe 12 est ainsi conformée en un anneau dont le cercle interne entoure la vis 10.
De la sorte, on limite un espace entre la vis 10 et l'enveloppe 12 l'entourant.
On force ainsi le gaz produit par la décomposition thermique partielle ou totale du produit à passer au centre de la vis 10 et dans l'espace hélicoïdal correspondant à travers les spires là où la température est la plus élevée ce qui permet de pouvoir traiter thermiquement le gaz issu du produit à des températures très élevées, tout comme la phase solide du produit. En outre, on force le gaz à passer dès le début par le centre de la vis 10 et l'espace hélicoïdal ce qui permet de maximiser le temps de séjour du gaz au centre de la vis 10 lors de son passage dans l'enceinte.
Le gaz pour s'échapper de l'enveloppe doit ainsi parcourir l'espace laissé entre les spires chauffantes de la vis 10 du fait de la proximité très étroite entre la spire 10 et l'enveloppe 12. C'est cette distance parcourue au cœur de la vis qui vient parfaire le traitement thermique du gaz.
On limite ainsi la proportion de gaz partant dans le ciel de l'enveloppe 12 en allongeant en conséquence la durée de traitement thermique dudit gaz.
On conforme donc l'enveloppe 12 pour qu'elle soit la plus ajustée possible au diamètre de la vis 10. Préférentiellement, le rayon interne de l'enveloppe 12 est identique au rayon externe de la vis 10. Dans ce cas la vis 10 touche également le reste de l'enveloppe 12 (et non uniquement le fond de l'enveloppe). La vis 10 et l'enveloppe 12 sont ainsi concentriques.
Pour des questions de facilité de montage, on peut préférer que le rayon de l'enveloppe 12 soit légèrement supérieur à celui de la vis. Dans ce cas, la vis reposant sur le fond de l'enveloppe 12, la vis 10 et l'enveloppe 12 ne sont pas concentriques mais légèrement désaxées. Un ciel existe alors en partie haute de l'enveloppe 12. De préférence, l'enveloppe 12 est conformée de sorte que ce ciel soit compris entre 1 et 20 millimètres et de préférence compris entre 5 et 15 millimètres et de préférence encore compris entre 5 et 10 millimètres .
Dans tous les cas, l'enveloppe 12 est conformée en un véritable fourreau de la vis 10 en étant non seulement conformée à la forme de la vis 10 mais également proche de la vis 10.
L'enveloppe 12 entoure bien entendu à 360 degrés la vis 10. Par ailleurs, l'enveloppe 12 s'étend au moins sur toute la longueur de la vis 10.
Préférentiellement, l'enveloppe 12 s'étend sur toute la longueur de l'enceinte 2.
L'enveloppe 12 est par exemple fabriquée par moulage .
Comme plus visible aux figures 3 et 4, l'enveloppe 12 n'est pas ici d'un seul tenant. L'enveloppe 12 est ainsi formée d'une succession de tronçons 13.
Ceci facilite notamment l'agencement de la vis 10 à l'intérieur de l'enveloppe 12. En outre, il est ainsi possible de ne changer qu'une partie de l'enveloppe 12 lorsqu'un des tronçons 13 est abîmé. Ceci facilite également la fabrication de l'enveloppe 12, On peut notamment fabriquer chaque tronçon 13 par moulage.
Préférentiellement, les différents tronçons 13 sont tous identiques entre eux.
L'enveloppe 12 comporte typiquement entre 3 et 7 tronçons .
De préférence, les différents tronçons 13 sont liés entre eux par vissage, par collage, par encliquetage, par emboîtement, par scellement ...
Préférentiellement, les différents tronçons 13 sont conformés pour pouvoir être emboîtés les uns à la suite des autres.
On assure ainsi une bonne continuité de l'enveloppe 12. Ceci permet notamment d'assurer une bonne étanchéité de l'enveloppe 12 ce qui particulièrement avantageux pour conserver les sous-produits gazeux à l'intérieur de l'enveloppe 12.
Par ailleurs, l'emboîtement des differents tronçons 13 permet un auto-centrage des différents tronçons 13 entre eux ce qui facilite le montage de l'enveloppe 12.
Chaque tronçon 13 se présente ici sous la forme d'un tube cylindrique, une première extrémité du tronçon 13 présentant une rainure interne circulaire 14 et une deuxième extrémité du tronçon 13 {opposée à la première) présentant une extension circulaire 15 apte à être insérée dans la rainure interne circulaire 14 du tronçon 13 adjacent.
On a ainsi un emboîtement par escalier des différents tronçons 13 entre eux ce qui assure une bonne étanchéité de l'ensemble.
On peut prévoir une fixation des différents tronçons 13 entre eux une fois qu'ils sont emboîtés (par exemple par scellement céramique) . Comme plus visible à la figure 4, selon un mode de réalisation particulier, l'enceinte 2 comporte un étui 16 externe qui renferme l'enveloppe 12 et la vis 10 et est préférentiellement conformé à la forme de l'enveloppe 12, et donc de la vis 10,
L'étui 16 est donc conformé en un tube s'étendant longitudinalement et à travers lequel l'enveloppe 12 est agencée, deux parois latérales fermant le tube, Lesdites parois latérales sont celles à travers lesquelles s'étendent les tronçons d'arbre lia, 11b portant la vis
10,
L'étui 16 entoure ainsi circonférentielle ent l'enveloppe 12. L'étui 16 entoure bien entendu à 360 degrés l'enveloppe 12,
L'étui 16 est ainsi concentrique à l'enveloppe
12.
La section transversale de l'étui 16 suit les contours de l'enveloppe 12. La section transversale de l'étui 16 est ainsi conformée en un anneau dont le cercle interne entoure l'enveloppe 12.
De la sorte, on limite un espace entre l'étui 16 et l'enveloppe 12.
L'étui 16 est ici d'une seule pièce.
L'étui 16 présente une forme de cylindre creux.
L'étui 16 est en matière métallique. Typiquement l'étui 16 est en acier, comme en acier inoxydable, et par exemple amagnétique.
Selon un mode de réalisation préférée, l'étui 16 et l'enveloppe 12 ne sont pas en contact l'une de 1' autre .
Ainsi, l'enceinte 2 comporte une couverture 17 intermédiaire en matière thermiquement isolante s'étendant entre l'enveloppe 12 et l'étui 16. La couverture 17 est par exemple en laine de roche.
La couverture 17 est ici agencée de manière que la surface externe de l'enveloppe 12 soit en contact avec la surface interne de la couverture 17 et que la surface interne de l'étui 16 soit en contact avec la surface externe de la couverture 17,
Ainsi la couverture 17 est également conformée à la forme de l'enceinte 2 et de l'enveloppe 12.
La couverture 17 est donc conformée en un tube s'étendant longitudinalement et à travers laquelle l'enveloppe 12 est agencée, la couverture 17 s'étendant elle-même à travers l'étui 16, deux parois latérales fermant le tube. Lesdites parois latérales sont celles contre lesquelles s'appuie l'enveloppe 12 à ses deux extrémités et celles également à travers lesquelles s'étendent les tronçons d'arbres lia, 11b portant la vis 10, Lesdites parois latérales sont elles-mêmes appuyées contre les parois latérales correspondantes de l'étui 16. La couverture 17 s'étend donc sur toute la longueur de l'étui 16 de sorte à s'appuyer à ses deux extrémités sur les parois latérales de l'étui 16.
La couverture 17 entoure ainsi circonfêrentiellement l' enveloppe 12. La couverture 17 entoure bien entendu à 360 degrés l'enveloppe 12.
La couverture 17 est ainsi concentrique à 1 ' enveloppe 12.
La section transversale de la couverture 17 suit les contours de l'étui 16 et de l'enveloppe 12. La section transversale de la couverture 17 est ainsi conformée en un anneau dont le cercle interne entoure l'enveloppe 12 et dont le cercle externe est entouré par l'étui 16.
La couverture 17 est en forme de cylindre creux.
La couverture 17 est ici d'une seule pièce.
De par sa forme générale tubulaire avec des couches (étui, couverture, enveloppe, vis) très proches, voire en contact pour l'étui 16 et la couverture 17 d'une part et la couverture 17 et l' enveloppe 12 d' autre part, l'enceinte 2 s'avère de faible dimensions.
On est ainsi parvenu à réaliser un dispositif 1 de traitement thermique à hautes températures et même très hautes températures qui est à la fois simple, polyvalent et peu encombrant, et aussi faiblement consommateur d’énergie, tout en permettant des traitements très variés.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d’être décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.
En particulier, seule l'enveloppe pourra être conformée à la forme de la vis. L'étui de l'enceinte pourra ainsi présenter une autre forme. On pourra également avoir un étui dont seule 1a surface interne suit la forme de l'enveloppe, la surface externe étant toutefois différente. L'étui et 1a couverture et/ou la couverture et l'enveloppe pourront ne pas être en contact sur toute la longueur de l'étui, la couverture et/ou 1' enveloppe .
La couverture pourra ne pas être d'une seule pièce mais composée de plusieurs éléments fixés entre eux et/ou fixés à l'enveloppe et/ou fixés à l'étui. On pourra s'affranchir d'une couverture.
L'étui pourra également ne pas être d'une seule pièce .
L'enveloppe pourra être d'une seule pièce. Seule la surface interne de l'enveloppe pourra être conformée à la forme de la vis, la surface externe présentant une autre forme. L'enveloppe pourra ainsi être un tube, soit un organe allongé et creux, dont le contour externe n'est pas cylindrique.
L'enveloppe et la vis pourront être concentriques même si le rayon interne de l' enveloppe est plus important que celui de 1a vis, la vis ne reposant alors pas au fond de l'enveloppe. Bien qu'ici le produit soit introduit sous forme de solides divisés dans l'enceinte, le produit pourra être introduit sous une autre forme par exemple liquide ou encore gazeuse. De la même façon on pourra récupérer en sortie un ou plusieurs produits sous forme de gaz, de liquide, d'huile, de solide ... Le nombre d'entrée et de sortie de l'enceinte variera en conséquence.
Parmi les applications possibles de 1/ invention, on notera également que le dispositif de traitement peut être monté en aval d'une installation de pyrolyse classique de manière à traiter le char sortant de cette pyrolyse pour lui faire subir un post-traitement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de traitement thermique d/un produit comprenant :
une enceinte (2),
un convoyeur du produit entre une entrée de l'enceinte et une sortie de l'enceinte qui comprend une vis (10) montée pour tourner dans l'enceinte selon un axe géométrique de rotation et qui comprend un actionneur d'entraînement en rotation de la vis selon ledit axe, la vis étant elle-même dépourvue d'arbre de rotation,
un chauffage par effet Joule de la vis, le dispositif étant caractérisé en ce que l'enceinte comprend une enveloppe (12) en matériau réfractaire à travers laquelle s'étend la vis, ladite enveloppe étant conformée en un tube dont une surface interne principale suif des contours de la vis.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'enveloppe (12) est en céramique réfractaire.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (12) est conformée en un cylindre creux.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel un rayon interne de l'enveloppe (12) est supérieur au rayon externe de la vis (10) d'une valeur comprise entre 1 et 20 millimètres.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le rayon interne de l'enveloppe (12) est supérieur au rayon externe de la vis (10) d'une valeur entre 5 et 15 millimètres.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enveloppe (12) est formée d'une succession de tronçons (13).
7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel les différents tronçons (13) sont conformés pour être emboîtés les uns dans les autres.
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enceinte (2) comporte un étui (16) externe qui renferme l'enveloppe (12) et est conformé au moins intérieurement à la forme de
1 ' enveloppe .
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel l'étui (16) est conformé en un cylindre creux.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'enceinte (2) comporte une couverture (174) en matériau thermiquement isolant entourant l'enveloppe.
11. Utilisation du dispositif selon l'une des revendications précédentes pour traiter thermiquement un produit à une température supérieure à 800 degrés.
12. Utilisation selon la revendication 11, dans laquelle on utilise le dispositif pour traiter thermiquement un produit et le gaz associé à sa décomposition à une température supérieure à 800 degrés.
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