FR2944344A1 - Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides - Google Patents

Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides Download PDF

Info

Publication number
FR2944344A1
FR2944344A1 FR0901779A FR0901779A FR2944344A1 FR 2944344 A1 FR2944344 A1 FR 2944344A1 FR 0901779 A FR0901779 A FR 0901779A FR 0901779 A FR0901779 A FR 0901779A FR 2944344 A1 FR2944344 A1 FR 2944344A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
fins
rotary
furnace
height
oven according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR0901779A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2944344B1 (fr
Inventor
Garcia Elena Sanz
Matthieu Rolland
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority to FR0901779A priority Critical patent/FR2944344B1/fr
Priority to US13/263,910 priority patent/US9395119B2/en
Priority to PCT/FR2010/000197 priority patent/WO2010116050A1/fr
Publication of FR2944344A1 publication Critical patent/FR2944344A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2944344B1 publication Critical patent/FR2944344B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/16Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means
    • F27B7/161Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means the means comprising projections jutting out from the wall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/02Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment
    • F23G5/027Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage
    • F23G5/0273Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor with pretreatment pyrolising or gasifying stage using indirect heating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/20Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having rotating or oscillating drums
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B11/00Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive
    • F26B11/02Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles
    • F26B11/04Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis
    • F26B11/0445Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having conductive heating arrangements, e.g. heated drum wall
    • F26B11/045Machines or apparatus for drying solid materials or objects with movement which is non-progressive in moving drums or other mainly-closed receptacles rotating about a horizontal or slightly-inclined axis having conductive heating arrangements, e.g. heated drum wall using heated internal elements, e.g. which move through or convey the materials to be dried
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27BFURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/34Arrangements of heating devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G2203/00Furnace arrangements
    • F23G2203/20Rotary drum furnace
    • F23G2203/208Rotary drum furnace with interior agitating members
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B2200/00Drying processes and machines for solid materials characterised by the specific requirements of the drying good
    • F26B2200/02Biomass, e.g. waste vegetative matter, straw

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Muffle Furnaces And Rotary Kilns (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un four tournant destiné au traitement thermique de matériaux solides comprenant au moins un tube (1) tournant dans lequel sont introduits les matériaux solides et un moyen de chauffage externe au tube tournant permettant de réaliser le traitement thermique, caractérisé en ce que le tube tournant comporte sur sa face interne, en contact avec la charge à traiter, au moins 1 ailette chauffante (30, 31, 32, 33, 34, 35, 3fi, 37 ,38). L'invention concerne également l'utilisation de ce four pour réaliser la torréfaction de biomasse solide.

Description

La présente invention concerne le domaine des fours de traitement thermique de matériaux solides, et plus particulièrement des fours de pyrolyse (ou thermolyse) ou torréfaction destinés à traiter des solides tels que des déchets de toute nature, et par exemple de la biomasse.
Il est déjà connu des brevets décrivant des fours tournants de pyrolyse ou de thermolyse, comme par exemple le brevet FR 2 720 487 qui concerne un four tournant appliqué à la pyrolyse des déchets dans lequel les transferts radiatifs sont dominants du fait de plus hautes températures (600 °C). Le four tournant est un tube creux horizontal tournant autour de son axe de révolution et dans lequel s'écoule un solide. Le four est légèrement incliné, l'entrée étant plus haute que la sortie, de sorte qu'à chaque révolution, les solides divisés s'élèvent avec la paroi et chutent un peu en avant de leur point de départ. La vitesse de rotation et la pente du four sont choisies pour favoriser le mélange de la charge et donc un traitement homogène de chaque particule. Dans ce type de dispositif la chaleur est principalement apportée par l'extérieur du tube chauffé par circulation de gaz chauds autour du tube (vapeur, air, fumées de combustibles diluée ou refroidie) ou par rayonnement (électrique ou flamme). La circulation des gaz à l'intérieur du tube est faible pour éviter l'entraînement pneumatique des particules, ce qui limite les possibilités de transfert par convection. Etant donné les températures élevées auxquelles le four est chauffé, les transferts thermiques vers la charge se font principalement par rayonnement et peu par conduction (contact entre la charge et les parois chauffées du four). Dans le cas de la torréfaction de biomasse, les températures requises (entre 220°C et 400°C) font que les transferts thermiques radiatifs sont négligeables. Il est donc nécessaire, afin d'augmenter le transfert thermique, d'augmenter le transfert par conduction. Les transferts par conduction sont proportionnels à la surface de contact, à l'écart de température entre la charge et la paroi et à la conductivité thermique de la charge (typiquement 10-20 W/m2IC° pour le bois). L'écart de température charge-paroi est limité par la nature même de la biomasse ligno-cellulosique. Au delà d'une température de 280-400°C selon les essences, des réactions exothermiques commencent et s'auto-entretiennent par effet d'accélération thermique des cinétiques. Ces réactions conduisent à des solides pyrolysés ayant perdu une grande quantité de leur masse et de leur énergie. La perte de rendement est importante et il est nécessaire de se placer dans des conditions où les réactions exothermiques ne peuvent avoir lieu. Pour ces raisons, la solution généralement retenue pour augmenter les transferts est l'augmentation de la longueur du four tournant pour accroître la surface de contact avec la biomasse. Cette technique est coûteuse en terme d'investissement et de consommation énergétique.
Une autre solution consiste à augmenter le temps de séjour dans le four en diminuant l'inclinaison du four et en diminuant le débit pour conserver la même hauteur de lit, ce qui conduit à une diminution de la capacité. Une solution permettant d'améliorer le mélange de la charge au cours du traitement dans le four et décrite par exemple dans le brevet FR 2 467 153, consiste à disposer une vis hélicoïdale à l'intérieur du four. Cette vis est fixée sur un arbre rotatif disposé au centre du four. Cependant, bien qu'elle favorise le mélange de la charge, cette vis ne permet d'améliorer le chauffage de la charge que si elle est elle-même chauffée de l'intérieur, ce qui est techniquement délicat et très onéreux. La présente invention a donc pour objet de palier un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en proposant un four tournant permettant d'améliorer le traitement thermique de matériaux solides sans investissement coûteux. Pour cela la présente invention propose un four tournant destiné au traitement thermique de matériaux solides comprenant au moins un tube tournant dans lequel sont introduits les matériaux solides et un moyen de chauffage externe au tube tournant permettant de réaliser le traitement thermique, caractérisé en ce que le tube tournant comporte sur sa face interne, en contact avec la charge à traiter, au moins 1 ailette chauffante.
Selon un mode de réalisation de l'invention, l'ailette est en forme d'hélice hélicoïdale parcourant toute la longueur du four tournant et orientée selon l'axe radial du four. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ailette est droite ou ondulée, la sinusoïde définissant les ondulations étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal du four. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ailette est en forme de cornière ou de demi-cylindre. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ailette comporte à son sommet une ailette longitudinale droite orientée vers l'intérieur du four. Dans un mode de réalisation de l'invention, le four comporte au moins deux ailettes d'au moins deux hauteurs différentes disposées alternativement de façon à ce que les ailettes de même taille ne soient pas côte à côte. Selon un mode de réalisation de l'invention, le four comporte entre 1 et 100 ailettes. Selon un mode de réalisation de l'invention, la hauteur des ailettes est comprise entre 20 et 150% de la hauteur du lit au repos. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, au moins une ailette a une hauteur comprise entre 20% et 150% de la hauteur du lit au repos dans le four, et au moins une ailette a une hauteur inférieur à la hauteur. Dans un mode de réalisation de l'invention, la valeur de "hauteur du lit au repos/par le diamètre du four tournant" est comprise entre 0,1 et 0,5. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes sont formées par une tôle ondulée remplaçant la paroi interne du four, les ondulations étant parallèles à l'axe longitudinal du four. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les ailettes sont formées par une tôle semi-ondulée remplaçant la paroi interne du four. Selon un mode de réalisation de l'invention, la hauteur des ailettes est inférieure ou égale à 0,2m. Selon un mode de réalisation de l'invention, le four comporte entre 1 et 20 ailettes par mètre. Selon un mode de réalisation de l'invention, les ailettes sont en acier inoxydable, avec ou sans revêtement. L'invention concerne également l'utilisation du four tournant selon l'invention pour réaliser le traitement thermique d'un matériau solide.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le traitement thermique est un traitement par torréfaction de biomasse solide. Selon un mode de réalisation de l'invention, le traitement thermique est un traitement thermique non-radiatif de matériaux solides.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront plus clairement à la lecture de la description faite, ci-après, en se référant aux figures annexées et données à titre d'exemple: la figure 1 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une variante du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une autre variante du dispositif selon l'invention, la figure 3a est une représentation schématique d'une coupe longitudinale d'une autre variante du dispositif selon l'invention et la figure 3b est une représentation schématique d'une coupe transversale de la même variante du dispositif selon l'invention, la figure 4 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une autre variante du dispositif selon l'invention, les figures 5a et 5b sont des représentations schématiques d'une coupe transversale de deux modes de mise en oeuvre d'une autre variante du dispositif selon l'invention, la figure 6 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une autre variante du dispositif selon l'invention, les figures 7a et 7b sont des représentations schématiques d'une coupe transversale de deux modes de mise en oeuvre d'une autre variante du dispositif selon l'invention, la figure 8 est une représentation schématique d'une coupe transversale d'une autre variante du dispositif selon l'invention. L'invention concerne un four tournant de traitement thermique, comme par exemple la torréfaction, de matériaux solides et par exemple des déchets de type ménagers, agricoles, industriels, et de la biomasse solide. La biomasse solide traitée dans le dispositif selon l'invention peut être par exemple de la ligno-cellulose (bois, paille, algues), de la lignine purifiée, de la cellulose ou un mélange de ces différentes biomasse. La torréfaction réalisée dans le cadre de l'invention consiste en un traitement thermique réalisé à des températures moyennes comprises en générale entre 80°C et 400°C, et de préférence entre 150 C° et 280 C°et en absence d'oxygène. Le four selon l'invention peut-être utilisé pour des traitements thermiques non-radiatifs, la charge est alors principalement chauffée par conduction. Le four tournant est un four classique de thermolyse ou pyrolyse tel que déjà décrit dans l'art antérieur. Le four tournant est donc formé par au moins un tube principal dans lequel est introduite la charge à traiter, et qui est chauffé par circulation de fumées chaudes ou par des résistances électriques ou par des brûleurs disposés à l'extérieure du tube. Le tube principal tourne en général autour d'un axe longitudinal permettant ainsi le brassage de la charge et donc un traitement homogène. Le tube du four est en général en acier inoxydable ou non, avec ou sans revêtement. Le tube principal formant le four tournant selon l'invention est doté sur sa face interne, c'est-à-dire celle qui est en contact avec la charge à traiter, d'ailettes chauffantes. La présence de ces ailettes permet d'augmenter la surface de contact de la charge à traiter avec la paroi du four, et ainsi de favoriser les échanges thermiques sans modifier la longueur du four, ni augmenter le temps de séjour de la charge dans le réacteur. Ces ailettes chauffantes sont chauffées par conduction de la chaleur depuis le tube. Pour des ailettes creuses (cornière par ex.), on peut éventuellement envisager de faire passer des gaz chauds en perçant le tube. Les ailettes sont solidaires du tube du four tournant soit par soudage à la paroi du four, soit par moulage lors de la fabrication du four, soit par remplacement de la paroi interne du four par une paroi formant les ailettes comme par exemple une tôle ondulée. En plus d'augmenter la surface, la présence d'ailettes donne une plus grande rigidité au four. Les ailettes utilisées dans le cadre de l'invention peuvent avoir différentes formes. La forme des ailettes peut être par exemple droite (figures 1 et 2), ondulée (figure 8), hélicoïdales (figures 3a et 3b), de style tôle ondulée (figures 5a et 5b). Il est également possible que les ailettes aient la forme de cornières (figure 4), avec un angle B compris en général entre 15° et 80°, de préférence entre 30° et 60°, et de manière très préférée entre 40° et 50°. Les ailettes peuvent également être en forme de demi-cylindre ou demi-tube (figure 6). Ces deux dernières configurations ont l'avantage de faciliter le glissement des plaquettes de biomasse lorsqu'elles sont remontées par les cornières ou les demi-cylindres. Les ailettes peuvent ainsi être des cornières ou demi-tube longitudinales de tailles identiques ou de tailles différentes ou bien hélicoïdales. Une autre forme d'ailette est la combinaison de cornière ou demi-cylindre et ailette droite soudée sur la cornière ou le demi-tube (figure 7a et 7b). La forme des ailettes peut aussi être choisie de façon à s'adapter au régime du four tournant par exemple roulement, cascade, cataracte, centrifugation, etc..., de façon à favoriser le transport de particules du lit et à diminuer le temps de séjour de la charge. Les ailettes doivent avoir une forme qui empêche l'accumulation des particules dans les coins pour empêcher la création des points chauds. Elles parcourent la totalité de la longueur du four et sont orientées selon l'axe radial du four.
Le four tournant peut comporter entre 1 et 100 ailettes, de préférence entre 2 et 50, et de manière très préférée entre 4 et 20. Dans le cas d'ailette en forme de tôle ondulée, une ondulation correspondant à une ailette, le nombre d'ailettes (ondulations) peut être compris entre 1 et 20 par m (en référence au diamètre du four), de préférence entre 3 et 10 par m, et de manière très préférée entre 4 et 8. Le nombre d'ailettes est en général adapté en fonction de la forme des ailettes et du diamètre du tube du four. La hauteur des ailettes, sauf dans le cas des ailettes de forme tôle ondulée, doit être comprise en général entre 20% et 150% de la hauteur du lit au repos (H1;t) et de préférence entre 50% et 120%. Dans le cas d'ailettes de forme tôle ondulée la hauteur est en général inférieure à 20% de la hauteur du lit au repos (H,;t). La hauteur des ailettes ondulées est ainsi en général inférieure ou égale à 0,2 m et de préférence inférieure ou égale à 0.1 m. La hauteur du lit au repos correspond à la hauteur de la charge dans le four tournant lorsqu'il ne fonctionne pas. En général la valeur de "hauteur du lit au repos (H1;t) / diamètre (D) du four" est comprise entre 0,1 et 0,5, et de préférence entre 0,2 et 0,3. Le taux de remplissage du four est en général compris entre 5 et 50%, et de préférence entre 10 et 40%. Les ailettes sont en général en en acier carbone ou inoxydable ou autre avec ou sans revêtement.
Les figures 1 et 8 illustrent le cas ou les ailettes (30) sont longitudinales (formées par une plaque parcourant toute la longueur du four) et droites (30) ou ondulées (30'), la sinusoïde définissant les ondulations étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal du four. Une mise en oeuvre consiste à souder les ailettes dans les parois intérieures du tube (1) du four. II est également possible de mouler les ailettes directement lors de la fabrication du four. Les ailettes sont formées, chacune, par une plaque de la longueur du four. Les ailettes longitudinales (30, 30') parcourent ainsi toute la longueur du four. Les ailettes peuvent également être longitudinales et en forme de cornière (33) (figure 4).
La figure 2 illustre une variante de l'invention utilisant des ailettes (31,32) longitudinales et droites ou ondulées, de différentes hauteurs (H, h, h étant inférieur à H) soudées ou moulées. Les ailettes sont de hauteur H (définie précédemment) et de hauteur (h) inférieure à (H). La hauteur (h) pouvant être comprise entre 1/10 de H et 9/10 de H, de préférence entre 2/10 de la hauteur (H) et 8/10 de la hauteur (H), et de manière très préférées entre 3/10 de la hauteur (H) et 7/10 de la hauteur (H). Les ailettes (31, 32) de différentes longueurs sont utilisées en alternance de façon à ce que les ailettes de même taille ne soient pas côte à côte : une plus haute, de hauteur (H) (31), et une moins haute, de hauteur (h) (32), ainsi de suite. Cela a pour avantage d'augmenter le nombre d'ailettes (et donc la surface en contacte avec le lit) sans risquer une possible obstruction de l'écoulement de solide à l'intérieur du four. Ces ailettes de différentes longueurs peuvent également être en forme de cornières (33) ou demi-cylindre (37).
La figure 3 illustre une autre variante de l'invention dans laquelle l'ailette a une forme d'hélice hélicoïdale et est soudée à la paroi interne du four ou moulée directement lors de la fabrication du four. L'hélice est formée par une plaque droite ou ondulée (ce qui augmente encore la surface de contact), la sinusoïde définissant les ondulations étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal du four, de hauteur (H) et parcourt toute la longueur du four. Ceci a pour avantage non seulement l'augmentation de surface mais aussi le transport de la matière solide située dans le lit, qui est poussée vers la sortie du tube par l'avancement de l'hélice, avec une vitesse égale au pas de l'hélice p multipliée par la vitesse de rotation (en s-1). En fonction du pas de l'hélice, il est possible d'introduire une ou plusieurs hélices imbriquées de même hauteur ou de hauteur différentes comme défini précédemment.
Les hélices peuvent également être en forme de cornières (33) ou de demi-cylindre (37) ou tout autre formes déjà décrites précédemment.
Les figures 5a et 5b illustrent une variante où les ailettes sont formées par une paroi ondulée (35) (figure 5a) ou semi-ondulée (les ondulations sont de hauteurs inférieures à celle des ondulations du cas ondulé) (36) (figure 5b) remplaçant la paroi interne originale du four. Les ondulations ou semi-ondulations sont parallèles à l'axe longitudinal du four.
La figure 6 illustre une variante de l'invention où les ailettes sont en forme de demi-cylindre (37) ou demi-tube de hauteur (H). La partie arrondie est orientée vers l'intérieure du four et les demi-cylindres ou demi-tubes sont disposés longitudinalement et parallèlement à l'axe longitudinal du four.
Les figures 7a et 7b illustrent une variante de l'invention où la forme des ailettes (38', 38") est une combinaison d'ailette en forme de cornière (380') ou demi-cylindre (380") et d'ailette droite (381', 381"), les ailettes droites (381', 381") étant soudées au sommet de la cornière (380') ou du demi-tube (380"). Les parties droites (381', 381") sont ainsi orientées vers l'intérieur du four.
Les exemples comparatifs suivants illustrent la présente invention.
Exemple 1 (figure 1): Les ailettes sont longitudinales et droites, soudées à la paroi du four. Pour un four tournant de diamètre (D) = 6 m, et de longueur (L) = 20 m, avec un taux de remplissage de 20% du volume du four de biomasse, et un transfert thermique par convection à l'intérieur du lit nul, les débits massiques de charge (Qm) calculés avec et sans ailettes sont : - Sans ailettes, Qm = 1,9 t / h - Avec 6 ailettes dont la hauteur (H) = hauteur du lit (hi;t)= 0,25*D, Qm = 3,8 t / h La présence des 6 ailettes permet une augmentation de 100 % du débit massique par rapport au même dispositif sans ailettes.
Exemple 2 (figure 2): Les ailettes utilisées sont longitudinales et de deux longueurs différentes. Pour un four tournant de diamètre (D) = 6 m, et de longueur (L) = 20 m, avec un taux de remplissage de 20% % du volume du four de biomasse, et un transfert thermique par convection à l'intérieur du lit nul, les débits massiques de charge calculés avec et sans ailettes sont : - Sans ailettes, Qm = 1,9 t / h Avec 6 ailettes de hauteur (H) = hi;t = 0,25*D et 6 ailettes de hauteur (H) 1/2 = hait /2, Qm = 4,7 t / h L'ajout des ailettes de hauteurs différentes permet une augmentation de 147 % du débit 20 massique.
Exemple 3 (figure 3): Les ailettes utilisées sont en forme d'hélice hélicoïdale. Pour un four tournant de 25 diamètre (D) = 6 m, et de longueur (L) = 20 m, avec un taux de remplissage de 20% de biomasse, et un transfert thermique par convection à l'intérieur du lit nul, les débits massiques (Qm) de charge calculés avec et sans ailettes sont : Sans ailettes, Qm = 1,9 t / h 30 - Avec 1 ailette de hauteur H = hi;t = 0.25*D et pas de l'hélice (p) = 0,25 m, Qm = 5,65t/h L'ajout des ailettes sous forme d'hélice hélicoïdale permet une augmentation de 197 % du débit massique.
Exemple 4 (figure 5): Les ailettes utilisées sont en forme de tôle ondulée. Pour un four tournant de diamètre (D) = 6 m, et de longueur (L) = 20 m, avec un taux de remplissage de 20% du volume du four de biomasse, et un transfert thermique par convection à l'intérieur du lit nul, les débits massiques de charge calculés pour une paroi lisse et pour une paroi ondulée sont:
Sans ailettes, Qm = 1,9 t / h - Avec une paroi ondulée dont les ondulations ont une amplitude A = 0,05m et une longueur d'onde À = 0,288 (100 périodes), Qm = 2,9 t/h.
L'amplitude A étant définie comme la distance entre le maximum de l'onde et l'axe horizontal. L'ajout des ailettes en forme de tôle ondulée permet une augmentation de 52 % du débit massique. Exemple 5 (figure 5): Les ailettes utilisées sont en forme de tôle ondulée. Pour un four tournant de diamètre (D) = 6 m, et de longueur (L) = 20 m, avec un taux de remplissage de 20% du volume 25 du four de biomasse, et un transfert thermique par convection à l'intérieur du lit nul, les débits massiques de charge calculés pour une paroi lisse et pour une paroi ondulée sont: - Sans ailettes, On, = 1,9 t / h 30 - Avec une paroi ondulée dont les ondulations ont une amplitude A = 0,02m et une longueur d'onde À = 0,1 (180 périodes), Qm = 2,4 t/h.20 L'ajout des ailettes en forme de tôle ondulée permet une augmentation de 26 % du débit massique.
L'utilisation d'un four tournant comportant des ailettes selon l'invention, quelques soient leur forme, permet d'augmenter la surface de contact entre la paroi du four et la charge de biomasse. Ceci permet un meilleur transfert thermique par conduction et donc une réduction du temps de séjour dans le réacteur. La conséquence est une augmentation du débit massique de la charge à traiter ou bien une réduction de la longueur du réacteur.
De plus les ailettes peuvent favoriser le déplacement de la charge à l'intérieur du four ainsi que le brassage de la charge et donc l'homogénéité du produit final.
II doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci-dessus et permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans s'éloigner du domaine d'application de l'invention. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, et peuvent être modifiés sans toutefois sortir de la portée définie par les revendications.

Claims (19)

  1. REVENDICATIONS1. Four tournant destiné au traitement thermique de matériaux solides comprenant au moins un tube (1) tournant dans lequel sont introduits les matériaux solides et un moyen de chauffage externe au tube tournant permettant de réaliser le traitement thermique, caractérisé en ce que le tube tournant comporte sur sa face interne, en contact avec la charge à traiter, au moins 1 ailette chauffante (30, 31, 32, 33, 34, 35, 36).
  2. 2. Four tournant selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ailette chauffante (30, 31, 32, 34, 37) est longitudinale, parcoure toute la longueur du four tournant et est orientée selon l'axe radial du four tournant.
  3. 3. Four tournant selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ailette (33) est en forme d'hélice hélicoïdale parcourant toute la longueur du four tournant et orientée selon l'axe radial du four.
  4. 4. Four tournant selon une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que l'ailette est droite ou ondulée, la sinusoïde définissant les ondulations étant orientée parallèlement à l'axe longitudinal du four (30, 31, 32).
  5. 5. Four tournant selon une des revendications 2 à 3 caractérisé en ce que l'ailette est en forme de cornière (34) ou de demi-cylindre (37).
  6. 6. Four tournant selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'ailette (38', 38") comporte à son sommet une ailette longitudinale droite (381', 381") orientée vers l'intérieur du four.
  7. 7. Four tournant selon une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux ailettes (31, 32) d'au moins deux hauteurs (H, h) différentes disposées alternativement de façon à ce que les ailettes de même taille ne soient pas côte à côte.
  8. 8. Four tournant selon une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'il comporteentre 1 et 100 ailettes.
  9. 9. Four tournant selon une des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la hauteur (H,h) des ailettes est comprise entre 20 et 150% de la hauteur du lit au repos (H1 ).
  10. 10. Four tournant selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'au moins une ailette a une hauteur (H) comprise entre 20% et 150% de la hauteur du lit au repos dans le four, et au moins une ailette a une hauteur (h) inférieur à la hauteur (H).
  11. 11. Four tournant selon une des revendications 9 à 10 caractérisé en ce que la valeur de "hauteur du lit au repos/par le diamètre (D) du four tournant" est comprise entre 0,1 et 0,5.
  12. 12. Four tournant selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ailettes (35) sont formées par une tôle ondulée remplaçant la paroi interne du four, les ondulations étant parallèles à l'axe longitudinal du four.
  13. 13. Four tournant selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ailettes (36) sont formées par une tôle semi-ondulée remplaçant la paroi interne du four.
  14. 14. Four tournant selon une des revendications 12 à 13 caractérisé en ce que la hauteur des ailettes est inférieure ou égale à 0,2m.
  15. 15. Four tournant selon une des revendications 12 à 14 caractérisé en ce qu'il comporte entre 1 et 20 ailettes par mètre.
  16. 16. Four tournant selon une des revendications 1 à 15 caractérisé en ce que les ailettes sont en acier inoxydable, avec ou sans revêtement.
  17. 17. Utilisation du four tournant selon l'une des revendications 1 à 16 pour réaliser le traitement thermique d'un matériau solide.
  18. 18. Utilisation du four tournant selon la revendication 17 dans lequel le traitement thermique est un traitement par torréfaction de biomasse solide.
  19. 19. Utilisation du four tournant selon la revendication 17 dans lequel le traitement thermique est un traitement thermique non-radiatif de matériaux solides. 14
FR0901779A 2009-04-10 2009-04-10 Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides Active FR2944344B1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0901779A FR2944344B1 (fr) 2009-04-10 2009-04-10 Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides
US13/263,910 US9395119B2 (en) 2009-04-10 2010-03-10 Rotary furnace for heat treatment of solids
PCT/FR2010/000197 WO2010116050A1 (fr) 2009-04-10 2010-03-10 Four tournant pour traitement thermique de matériaux solides

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0901779A FR2944344B1 (fr) 2009-04-10 2009-04-10 Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2944344A1 true FR2944344A1 (fr) 2010-10-15
FR2944344B1 FR2944344B1 (fr) 2013-12-27

Family

ID=41213497

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR0901779A Active FR2944344B1 (fr) 2009-04-10 2009-04-10 Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9395119B2 (fr)
FR (1) FR2944344B1 (fr)
WO (1) WO2010116050A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8246788B2 (en) 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2491593B (en) * 2011-06-07 2014-04-16 Chinook End Stage Recycling Ltd Improvements in waste processing
US8198493B1 (en) 2012-01-11 2012-06-12 Earth Care Products, Inc. High energy efficiency biomass conversion process
RU2771058C1 (ru) * 2018-05-14 2022-04-25 Гренцебах Бсх Гмбх Устройство с вращающейся трубкой
CN109114561A (zh) * 2018-08-17 2019-01-01 高云桥 一种环保节能垃圾焚烧装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE331069C (de) * 1919-02-17 1920-12-29 Asbjorn Sonsthagen Vorrichtung, um Materialien waehrend des Roestens, Mischens oder eines aehnlichen Vorganges durch einen sich drehenden Zylinder hindurchzufoerdern
FR2694930A1 (fr) * 1992-08-18 1994-02-25 Mace Holding Procédé de cuisson du gypse et four pour la mise en Óoeuvre.
DE4429895A1 (de) * 1994-08-23 1995-02-16 Siemens Ag Drehbare, mit Innenberohrung versehene Heizkammer für Abfall
JP2009127946A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Ihi Corp ロータリーキルン

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1544504A (en) * 1923-10-30 1925-06-30 Clifford J Tomlinson Rotary kiln
GB255569A (en) * 1925-05-04 1926-07-29 Mikael Vogel Jorgensen Improved process for burning material in rotary kilns
US2132709A (en) * 1934-11-30 1938-10-11 Vanderwerp Henry Rotary kiln
US2057526A (en) * 1935-06-24 1936-10-13 Horton George Frederick Rotary kiln
US2939693A (en) * 1956-08-06 1960-06-07 Southern Lightweight Aggregate Rotary kiln
GB876211A (en) * 1958-07-24 1961-08-30 Marcel Eugene Rouaux Rotary ore-reducing kiln
US3676074A (en) * 1969-06-30 1972-07-11 Yamato Setubi Koji Kk Apparatus for treating organic waste
US4019962A (en) * 1975-08-11 1977-04-26 Standard Oil Company (Indiana) Apparatus for aerobic fermentation
US4136516A (en) * 1977-06-03 1979-01-30 General Electric Company Gas turbine with secondary cooling means
US4259060A (en) 1979-10-15 1981-03-31 Agf Inc. Discharge end structure for rotary retorts
DE2949479A1 (de) * 1979-12-08 1981-06-11 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zum trocknen und kalzinieren von schuettguetern
US4286946A (en) * 1980-04-24 1981-09-01 Gte Products Corporation Calciner reverse feed discharge spiral
US4288216A (en) * 1980-04-24 1981-09-08 Gte Products Corporation Calciner with tapered reverse feed spiral
DE3837607A1 (de) * 1988-11-05 1990-05-10 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Einbauten fuer rohrkuehler, drehrohroefen oder dergleichen
GB9405760D0 (en) * 1994-03-23 1994-05-11 Tioxide Group Services Ltd Improved kiln
FR2720487B1 (fr) 1994-05-30 1996-07-12 Inst Francais Du Petrole Four tournant de pyrolyse de déchets avec chauffage interne.
US5702247A (en) * 1996-06-06 1997-12-30 Chemical Lime Company Kiln lining and method
US5848755A (en) * 1996-12-02 1998-12-15 Environmental Reprocessing Inc. Asphalt material recycling system and method
US5997288A (en) * 1997-04-18 1999-12-07 Robert J. Adams Apparatus for thermal removal of surface and inherent moisture and limiting rehydration in high moisture coals
US5997289A (en) * 1998-05-01 1999-12-07 Harper International Corp. Rotary calciner with mixing flights
DE102004036109B4 (de) * 2004-07-08 2006-08-03 BLüCHER GMBH Drehrohr für die Aktivkohleherstellung und seine Verwendung
JP2009507691A (ja) * 2005-09-13 2009-02-26 ウィリアムズ、リー・アール 粒子状材料の表面特性を向上させるために前記粒子状材料を処理する方法及び装置
EP1903292B1 (fr) * 2006-09-19 2011-11-16 Blücher GmbH Four rotatif pour la préparation de charbon actif doté d'une géométrie rotative modifiée
EP2254837A4 (fr) * 2008-02-19 2012-01-25 United States Gypsum Co Procédé et appareil pour la calcination sous pression du gypse
SE535368C2 (sv) * 2010-11-29 2012-07-10 Metso Minerals Sweden Ab Förfarande och anordning för utmatning av mineralmaterial från en trumkvarn.
US8627776B2 (en) * 2011-08-31 2014-01-14 Seneca Ceramics Corp. Ceramic liner for attaching ceramic fiber refractory insulation
US9200844B2 (en) * 2012-06-07 2015-12-01 Nisshin Engineering Inc. Rotary agitation type heat treatment apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE331069C (de) * 1919-02-17 1920-12-29 Asbjorn Sonsthagen Vorrichtung, um Materialien waehrend des Roestens, Mischens oder eines aehnlichen Vorganges durch einen sich drehenden Zylinder hindurchzufoerdern
FR2694930A1 (fr) * 1992-08-18 1994-02-25 Mace Holding Procédé de cuisson du gypse et four pour la mise en Óoeuvre.
DE4429895A1 (de) * 1994-08-23 1995-02-16 Siemens Ag Drehbare, mit Innenberohrung versehene Heizkammer für Abfall
JP2009127946A (ja) * 2007-11-26 2009-06-11 Ihi Corp ロータリーキルン

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8246788B2 (en) 2010-10-08 2012-08-21 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method
US8252966B2 (en) 2010-10-08 2012-08-28 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction method
US9359556B2 (en) 2010-10-08 2016-06-07 Teal Sales Incorporated Biomass torrefaction system and method

Also Published As

Publication number Publication date
US9395119B2 (en) 2016-07-19
US20120094243A1 (en) 2012-04-19
WO2010116050A1 (fr) 2010-10-14
FR2944344B1 (fr) 2013-12-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2278243B1 (fr) Four tournant pour traitement thermique radiatif de matériaux solides
FR2944344A1 (fr) Four tournant pour traitement thermique de materiaux solides
CA3098473C (fr) Dispositif de traitement thermique a enveloppe refractaire
EP3077479B1 (fr) Dispositif de production de charbon vert à usage agricole
EP2898274B1 (fr) Dispositif de traitement thermique d'un produit
FR2527317A1 (fr) Chaudiere a gaz ou a combustible liquide pour la production d'eau chaude ou de vapeur
EP3856870B1 (fr) Four a soles multiples comprenant des bras supportant des dents de rablage a profil optimise, application a la torrefaction de biomasse
WO2009095564A2 (fr) Dispositif de traitement thermique de solides divises
FR2720487A1 (fr) Four tournant de pyrolyse de déchets avec chauffage interne.
EP1970424A1 (fr) Dispositif et procédé de pyrolyse d'une biomasse
EP1847791A1 (fr) Procédé de séchage des boues et dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé
CN203881123U (zh) 铝型材挤压铝棒智控节能加热炉
CH655944A5 (fr) Appareil pour la calcination du coke.
FR2758611A1 (fr) Chambre de combustion d'air charge de particules combustibles
EP0205374A1 (fr) Chauffe-liquide industriel à gaz
FR2983203A1 (fr) Installation de traitement comprenant un reacteur de thermolyse
EP4042084B1 (fr) Dispositif de traitement thermique d'un produit comprenant au moins un element chauffant et procede correspondant
FR3013108A1 (fr) Dispositif de traitement a chaud de produits granuleux et procede de regulation de la temperature d'emanations produites par un dispositif de traitement a chaud de produits granuleux
FR3030559A1 (fr) Dispositif de traitement gaz/solide par un reacteur a vis comprenant une brosse rapportee sur la vis
FR2556446A1 (fr) Procede de desodorisation d'effluents gazeux par oxydation thermique dans un generateur a pre-pyrolyse et a recuperation de chaleur, et generateur pour la mise en oeuvre de ce procede
WO2022029373A1 (fr) Four pour chauffe oenologique de bois
FR2955175A1 (fr) Procede et dispositif de torrefaction d'une charge de biomasse
FR2621993A1 (fr) Procede de transformation d'un four rotatif destine en particulier a la fabrication du ciment, four obtenu par ce procede et ligne de cuisson equipee de ce four
WO2024217888A1 (fr) Four a soles multiples pour mettre en contact un solide et un gaz
FR2602857A1 (fr) Echangeur de chaleur fumee/eau pour une chaudiere a combustible gazeux ou liquide pour production d'eau chaude, et corps de chauffe comportant un tel echangeur de chaleur

Legal Events

Date Code Title Description
CD Change of name or company name
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 10

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 11

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 12

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 13

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 14

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 15

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 16