FR2476132A1 - Appareil pour fabriquer du laitier vitreux - Google Patents

Abstract

CET APPAREIL COMPREND DEUX TAMBOURS REFROIDISSEURS CONTRAROTATIFS 14 DANS UN CAISSON 13 ET AU MOINS UN ECHANGEUR DE CHALEUR 21 PRODUISANT DE LA VAPEUR, PAR EXEMPLE POUR L'ENTRAINEMENT D'UNE TURBINE 22. DU LAITIER FONDU 5 PROVENANT D'UN HAUT FOURNEAU EST VERSE DANS UNE POCHE 45 ENTRE LES DEUX TAMBOURS ET EST SOLIDIFIE SOUS FORME D'UNE COUCHE RELATIVEMENT MINCE EN LIAITIER VITREUX 5 SUR LA SURFACE LATERALE DES TAMBOURS. UN RABOT 17 EN BAS ENLEVE LE LAITIER VITREUX. LES TAMBOURS 14 SONT REFROIDIS INTERIEUREMENT PAR UN CALOPORTEUR DONT LE POINT D'EBULLITION EST D'AU MOINS 200C A LA PRESSION ATMOSPHERIQUE ET QUI CIRCULE DANS UNE PARTIE DE L'ECHANGEUR 21.

Description

-1

La présente invention concerne un appareil pour fabri-

quer du laitier vitreux, convenant en particulier à la production de ciment, capable de développer une vitesse de refroidissement

suffisamment grande pour vitrifier à peu près complètement du lai-

tier fondu. Les laitiers fondus qui se prêtent à la mise en oeuvre de l'invention sont, par exemple, les laitiers fondus provenant de hauts fourneaux, convertisseurs et fours électriques. On sait que

l'on peut obtenir un laitier vitreux en refroidissant et en solidi-

fiant un tel laitier à une vitesse suffisamment grande.

Les figures 1 et 2 représentent un appareil pour fa-

briquer du laitier vitreux qui est sensiblement identique à un appareil décrit dans la demande de brevet japonais (publication provisoire) 11 154/80 du 25 janvier 1980 pour fabriquer du laitier

vitreux de haut fourneau. La figure 1 en est une vue de côté schéma-

tique et la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A'. Cet appareil comprend une bande de convoyeur sans fin 1 qui circule sur deux barbotins 2 et se compose de palettes métalliques

rectangulaires de refroidissement 4 attachées les unes aux autres.

Au moins l'un des barbotins 2 est commandé par un dispositif d'en-

trainement qui fait circuler la bande 1 à une vitesse prescrite dans le sens des flèches sur la figure 1. Figure 2 montre que chaque

palette 4 possède sur son côté extérieur des rainures de refroidis-

sement 3 étroites et profondes dont la direction longitudinale est sensiblement parallèle à la direction d'avance de la bande 1. Dans le fond de chacune des rainures 3 est incorporé un poussoir 4' formé par une pièce semblable à un profilé en I et dont la longueur est pratiquement égale à celle de la rainure 3. Le poussoir 4' est disposé verticalement coulissant par son âme dans une fente au fond de la rainure, avec sa tête à l'intérieur de la rainure 3 et sa semelle à l'extérieur de la palette 4, sur le côté arrière ou côté intérieur de celle-ci. La tête et la semelle limitent la mobilité

verticale du poussoir.

Un récipient 7 contenant du laitier fondu est installé au-dessus de la bande 1 en un point proche du début de son brin de travail en haut. Le récipient 7 reçoit du laitier fondu 5, provenant

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d'un haut fourneau par exemple et arrivant par une goulotte d'alimen-

tation 6. Le laitier fondu 5 quitte le récipient 7 par des busettes 7a prévues dans le fond, tombe dans les rainures de refroidissement 3 des palettes 4, pendant l'avance de celles-ci, et est rapidement refroidi et solidifié par les palettes métalliques 4 formant les rainures de refroidissement, de sorte qu'il se transforme à peu près complètement

en laitier vitreux.

Plus en aval sur le brin de travail de-la bande 1, la palette 4 remplie de laitier vitreux solidifié 5' arrive au-dessus d'un éjecteur 8 formé par des galets qui font remonter les poussoirs 4' dans les rainures 3 et chassant ainsi le laitier vitreux 5' - qui est en même temps réduit en morceaux, hors des rainures, d'o il tombe sur un plan incliné 9. Ce dernier amène le laitier vitreux 5' sur un convoyeur de transfert 10 qui le charge dans une trémie 11. La palette 4 vidée par l'enlèvement du laitier vitreux 5' rejoint le brin de retour inférieur de la bande 1, qui continue à circuler, et est refroidie au début de ce brin à une température prescrite par des

rampes d'arrosage 12 projetant de l'eau.

Cet appareil à bande sans fin est capable de refroidir

le laitier suffisamment vite pour le vitrifier à peu près complète-

ment et il permet de fabriquer du laitier convenant excellemment à la production de ciment au laitier. Cependant, l'appareil a une structure compliquée et il est très difficile de récupérer avec lui

l'énorme quantité de chaleur transférée aux palettes par le laitier.

Pour résoudre ce problème, on a proposé un appareil à

fabriquer du laitier vitreux utilisant des tambours de refroidisse-

ment. La figure 3 représente schématiquement en coupe transversale un tel appareil, qui est pratiquement identique à celui d'un mode de réalisation décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique 4 050 884 du 27 septembre 1977. Il comprend un caisson 13 qui forme une enceinte pratiquement fermée, à l'exception d'une ouverture 13a en haut pour l'introduction de laitier fondu et d'une ouverture 13b en bas pour la décharge de laitier vitreux fractionné. Le caisson 13 contient

deux tambours de refroidissement 14 de même diamètre et de même lon-

gueur, qui sont disposés avec leurs axes parallèles, à la même hauteur et de manière à être en contact l'un avec l'autre par leurs surfaces périphériques. Les deux tambours sont entraînés en rotation

à la même vitesse mais en sens opposés par un dispositif d'entraîne-

ment (non représenté), comme indiqué par les flèches a et a' sur la figure 3, de manière que leurs surfaces périphériques montent dans la zone de contact au milieu. La paroi latérale de chacun des deux tambours 14 est percée de canaux de refroidissement (non représentés)

dans le sens de l'axe du tambour. Une extrémité de ces canaux com-

munique avec une partie creuse formant une chambre de sortie dans une extrémité de l'arbre central du tambour, ou dans un tourillon du tambour, et l'autre extrémité des canaux de refroidissement axiaux communique avec une partie creuse formant une chambre d'entrée ménagée dans l'autre extrémité de l'arbre ou dans l'autre tourillon du tambour. La chambre de sortie est raccordée de façon étanche au liquide, par un joint à émerillon par exemple, à une extrémité d'un tuyau 42 relié par son autre extrémité à l'entrée de mélange vapeur/eau d'un tambour à vapeur 18. Une sortie d'eau chaude du tambour à vapeur 18 est reliée par un tuyau 44 dans lequel est montée une pompe 43 à la chambre d'entrée de l'arbre ou d'un des

tourillons du tambour de refroidissement 14, également avec inter-

position d'un joint à émerillon par exemple. Le tambour à vapeur 18 reçoit en outre de l'air par un robinet 18a et de l'eau par un robinet 18b. La figure 3 ne montre qu'un seul tambour à vapeur 18 raccordé à un seul tambour de refroidissement 14. En réalité, un second tambour à vapeur est raccordé de façon analogue à l'autre

tambour 14.

Pendant le fonctionnement, la pompe 43 envoie de l'eau de refroidissement sortant du tambour 18 à travers le tuyau 44 et l'arbre du tambour 14 dans les canaux de refroidissement de la paroi latérale de ce dernier. Cette eau est chauffée par le laitier fondu 5 déposé comme décrit par la suite sur la surface latérale du tambour 14, partiellement transformée en vapeur et renvoyée à

travers l'arbre du tambour 14 et le tuyau 42 au tambour à vapeur 18.

A l'intérieur de celui-ci, le mélange de vapeur et d'eau venant du

tambour de refroidissement 14 est séparé en vapeur et eau chaude.

L'eau chaude est envoyée de nouveau comme eau de refroidissement par la pompe 43 et à travers le tuyau 44 dans les canaux de la paroi latérale du tambour de refroidissement 14. L'eau de refroidissement

circule donc entre le tambour à vapeur 18 et le tambour de refroidis-

sement-14. Par contre, la vapeur séparée dans le tambour 18 est uti-

lisée, par exemple pour l'entraînement d'une turbine.

Deux éléments de fermeture ou barrages 16 (dont l'un seulement est visible figure 3) sont disposés en contact avec les extrémités des deux tambours de refroidissement 14 dans la zone de

leurs moitiés supérieures pour fermer l'espace en V entre les tam-

bours aux extrémités et définir avec eux une poche à laitier 45.

Cette poche est recouverte par un couvercle 16' en appui sur les deux barrages 16 et pourvu d'une ouverture 16'a au centre. Les

barrages et le couvercle sont appuyés par des moyens non repré-

sentés sur le caisson 13. Du laitier fondu 5 arrivant par un

chenal 15 est versé à travers l'ouverture 13a du caisson et l'ou-

verture 16'a du couvercle dans la poche 45, o il est déposé sur

- les surfaces périphériques des tambours de refroidissement 14, pen-

dant la rotation de ceux-ci, pour être refroidi et solidifié rapi-

dement en laitier presque complètement vitreux. L'eau de refroidis-

sement parcourant les canaux axiaux- de la paroi des tambours 14 est chauffée et partiellement transformée en vapeur sous pression par le laitier déposé à l'état fondu sur les tambours. Le laitier vitreux solidifié 5' est pelé de la partie inférieure des tambours et-en même temps réduit en morceaux par un racloir ou rabot 17 monté par des moyens non représentés sur le caisson. Le laitier vitreux détaché des tambours et fractionné tombe dans la partie inférieure du caisson 13 et est évacué par l'ouverture de décharge 13b à la

manoeuvre d'un tiroir ou d'un autre moyen de fermeture non repré-

senté prévu au-dessus de l'ouverture 13b. Après avoir été débar-

rassées du laitier vitreux 5' par le rabot 17, les surfaces périphé-

riques des tambours viennent de nouveau en contact avec le laitier

fondu 5 dans la poche 45 par suite de-la rotation des tambours 14.

Du laitier vitreux de qualité satisfaisante peut ainsi être fabri-

qué en continu.

Bien que l'appareil décrit ci-dessus permette de récupérer la chaleur transférée par le laitier auKtambours de

refroidissement 14, cette récupération pose certains problèmes.

Comme le fluide de refroidissement envoyé dans les canaux de refroidissement des tambours est de l'eau, la récupération efficace de la chaleur contenue dans la vapeur de haute température demande la transformation de l'eau de refroidissement en vapeur de très forte pression. Or la production de vapeur de haute pression

dans les canaux de refroidissement de la paroi latérale des tambours -

soumise à des alternances très sévères de chauffage et de refroidissement par le contact avec le laitier de haute température de la poche 45 - n'est pas souhaitable pour des raisons de sécurité à cause des risques de fissuration et d'explosion des tambours après un certain temps de service. L'application de hautes pressions au joint à émerillon de sortie est par ailleuà à éviter à cause des risques

de fuites.

Un autre inconvénient de l'appareil à tambours décrit plus haut est le suivant. Le laitier fondu déposé sur les surfaces périphériques des tambours de refroidissement 14 pendant la rotation

est rapidement refroidi et solidifié en une couche d'épaisseur déter-

minée de laitier vitreux. Cette couche reste dans le même état et n'est pas soumise à des contraintes jusqu'à ce qu'elle soit "pelée"

du tambour par le rabot 17, ce qui s'accompagne d'un certain fraction-

nement de la couche détachée. Or il arrive que les morceaux de laitier vitreux provenant de cette couche et tombant dans le caisson 13 soient très gros et obstruent l'ouverture de décharge 13b et la partie inférieure du caisson, ce qui rend difficile l'évacuation régulière du laitier vitreux. La grosseur des morceaux complique en outre la

manutention subséquente et la granulation du laitier.

L'invention vise à créer un appareil pour fabriquer

du laitier vitreux capable de refroidir du laitier fondu à une vi-

tesse suffisamment grande pour qu'il se vitrifie à peu près complète-

ment, qui permette de récupérer en sécurité et efficacement la

forte chaleur dégagée lors du refroidissement et de la solidifica-

tion du laitier de haute température et qui permette de fabriquer

du laitier vitreux lamellaire ou en forme de petites plaques de gros-

seur uniforme, se laissant facilement manutentionner et granuler ensuite. L'invention part d'un appareil à fabriquer du laitier vitreux comprenant: - deux tambours de refroidissement de même diamètre et de même longueur, qui sont disposés avec leurs axes parallèles, à la même hauteur et en contact l'un avec l'autre par leurs surfaces périphériques; - un dispositif d'entraînement pour faire tourner les tambours à la même vitesse mais en sens opposés, de manière que leurs surfaces périphériques montent dans la zone de contact;

- deux barrages disposés en contact avec les extrémi-

tés des deux tambours dans la zone de leurs moitiés supérieures pour fermer les extrémités de l'espace en V en haut entre les tambours et définir avec les tambours une poche à laitier;

- un dispositif d'alimentation en laitier prévu au-

dessus des tambours pour déverser du laitier fondu dans la poche à laitier; - un rabot en contact avec les surfaces périphériques des tambours en un point de leurs moitiés inférieures; et - un fluide de refroidissement pour refroidir les tambours, ce fluide étant introduit.à travers l'arbre central ou à travers un tourillon dans chaque tambour pour établir une relation d'échange thermique avec du laitier fondu déposé sur la surface latérale du tambour dans la poche à laitier, pendant la rotation des tambours, le fluide de refroidissement, après avoir absorbé la chaleur du laitier, étant déchargé à travers l'arbre ou un

tourillon du tambour à des fins de récupération de chaleur, l'échan-

ge thermique entre le fluide de refroidissement et le laitier trans-

formant le laitier fondu déposé sur la surface latérale du tambour en laitier vitreux pendant la rotation des tambours, le laitier vitreux solidifié étant pelé des surfaces latérales des tambours

par le rabot.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention,

le fluide de refroidissement est un caloporteur à haut point d'ébul-

lition, d'au moins 200'C à la pression atmosphérique, qui est déchar-

gé de chacun des tambours sous basse pression, de 5 bars au maximum,

à travers leur arbre central ou un de leurs tourillons.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un

exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté schématique d'un

appareil conventionnel à bande sans fin pour la fabrication de lai-

tier vitreux (déjà décrit); - la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne A-A' de la figure 1; - la figure 3 est une coupe transversale schématique

d'un appareil conventionnel à tambours de refroidissement pour fa-

briquer du laitier vitreux (également décrit déjà); - la figure 4 est une coupe transversale schématique d'un exemple de réalisation d'un appareil selon l'invention pour fabriquer du laitier vitreux; - la figure 5 est une coupe transversale montrant à plus grande échelle une forme d'exécution du caisson et des tambours de refroidissement d'un appareil selon l'invention; et - la figure 6 est une coupe axiale d'un des tambours

de la figure 5.

Pour résoudre les problèmes décrits dans ce qui précède posés par les appareils conventionnels utilisant des tambours de

refroidissement pour la fabrication de laitier vitreux, la demande-

resse a effectué des recherches poussées, dont les résultats sont les suivants: On sait que les caloporteurs à haut point d'ébullition peuvent être employés comme fluides de refroidissement. De nombreux caloporteurs de ce type ont un point d'ébullition compris dans le domaine de 200 à 350'C à la pression atmosphérique (1 bar), ce qui est donc nettement supérieur au point d'ébullition de l'eau. Par conséquent, en employant un caloporteur à haut point d'ébullition

comme fluide de refroidissement du tambour de refroidissement, l'éva-

cuation du fluide hors du tambour peut se faire à une pression net-

tement inférieure à la pression d'évacuation de la vapeur sortant des canaux de refroidissement de la paroi latérale du tambour au cas o le fluide de refroidissement envoyé dans les canaux est de l'eau. La pression de décharge d'un tel caloporteur peut même être de l'ordre de la pression atmosphérique. Il s'ensuit que le tambour de refroidissement peut avoir une paroi latérale relativement mince, ce qui amélioreen plus l'échange thermique. Un caloporteur à haut point d'ébullition permet donc une récupération de chaleur en sécurité, puisque la pression interne du tambour de refroidissement peut être sensiblement du mâme ordre que-la pression atmosphérique, et il permet aussi d'éviter des fuites de vapeur à des joints tels que le joint à émerillon de sortie entre un tourillon du tambour de

refroidissement et un-tube menant à un échangeur de chaleur.

L'appareil selon l'invention est basé sur ces résultats

de recherche.

En conséquence, selon l'invention, le fluide de refroi-

dissement utilisé est un caloporteur dont le point d'ébullition est d'au moins 200'C à la pression atmosphérique. Avec un fluide d'un point d'ébullition plus bas, il est difficile sinon impossible de récupérer efficacement la chaleur contenue dans le fluide à sa décharge des tambours de refroidissement. Si un caloporteur possédant un

point d'ébullition élevé mais inférieur à 200'C à la pression atmos-

phérique est envoyé à sa décharge des tambours de refroidissement à un échangeur de chaleur pour la production de vapeur, l'échangeur n'est pas en mesure de produire de la vapeur de haute pression, c'est-à-dire de la vapeur d'une pression d'au moins 15 bars, ce qui

conviendrait à l'entraînement d'une turbine.

La pression du caloporteur à haut point d'ébullition selon l'invention ne devrait pas dépasser 5 bars à sa décharge des tambours de refroidissement afin d'éviter des constructions spéciales

des tambours, des joints à émerillon et des tuyaux pour qu'ils puis-

sent résister à des pressions plus élevées, ce qui augmenterait

les coûts et diminuerait en outre la sécurité de fonctionnement.

La figure 4 représente schématiquement en coupe trans-

versale un exemple de réalisation de l'appareil selon l'invention pour la fabrication de laitier vitreux. Cet appareil comprend un caisson 13 qui forme une enceinte pratiquement fermée, à l'exception d'une ouverture 13a en haut pour l'introduction de laitier fondu et d'une ouverture de décharge 13b à son extrémité inférieure pour l'évacuation du laitier vitreux fractionné. L'ouverture de décharge 13b est pourvue d'un dispositif d'ouverture et de ferme ture (non représenté). Le caisson 13 contient deux tambours de refroidissement 14' de même diamètre et de même longueur, qui sont disposés avec leurs axes parallèles, à la même hauteur et de manière

que leurs surfaces périphériques soient en contact l'une avec l'autre.

Un dispositif d'entraînement décrit par la suite fait tourner les deux tambours de refroidissement 14' à la même vitesse circonférentielle

dans les sens indiqués par les flèches a et a' sur la figure 4, c'est-

à-dire dans des sens contraires et de manière que les surfaces péri-

phériques des tambours montent dans leur zone de contact mutuel.

La figure 4 représente en outre un échangeur de cha-

leur 21 dont les détails seront décrits par la suite. Un caloporteur

à haut point d'ébullition servant de fluide de refroidissement cir-

cule entre l'intérieur de chacun des deux tambours 14' et la partie primaire ou partie réceptrice de chaleur de l'échangeur 21. Une

pompe 46 est prévue entre la sortie de la partie primaire de l'échan-

geur 21 et les tambours de refroidissement 14' pour envoyer le calo-

porteur sortant de la partie primaire de l'échangeur 21 à l'inté-

rieur des tambours 14'. La pompe 46 peut être supprimée lorsque, comme décrit par la suite, l'échangeur de chaleur 21 est placé plus haut que les tambours 14' puisque le caloporteur sortant à l'état liquide de la partie primaire de l'échangeur 21 peut s'écouler dans

ce cas par gravité vers les tambours 14'.

L'espace en V formé en haut entre les deux tambours 14'

est fermé aux deux extrémités par deux barrages 16 qui sont en con-

tact avec les extrémités des tambours (l'un des barrages 16 seule-

ment est visible sur la figure 4). Les extrémités supérieures des

barrages 16 supportent un couvercle 16' qui s'étend entre les bar-

rages et présente une ouverture centrale 16'a. Les barrages et le

couvercle sont appuyés par des moyens non représentés sur le cais-

son 13. L'espace en V ainsi fermé par les barrages 16 forme une

poche à laitier 45. Le dispositif d'alimentation en laitier de l'ap-

pareil est un chenal à laitier 15 qui se termine au-dessus des deux tambours 14' et d'o du laitier fondu 5 est versé dans la poche 45 à travers l'ouverture 13a du caisson 13 et l'ouverture 16'a du couvercle 16. Le laitier fondu 5 ainsi introduit dans la poche 45 est déposé sous forme d'une couche d'épaisseur sensiblement uniforme sur les surfaces périphériques des tambours de refroidissement 14', pendant la rotation de ceux-ci, et est rapidement refroidi et solidifié en laitier presque complètement vitreux par la surface des tambours. Un rabot 17 est installé dans l'espace en V inversé entre les parties inférieures des tambours 14', en contact avec lés surfaces périphériques de ceux-ci et dans le but d'en enlever les couches de laitier vitreux solidifié. Sur la moitié inférieure du pourtour de chacun des tambours est prévu en outre, en amont du

rabot 17, un rouleau pinceur 19 dont la longueur correspond sensible-

ment à la longueur axiale du tambour. Les deux rouleaux pinceurs 19 sont pressés contre les couches de laitier vitreux solidifié sur les surfaces périphériques des tambours. Une rampe d'arrosage 20 est en

outre installée près de la surface périphérique de chacun des tam-

bours pour projeter de l'eau sur le laitier vitreux porté par le tam-

bour concerné en un point situé entre le rabot 17 et le rouleau pin-

ceur 19. Le rabot 17, les rouleaux pinceurs 19 et les rampes 20 sont montés par des moyens non représentés dans le caisson 13. Le laitier vitreux solidifié 5' que la rotation du tambour amène sur sa moitié inférieure est comprimé par le rouleau pinceur 19 contre la surface du tambour et en même temps tiré en aval - dans le sens de rotation

du tambour - par la rotation du rouleau 19, lequel maintient simulta-

nément la couche de laitier en contact avec le tambour. Ensuite, la couche de laitier vitreux 5' est arrosée d'eau par la rampe 20 puis pelée du tambour 14' par le rabot 17, d'o elle tombe en morceaux dans la partie inférieure du caisson 13. En. raison du maintien de la couche de laitier vitreux sur le tambour par le rouleau pinceur 19, au moment de son enlèvement du tambour par le rabot 17, elle est

réduite en morceaux dont la taille correspond sensiblement à la dis-

tance entre le rabot et le rouleau pinceur 19. De plus, comme le laitier vitreux 5' subit un brusque refroidissement final sur le tambour par l'eau de la rampe d'arrosage 20 dans la zone comprise entre le rabot 17 et le rouleau pinceur 19, le laitier vitreux qui tombe dans la partie inférieure du caisson 13 se laisse parfaitement

bien fractionner davantage, par broyage ou d'une autre manière.

La figure 4 représente également une turbine 22 qui est entraînée par la vapeur à haute pression qui sort de la partie secondaire de l'échangeur de chaleur 21. La turbine 22 fait tourner une génératrice électrique 23. A la turbine 22 est reliée en outre un condenseur 24 et l'eau sortant de ce condenseur est refoulée

par une pompe 47 vers l'entrée de la partie secondaire de l'échan-

geur 21. 25 désigne une tour de refroidissement pour l'eau de refroi-

dissement du condenseur 24 et 48 est une pompe pour faire circuler l'eau de refroidissement du condenseur 24 entre la tour 25 et le

condenseur 24.

Les figures 5 et 6 représentent à plus grande échelle

un exemple de réalisation des tambours d'un appareil selon l'inven-

tion. Comme on peut le voir sur la figure 6, les tambours de cet exemple sont chacun montés rotatifs par deux paliers 26 sur deux tourillons 27. Sur le tourillon gauche (dans la représentaion

de la figure 6) est calée une roue dentée 28 accouplée à un dispo-

sitif d'entralnement (non représenté) faisant tourner les deux tam-

bours 14'. Le tourillon 27 représenté à droite sur la figure 6 est

creux et forme un passage 34 communiquant avec l'intérieur du tam-

bour. L'autre côté de ce passage est raccordé de façon étanche au liquide par un joint à émerillon 29 à un tube fixe 30 qui est - coaxial au tourillon 27. L'extrémité représentée à droite du tube 30 communique avec l'intérieur d'une boite 36 à fluide de

refroidissement. Un tuyau 32 d'alimentation en fluide de refroidis-

sement traverse l'intérieur du tambour de refroidissement 14', le

passage 34 du tourillon droit 27, l'intérieur du tube 30 et l'inté-

rieur de la boite 36. Le tuyau d'alimentation 32 est situé sur l'axe

du tambour. Son extrémité gauche porte une tige d'appui transver-

sale 49 qui est en contact par un galet 49a à son extrémité avec la surface intérieure de la paroi latérale du tambour 14'. L'autre extrémité du tuyau d'alimentation 32 est supportée par des moyens non représentés à l'extérieur de la boite 36. Le tuyau 32 est donc

monté fixe à l'intérieur du tambour tournant.

Les figures 5 et 6 montrent qu'un certain nombre de tuyaux de ramification 33 orientés verticalement partent du côté supérieur du tuyau d'alimentation 32 à l'intérieur du tambour de refroidissement 14' et que l'extrémité supérieure de chacun des tuyaux 33 porte une rampe d'arrosage 31 en demi-cercle. Les rampes 31 sont uniformément espacées de la surface intérieure de la paroi

latérale du tambour et elles assurent avec les tuyaux de ramifica-

tion 33 une distribution sensiblement uniforme du fluide de refroi-

dissement sur toute la moitié supérieure de la paroi latérale du tambour. La figure 6 montre également qu'une pompe 35 est intercalée dans le tuyau d'alimentation 32 en un point situé à l'extérieur de la botte 36. Un tuyau de décharge 41 est raccordé par une extrémité au fond de la boite 36 et par son autre extrémité à un filtre 40,

sur lequel est branchée en outre l'autre extrémité du tuyau d'alimen-

tation 32. Sur la botte 36 aboutit en plus un tuyau d'alimentation 37 pour le caloporteur à haut point d'ébullition formant le fluide de

refroidissement. Les parties inférieures du tambour de refroidisse-

ment 14', du passage 34, du tube 30 et de la botte 36 sont remplies

de ce caloporteur 50 à l'état liquide. Par conséquent, le calopor-

teur 50 aspiré du fond de la boite 36 et à travers le tuyau de décharge 41 et le filtre 40 par la pompe 35 est refoulé par cette

dernière à travers le tuyau d'alimentation 32 et les tuyaux de rami-

fication 33 pour être projeté de façon uniforme par les rampes 31 sur la surface intérieure de la paroi latérale du tambour tournant dans la moitié supérieure de celui-ci. Le caloporteur 50 projeté sur la paroi du tambour est vaporisé par celle-ci, du fait que cette paroi est portée à une température élevée par le laitier fondu 5 déposé sur la surface extérieure du tambour (lequel est refroidi par

la vapeur latente d'évaporation du caloporteur 50 à haut point d'ébul- lition). Comme déjà indiqué, la pression de la vapeur ainsi produite -à

l'intérieur du tambour 14' est nettement inférieure à la pression de vapeur d'eau à la même température. L'invention permet ainsi de ramener la pression de la vapeur à l'intérieur des tambours à une valeur permettant un travail en sécurité. La vapeur produite dans

le tambour est envoyée à l'entrée de la partie primaire de l'échan-

geur de chaleur 21, à travers le passage du tourillon droit 27, le tube 30, la boîte 36 et le tuyau de décharge 38 partant de la partie supérieure de la botte 36, sous l'effet d'une légère différence de pression entre l'intérieur du tambour de refroidissement 14' et l'intérieur de la partie primaire de l'échangeur 21. Grâce à la pression relativement basse de la vapeur, des fuites au nivau du joint à émerillon 29 peuvent être évitées de façon sûre. Le caloporteur 50 à haut point d'ébullition, après avoir cédé une grande partie de sa chaleur dans l'échangeur 21 et après avoir été

condensé, retourne à l'état liquide de la sortie de la partie pri-

maire du radiateur et à travers un tuyau de retour 39 à la boite 36 par simple gravité grâce au fait que l'échangeur 21 est placé plus haut que le tambour 14' et la boite 36. Comme la vapeur provenant de la vaporisation du caloporteur 50 à l'intérieur du tambour de refroidissement 14' est à basse pression, la récupération de la chaleur dégagée lors du refroidissement et de la solidification du laitier fondu 5 en laitier vitreux sur la surface périphérique du tambour s'effectue en toute sécurité. De plus, il n'est pas nécessaire de prévoir une circulation forcée du caloporteur, ce qui

élimine des pompes et d'autres organes.

La vapeur sous pression obtenue dans l'échangeur 21 par échange thermique avec la vapeur du caloporteur à haut point d'ébullition peut non seulement être utilisée pour commander une turbine mais aussi pour des applications telles que le chauffage de locaux dans l'usine. Par l'ajustement convenable du débit de projection des rampes 31 et par le choix d'un caloporteur adéquat comme fluide de refroidissement, on peut produire un écoulement de caloporteur liquide sur la surface intérieure du tambour vers la moitié inférieure de celui-ci, o il ne s'évapore pas du fait que sa température dans la partie inférieure du tambour est plus basse que son point d'ébullition. Il est possible, dans le cadre d'une récupération de chaleur sous basse pression et en toute sécurité, d'abaisser la température du caloporteur liquide aspiré de la boite 36 avant son renvoi dans le tambour par un échangeur de chaleur (non représenté) monté dans le tuyau d'alimentation 32 côté refoulement de la pompe 35. L'invention permet également une récupération de chaleur à basse pression et à température élevée avec un appareil conventionnel comme celui de la figure 3, par l'utilisation d'un échangeur de chaleur à la place du tambour à vapeur 18 et par l'emploi d'un caloporteur à haut point d'ébullition à la place de

l'eau comme fluide de refroidissement.

L'adhérence du laitier fondu 5 à la surface périphé-

rique du tambour de refroidissement 14' peut être améliorée par des rainures ménagées dans le sens circonférentiel dans sa surface périphérique.

Exemple

Deux tambours de refroidissement 14' ont été construits selon les figures 5 et 6, avec une paroi latérale en cuivre d'une épaisseur de 20 mn, un diamètre extérieur de 2 m et une longueur de 2 m. Dans la surface périphérique de chacun des tambours ont été ménagées cent rainures d'une largeur de 0,5 mm et d'une profondeur

de 0,5 mm, avec des intervalles de 20 mm.

Six rampes 31 ont été montées à des intervalles déter-

minés à l'intérieur de chaque tambour 14'.

Le caloporteur employé etait un produit de Dow Chemi-

cals Corporation connu sous le nom "Dowtherm A", dont le point

d'ébullition est de 257 C à la pression atmosphérique.

Le laitier fondu 5 utilisé était du laitier de haut

fourneau, lequel était introduit par le chenal 15 et à travers l'ou-

verture 13a du caisson 13 et l'ouverture 16'a du couvercle 16' dans la poche 45 pendant que les deux tambours de refroidissement 14' tournaient en sens opposés à une vitesse de 5 tr/min et pendant que du "Dowtherm A" était projeté par les six rampes 31 sur la surface intérieure de la paroi latérale des tambours. Le laitier fondu se

déposait sous une épaisseur d'environ 3,1 mm sur les surfaces péri-

phériques des tambours 14'. Il était rapidement refroidi par ces

surfaces et à peu près complètement transformé en laitier vitreux.

Le laitier vitreux solidifié sur les surfaces périphériques des tam-

bours était pressé contre les tambours par des rouleaux pinceurs 19,

arrosé d'eau par des rampes 20 et pelé des tambours par un rabot 17.

Le laitier vitreux fractionné tombé dans la partie inférieure du caisson 13 était très facile à enlever à travers l'ouverture de décharge 13b à l'extrémité inférieure du caisson 13. Le laitier

vitreux sortant de l'ouverture de décharge 13b se laissait excellem-

ment fractionner davantage et avait un taux de vitrification de 95 7..

Il s'est avéré que, pour obtenir une vitrification à peu près com-

plète, il est recommandé de refroidir le laitier fondu à une vitesse d'au moins 180'C/s dans le domaine de température allant de 1400 à

5000C.

Le liquide "Dowtherm A" pulvérisé sur la surface intérieure de la paroi latérale des tambours 14' était transformé en vapeur sous une pression proche de la pression atmosphérique à l'intérieur des tambours. Le "Dowtherm A" transformé en vapeur était déchargé des tambours sous une pression d'environ 1 bar à travers le passage 34 du tourillon creux 27, le tube 30, l'intérieur de la botte 36 et le tube de décharge 38 pour être introduit dans la partie primaire de l'échangeur de chaleur 21, o il était transformé en liquide par condensation, lequel liquide était renvoyé dans la boite 36 depuis la sortie de la partie primaire de l'échangeur et à travers le tuyau de retour 39. Des fuites de vapeur ou de liquide au droit du joint à émerillon 29 n'ont pas été constatées. La sortie de la partie secondaire de l'échangeur de chaleur 21 fournissait de

la vapeur de 230'C à un débit de 24 tonnes par heure pour l'entraine-

ment de la turbine 22.

L'appareil selon l'invention pour fabriquer du laitier vitreux, tel que décrit en détail dans ce qui précède, procure les effets suivants utiles sur le plan industriel:

(1) il permet de fabriquer du laitier à peu près complètement vitri-

fié;

(2) la chaleur dégagée pendant le refroidissement et la solidifica-

tion du laitier fondu à haute température en laitier vitreux peut être récupérée par un fluide de basse pression contenant une forte quantité de chaleur à haute température; (3) il permet de fabriquer du latier vitreux lamellaire ou sous forme

de plaques de grosseur uniforme, se laissant excellemment fraction-

ner et manutentionner; et

(4) le coût de l'installation peut être réduit à un minimum.

247 61 32

Claims (3)

REVENDICATIONS

1. Appareil pour fabriquer du laitier vitreux comprenant deux tambours de refroidissement (14') de même diamètre et de même longueur, qui sont disposés avec leurs axes parallèles' à la même

hauteur et en contact l'un avec l'autre par leurs surfaces périphé-

riques, un dispositif d'entraînement pour faire tourner les tambours

à la même vitesse mais en sens opposés, de manière que leurs sur-

faces périphériques montent dans la zone de contact, deux barrages (16) disposés en contact avec les extrémités des deux tambours dans la zone de leurs moitiés supérieures pour fermer les extrémités de l'espace en V en haut entre les tambours et définir avec les tambours -une poche à laitier (45), un dispositif d'alimentation en laitier (15) prévu au-dessus des tambours pour déverser du laitier fondu (5) dans

la poche à laitier, un rabot (17) en contact avec les surfaces péri-

phériques des tambours en un point de leurs moitiés inférieures et un fluide de refroidissement pour refroidir les tambours, ce fluide étant introduit à travers l'arbre central ou à travers un tourillon

(27) dans chaque tambour pour établir une relation d'échange ther-

mique avec du laitier fondu déposé sur la surface latérale du tambour dans la poche à laitier, pendant la rotation des tambours, le fluide de refroidissement, après avoir absorbé la chaleur du laitier, étant déchargé à travers l'arbre ou un tourillon du tambour à des fins de récupération de chaleur, l'échange thermique entre le fluide de refroidissement et le laitier transformant le laitier fondu déposé sur la surface latérale du tambour en laitier vitreux (5') pendant la rotation du tambour, le laitier vitreux solidifié étant pelé des surfaces latérales des tambours par le rabot, caractérisé en ce que

le fluide de refroidissement est un caloporteur à haut point d'ébul-

lition, d'au moins 200'C à la pression atmosphérique, qui est déchar-

gé de chacun des tambours sous basse pression, de 5 bars au maximum,

à travers leur arbre central ou un de leurs tourillons.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre deux rouleaux pinceurs (19) dont la longueur correspond sensiblement à celle des tambours de refroidissement, les rouleaux pinceurs étant disposés sur la moitié inférieure des tambours, en un point situé;:n aval du rabot dans le sens de rotation des tambours, chaque rouleau pinceur étant en contact avec le laitier vitreux solidifié sur la surface périphérique d'un des tambours de refroidissement, de même que deux rampes d'arrosage (20) disposées chacune à proximité de la surface périphérique de chacun des tambours et destinées à projeter chacune de l'eau sur le laitier vitreux solidi- fié sur la surface périphérique du tambour concerné en un point situé

entre le rabot et le rouleau pinceur agissant sur le même tambour.

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un échangeur de chaleur (21)

installé à l'extérieur des deux tambours et communiquant avec l'inté-

rieur de chaque tambour à travers l'arbre central ou un tourillon, le caloporteur à haut point d'ébullition étant présent en phase vapeur et en phase liquide dans chaque tambour et le caloporteur vaporisé étant envoyé de chaque tambour audit échangeur de chaleur

sous l'effet d'une différence de pression entre l'intérieur du tam-

bour et l'échangeur de chaleur.