FR2508816A1

FR2508816A1 - METHOD AND SILO FOR HOMOGENIZATION OF PULVERULENT MATERIALS

Info

Publication number: FR2508816A1
Application number: FR8113218A
Authority: FR
Inventors: Charles-Hubert Cottignies
Original assignee: SERTAC
Current assignee: SERTAC
Priority date: 1981-07-06
Filing date: 1981-07-06
Publication date: 1983-01-07
Also published as: FR2508816B1; EP0069633A1; EP0069633B1; ATE19208T1; DE3270594D1

Abstract

1. Process for the homogenization of a pulverulent material contained in a silo by injection of air through aeration units mounted on the silo bottom which is divided into one median zone and two lateral zones, the volume of air per unit area injected through the median zone being greater than that injected through lateral zones, characterized in that the median zone is divided over its length into several parts (A1 , B1 , C1 ) and at any moment compressed air is supplied only to the aeration units provided in a single one (A1 or B1 or C1 ) of the aforesaid parts of the median zone and into the contiguous sectors (A2 or B2 or C2 respectively) of the lateral zones.

Description

2508-8 162508-8 16

La présente invention concerne l'homogénéisation The present invention relates to homogenization

de matières pulvérulentes contenues dans un silo par injec- pulverulent substances contained in a silo by injection

tion d'air au moyen d'aérateurs placés sur le fond du silo. air by means of aerators placed on the bottom of the silo.

Selon les procédés connus, le fond du silo est divisé en plusieurs zones et on injecte dans l'une des According to known methods, the bottom of the silo is divided into several zones and injected into one of the

zones un débit d'air par unité de surface élevé, pour flui- high airflow per unit area, for fl u-

diser la matière située au-dessus de cette zone, et dans say the material located above this area, and in

les autres zones un débit d'air par unité de surface beau- the other areas an air flow per unit area of good

coup plus faible de façon que la matière au-dessus de ces zones soit simplement aérée Dans la zone oû la matière est fluidisée, elle se dilate et déborde dans le haut du silo sur la matière des zones voisines dont la faible aération est suffisante pour permettre le glissement, dans le bas du silo, vers la zone à fort débit d'air Il se produit donc un mouvement ascendant des couches horizontales de lower blow so that the material above these areas is simply aerated In the area where the material is fluidized, it expands and overflows into the top of the silo on the material of neighboring areas whose low aeration is sufficient to allow the sliding, in the bottom of the silo, towards the zone with high air flow There is thus an upward movement of the horizontal layers of

matière au-dessus des zones à fort débit d'air et un mouve- above high-volume areas and a movement of

ment descendant au-dessus des autres zones De plus, au- descending above other areas In addition,

dessus de la zone à fort débit d'air, la matière fluidisée above the high airflow zone, the fluidized material

est soumise à une forte turbulence qui provoque une dis- is subject to strong turbulence which causes

torsion et un mélange des couches horizontales entre elles. twist and a mixture of horizontal layers between them.

Le fond du silo est généralement divisé en plu- The bottom of the silo is usually divided into several

sieurs secteurs égaux dont un seul est alimenté avec un débit d'air élevé, tous les autres étant alimentés à faible débit, et ceci avec une permutation circulaire assurant successivement la fluidisation de la matière au-dessus de equal sectors of which only one is fed with a high airflow, all the others being fed at low flow, and this with a circular permutation successively ensuring the fluidization of the material above

chaque secteur.each sector.

Cette permutation régulière des fonctions des This regular permutation of the functions of

secteurs risque de provoquer de simples va-et-vient verti- sectors may cause simple back-and-forth

caux des couches de matière, sans mélange des couches entre layers of material without mixing the layers

elles, ce qui est contraire au but recherché. they, which is contrary to the goal.

Par ailleurs, cette solution oblige à équiper tous les secteurs du fond du silo d'aérateurs capables de fournir les débits d'air élevés nécessaires pour assurer Moreover, this solution requires to equip all sectors of the bottom of the silo of aerators capable of providing the high airflows necessary to ensure

la fluidisation intensive de la matière. the intensive fluidization of the material.

Le but de la présente invention est de réduire le coût d'un tel silo et de la centrale d'air comprimé qui The object of the present invention is to reduce the cost of such a silo and the compressed air plant which

l'alimente, de diminuer sa consommation d'énergie et d'éli- feeds it, reduces its energy consumption and eliminates

miner les risques inhérents aux systèmes à permutation cir- undermine the risks inherent in circumferential systems.

culaire. Le procédé d'homogénéisation objet de l'invention lar. The homogenization process which is the subject of the invention

est caractérisé en ce qu'on divise le volume de matière con- is characterized by dividing the volume of material con-

tenue dans le silo en volumes partiels par des plans fic- held in the silo in partial volumes by fictitious

tifs, verticaux et parallèles entre eux, on injecte dans la zone médiane de l'un des dits volumes partiels, au moyen d'aérateurs prévus sur la zone correspondante du fond du vertical, parallel to each other, one injected in the median zone of one of said partial volumes, by means of aerators provided on the corresponding zone of the bottom of the

silo, un débit d'air par unité de surface élevé pour assu- silo, a high air flow per unit area

rer une fluidisation intensive de la matière dans cette zone, on injecte simultanément dans les zones latérales du dit volume partiel, par les mêmes moyens, un débit d'air par unité de surface beaucoup plus faible pour simplement aérer la matière dans ces zones, la matière contenue dans les autres volumes partiels n'étant pas aérée; au bout d'un temps prédéterminé on arrête l'injection d'air dans ledit volume partiel et on injecte de l'air, dans les mêmes conditions, dans un autre volume partiel On assure ainsi le brassage successif et répété de tous les volumes partiels. Etant donné qu'à chaque instant seule une partie de la masse totale de matière est aérée ou fluidisée, le débit d'air nécessaire est beaucoup plus faible qu'avec les In this zone, an intensive fluidization of the material in this zone is simultaneously injected into the lateral zones of the said partial volume, by the same means, a much lower airflow per unit of surface area to simply aerate the material in these zones. material contained in the other partial volumes not being aerated; after a predetermined time, the injection of air into said partial volume is stopped and air is injected, under the same conditions, into another partial volume. This ensures the successive and repeated mixing of all the partial volumes. . Since at each moment only a part of the total mass of material is aerated or fluidized, the required air flow is much lower than with

procédés connus et, par conséquent, le coût et la consomma- known processes and, consequently, the cost and

tion de la centrale d'air comprimé s'en trouvent réduits. the compressed air plant are reduced.

Comme, par ailleurs, les zones latérales ne nécessitent Since, moreover, the lateral zones do not require

que des débits d'air faibles, la surface totale des aéra- low airflows, the total surface area of air

teurs équipant ces zones sera moins importante que dans les of these areas will be less important than in the

silos connus et le prix de revient du silo sera moindre. known silos and the cost price of the silo will be lower.

Pour la mise en oeuvre de l'invention, on utilise un silo dont le fond est divisé en segments par des lignes switendant d'un bord à l'autre du silo, dans des plans verticaux parallèles, chaque segment étant lui-même divisé en une zone médiane et deux zones latérales, et qui comporte dans les zones médianes des aérateurs qui sont capables de fournir un débit d'air, rapporté à l'unité de surface du For the implementation of the invention, a silo is used, the bottom of which is divided into segments by lines that run from one side to the other side of the silo, in parallel vertical planes, each segment being divided into two segments. a median zone and two lateral zones, and which comprises in the median zones aerators which are capable of providing a flow of air, relative to the surface unit of the

fond, nettement supérieur à celui que sont capables de four- bottom, much higher than that which are capable of

nir, sous la même pression d'air, les aérateurs équipant nir, under the same air pressure, the aerators equipping

les zones latérales.the lateral areas.

Les aérateurs équipant chaque zone médiane sont reliés à l'oule de refoulement d'un premier compresseur ou surpresseur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler-ou d'alimenter en air comprimé chaque zone médiane individuellement De même, les aérateurs équipant les zones latérales de chaque segment sont reliés The aerators equipping each central zone are connected to the delivery port of a first compressor or booster by a pipe on which is placed a valve for isolating or supplying compressed air to each central zone individually. aerators equipping the lateral zones of each segment are connected

à l'oule de refoulement d'un second compresseur ou surpres- on the discharge side of a second compressor or overpressure

seur par une tuyauterie sur laquelle est placée une vanne permettant d'isoler ou d'alimenter en air comprimé les piping on which is placed a valve to isolate or supply compressed air to

zones latérales de chaque segment individuellement. side areas of each segment individually.

Une sortie centrale-ou latérale est prévue dans le fond du silo pour l'extraction de la matière Un tunnel aboutissant à cette-sortie et disposé diamétralement et transversalement aux segments est prévu sur le fond du silo; il communique par des ouvertures latérales avec A central-or lateral outlet is provided in the bottom of the silo for the extraction of the material. A tunnel terminating at this outlet and disposed diametrically and transversely to the segments is provided on the bottom of the silo; it communicates through side openings with

l'intérieur du silo et son sol est recouvert d'aéroglis- inside the silo and its floor is covered with

sières inclinées vers la sortie Le fond du silo est incli- inclined towards the exit The bottom of the silo is inclined

né vers le tunnel.born towards the tunnel.

D'autres caractéristiques de l'invention apparai- Other features of the invention appear

tront à la lecture de la description qui suit et se réfère will read the description which follows and refers to

aux dessins l'accompagnant qui montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de l'invention et sur lesquels: La figure 1 est une vue en plan du fond du silo montrant la disposition des aérateurs et les circuits d'air La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle de la partie inférieure du silo, la coupe étant faite suivant un plan vertical proche de l'axe du tunnel d'évacuation et parallèle à celui-ci; La figure 3 est une coupe transversale, à une autre échelle, du tunnel d'évacuation et d'une partie du fond du silo; et Les figures 4, 5 et 6 sont des représentations to the accompanying drawings which show, by way of non-limiting example, an embodiment of the invention and in which: Figure 1 is a plan view of the silo bottom showing the arrangement of aerators and circuits of FIG. 2 is a sectional view on a larger scale of the lower part of the silo, the section being made along a vertical plane close to the axis of the evacuation tunnel and parallel thereto; Figure 3 is a cross section, on a different scale, of the evacuation tunnel and part of the bottom of the silo; and Figures 4, 5 and 6 are representations

schématiques du silo illustrant trois phases de fonctionne- schematic diagram of the silo illustrating three phases of

ment.is lying.

Le silo représenté partiellement sur les dessins comporte, de façon classique, une paroi cylindrique 10, à axe vertical, un fond 12 et un plafond; une ouverture de The silo partially shown in the drawings comprises, in a conventional manner, a cylindrical wall 10, with a vertical axis, a bottom 12 and a ceiling; an opening of

sortie latérale 16 est prévue à sa base. Side exit 16 is provided at its base.

Le fond du silo a la forme d'un dièdre dont The bottom of the silo has the shape of a dihedral whose

l'arête fictive est disposée dans le plan diamétral conte- the imaginary edge is arranged in the diametrical plane containing

nant l'axe de l'ouverture de sortie 16 et est inclinée vers cette ouverture pour faciliter l'extraction des matières. Le fond du silo est divisé dans cet exemple en trois segments A, B et C dont les frontières, représentées par les lignes en traits mixtes 18 et 20 sur la figure 1, the axis of the outlet opening 16 and is inclined towards this opening to facilitate the extraction of materials. The bottom of the silo is divided in this example into three segments A, B and C whose boundaries, represented by the dashed lines 18 and 20 in FIG.

sont situées à l'intersection de deux plans fictifs, verti- are at the intersection of two fictitious planes, vertically

caux et parallèles entre eux, et de la surface du fond. and parallel to each other, and from the surface of the bottom.

Chaque segment A, B et C est lui-même divisé en une zone médiane AI, Bl et CI et deux zones latérales A 2, B 2 et C 2 dont les frontières sont parallèles à l'arête du Each segment A, B and C is itself divided into a central zone AI, B1 and CI and two lateral zones A 2, B 2 and C 2 whose boundaries are parallel to the edge of the

dièdre formé par le fond du silo et situées à égales dis- dihedron formed by the bottom of the silo and located equally

tances de celle-ci Ces différentes zones sont équipées These different areas are equipped with

d'aérateurs qui sont constitués par des tubes plats à sec- aerators, which consist of flat tubes with

tion rectangulaire dont la face supérieure est réalisée en rectangle whose upper face is made of

un matériau poreux.a porous material.

Les aérateurs 22 équipant les zones A 1, B 1 et C sont disposés parallèlement à l'arête du dièdre formé par le fond du silo alors que les aérateurs 24 équipant les zones A 2, 2 et C 2 sont disposés perpendiculairement à The aerators 22 equipping the zones A 1, B 1 and C are arranged parallel to the edge of the dihedron formed by the bottom of the silo while the aerators 24 equipping the zones A 2, 2 and C 2 are arranged perpendicularly to

cette arête Les aérateurs 22 sont plus larges et plus rap- this edge The aerators 22 are wider and more

prochés les uns des autres que les aérateurs 24, de sorte close to each other than the aerators 24, so

que le débit d'air que l'on peut injecter par unité de sur- the air flow that can be injected per unit of

face du fond dans les zones A 1, Bl et Ci est nettement supé- bottom face in areas A 1, Bl and Ci is clearly superior to

rieur à celui que l'on peut injecter dans les zones A 2, B 2 et C 2, sous une même pression, de façon à pouvoir réaliser une fluidisation intensive de la matière au-dessus des zones médianes et une simple aération audessus des zones latérales A titre d'exemple, le rapport de la surface des aérateurs à la surface du fond est d'environ 0,5 dans les which can be injected into zones A 2, B 2 and C 2, under the same pressure, so as to be able to achieve intensive fluidization of the material above the median zones and a simple aeration above the zones As an example, the ratio of the surface of the aerators to the bottom surface is about 0.5 in the

zones médianes et d'environ 0,2 dans les zones latérales. median areas and about 0.2 in the lateral areas.

Tous les aérateurs équipant chaque zone sont re- All the aerators equipping each zone are

liés à une tuyauterie d'alimentation commune Les trois tuyauteries Ta, Tb et Tc alimentant les zones médianes A 1, Bl et C 1 sont reliées à un compresseur 26 à travers des électro-vannes 28 a, 28 b et 28 c Les trois tuyauteries T'a, T'b et T'c alimentant les zones latérales A 2, B 2 et C 2 related to a common supply pipe The three pipes Ta, Tb and Tc supplying the median zones A 1, B 1 and B 1 are connected to a compressor 26 through solenoid valves 28 a, 28 b and 28 c The three pipes T'a, T'b and T'c supplying the lateral zones A 2, B 2 and C 2

sont reliées à un second compresseur 30 à travers des élec- connected to a second compressor 30 through electrodes

tro-vannes 32 a, 32 b et 32 c.tro-valves 32 a, 32 b and 32 c.

Sur chacune des figures 4, 5 et 6, on n'a repré- In each of Figures 4, 5 and 6, we have not

senté que les tuyauteries d'alimentation des zones en ser- felt that the supply pipes of the areas

vice pendant la phase considérée.vice during the considered phase.

Un tunnel d'évacuation 34 est prévu sur le fond 12 du silo, le long de l'arête du dièdre qu'il forme Ce tunnel, qui aboutit à l'ouverture de sortie 16, comporte sur ses deux côtés et sur toute sa longueur des ouvertures latérales 36 assurant la communication avec l'intérieur du An evacuation tunnel 34 is provided on the bottom 12 of the silo, along the edge of the dihedral that it forms. This tunnel, which leads to the outlet opening 16, has on both sides and over its entire length. lateral openings 36 ensuring communication with the interior of the

silo Le sol du tunnel est équipé d'aéroglissières 38 ali- silo The tunnel floor is equipped with 38 airships

mnentées en air comprimé par un surpresseur 40 En variante, le silo pourrait comporter une sortie centrale, le tunnel étant alors à double pente et incliné des bords vers le In a variant, the silo could comprise a central outlet, the tunnel then having a double slope and inclined edges towards the

centre du silo.center of the silo.

Le principe de fonctionnement du silo va mainte- The operating principle of the silo will now

nant être décrit en se référant aux figures 4, 5 et 6 Dans une première phase (figure 4) seuls les aérateurs équipant 4, 5 and 6 In a first phase (FIG. 4) only the aerators equipping

le segment A sont alimentés en air comprimé, les électro- segment A are supplied with compressed air, electro-

vannes 28 a et 32 a correspondantes étant ouvertes alors que les autres vannes sont fermées Les aérateurs de la zone centrale fournissant un débit d'air par unité de surface corresponding valves 28a and 32a being open while other valves are closed Central area aerators providing airflow per unit area

élevée la matière située au-dessus de cette zone est forte- the material above this area is strong-

ment fluidisée; elle se dilate et déborde à la partie su- fluidized it expands and overflows to the

périeure du silo sur la matière recouvrant les zones laté- silo on the material covering the lateral zones.

rales A 2 Simultanément, la matière se trouvant dans la partie inférieure du silo, au-dessus des zones latérales A 2 glisse sur le fond incliné du silo vers la zone A 1, ce déplacement étant rendu possible par l'aération créée par l'air injecté dans ces zones, à faible débit A titre d'exemple, le débit d'air par m 2 de surface du fond du silo injecté dans la zone A 1 est de l'ordre de 30 l/s et dans les zones A 2 de 6 i/s Il se produit donc un mouvement de la matière suivant les flèches de la figure 4 qui assure une bonne homogénéisation dans le volume partiel du silo surmontant le segment A. Au bout d'un temps prédéterminé, une minuterie At the same time, the material in the lower part of the silo, above the lateral zones A 2, slides on the inclined bottom of the silo towards the zone A 1, this displacement being made possible by the aeration created by the air injected into these zones, at low flow rate For example, the air flow per m 2 of the bottom surface of the silo injected into zone A 1 is of the order of 30 l / s and in zones A 2 of 6 i / s There is therefore a movement of the material according to the arrows of Figure 4 which ensures good homogenization in the partial volume of the silo surmounting the segment A. After a predetermined time, a timer

2508 E 8162508 E 816

ferme les vannes 28 a et 32 a et ouvre les vannes 28 b et 32 b, les vannes 28 c et 32 c restant fermées La matière située au-dessus du segment B est alors mise en mouvement, comme closes the valves 28a and 32a and opens the valves 28b and 32b, the valves 28c and 32c remaining closed. The material above the segment B is then set in motion, as

indiqué par les flèches de la figure 5, grâce à une fluidi- indicated by the arrows in Figure 5, thanks to a fluidi-

, sation intense au-dessus de la zone médiane Bl et une aéra- tion réduite au-dessus des zones latérales B La minuterie commande ensuite la fermeture des vannes 28 b et 32 b et l'ouverture des vannes 28 c et 32 c, pour homogénéiser de la même façon la matière au-dessus du segment C (figure 6) Ces trois phases peuvent être répétées aussi souvent que nécessaire pour obtenir la qualité souhaitée The timer then controls the closing of the valves 28b and 32b and the opening of the valves 28c and 32c, so that the pressure is maintained above the central zone B1 and the aerated area is reduced. homogenize in the same way the material above segment C (Figure 6) These three phases can be repeated as often as necessary to obtain the desired quality

du mélange pour la matière contenue dans le silo. mixture for the material contained in the silo.

Pour extraire la matière du silo, on alimente les aéroglissières 38 en air comprimé ce qui permet à la matière To extract the material from the silo, the airslides 38 are fed with compressed air, which allows the material

qui pénètre dans le tunnel 34 à travers les ouvertures la- which enters the tunnel 34 through the openings

térales 36 de s'écouler à l'état fluidisé jusqu'à l'ouver- ters 36 to flow in the fluidized state until the opening

ture de sortie 16 L'extraction peut être continue ou dis- output 16 Extraction can be continuous or

continue.keep on going.

Il est évident que la forme et le nombre des seg- It is obvious that the form and number of segments

ments du mode de réalisation décrit ne sont pas limitatifs The embodiments of the described embodiment are not limiting.

et qu'ils dépendent, en particulier, de la forme et des di- and that they depend, in particular, on the form and

mensions du silo, et il est bien entendu que toutes les mo- the silo, and it is understood that all

difications apportées au mode de réalisation décrit par l'em- made to the embodiment described by the

ploi de moyens techniques équivalents entrent dans le cadre equivalent technical means are part of the

de l'invention.of the invention.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

Process for the homogenization of a pulverulent material contained in a silo by air injection by means of aerators placed on the bottom of the silo, characterized in that the volume of material contained in the silo being

divided into partial volumes by fictitious, vertical planes

caux and parallels between them, in a first phase is injected in the middle zone of one of these volumes

by means of aerators provided on the zone corresponding to

of the bottom of the silo, a high air flow per unit area to ensure intensive fluidization of the material in this area and is injected simultaneously in the side zones of said partial volume, by means of aerators provided on the corresponding areas bottom of the silo, one airflow per unit area a lot

weaker in order to ventilate the material in these areas, the

contained in the other partial volumes not being aerated, then during the successive phases air is injected, under the conditions defined above, into

each of the partial volumes leaving at rest the ma-

in other partial volumes.

Silo for the homogenization of a pulverulent material whose bottom is divided into segments by lines extending from one side to the other of the silo in parallel vertical planes and comprises aerators fed with compressed air, characterized in that each segment (A, B, C) is divided into a central zone (A 1, B 1, C 1) and two lateral zones (A 2, B 2, C 2), and the aerators (22) equipping the middle zones of the segments are able to provide a flow of air, relative to the unit area of the bottom of the silo, significantly higher than that which are capable of providing, under the same feed pressure,

the aerators (24) equipping the lateral zones.

Silo according to Claim 2, characterized in that the aerators equipping each central zone (A 1, B 1, C 1) with

segments are connected to the discharge port of a first

compressor or booster (26) by a pipe (Ta, Tb, Tc) on which a valve (28 a,

28b, 28c) for isolating or supplying compressed air

awarded each median area individually.

4 Silo according to claim 2 or 3, characterized in that the aerators equipping the lateral zones (A 2, B 2, C 2) of each segment are connected to the discharge port of a second compressor or booster ( 30) by a pipe (T'a, T'b, T'c) on which is placed

a valve (32a, 32b, 32c) for isolating or feeding

air out the lateral zones of each

segment individually.

Silo according to claim 2, 3 or 4, characterized in that it comprises on its bottom an evacuation tunnel (34) arranged transversely to said segments (A, B, C) and leading to an outlet opening (16) provided at the bottom of the silo, this tunnel being provided on both sides

lateral openings (36) establishing a communica-

with the interior of the silo, and airslids (38) placed inside the tunnel to allow flow of the material to the outlet opening,

this can be central or lateral.