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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2516642A1
Family ID 1870590
Probable Assignee Tosco Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title CONDUIT D'ALIMENTATION ET ENVELOPPE POUR APPAREIL DE
CHAUFFAGE, ET APPAREIL DE CHAUFFAGE DE MATIERES SOLIDES
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE LES APPAREILS DE CHAUFFAGE DE MATIERES SOLIDES.
ELLE SE RAPPORTE A UN CONDUIT D'ALIMENTATION EN MATIERES SOLIDES QUI
COMPORTE UN TUBE 62 QUI EST MAINTENU DANS UNE ENVELOPPE EXTERNE 64 QUI
PERMET LA CIRCULATION D'UN FLUIDE DE REFROIDISSEMENT. SELON
L'INVENTION, LE TUBE EXTERNE EST MUNI D'UNE BRIDE 50 QUI EST DESTINEE
A ETRE MONTEE SUR UNE BRIDE 58 D'UN TUBE 52 PORTE PAR L'ENVELOPPE DU
FOUR DANS LEQUEL LES MATIERES SOLIDES DOIVENT ETRE INTRODUITES.
APPLICATION A L'INTRODUCTION DE BILLES DE TRANSPORT DE CHALEUR
UTILISEES DANS LE TRAITEMENT PYROLYTIQUE DES SCHISTES PETROLIFERES.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne de facon generale les dispositifs de
chauffage des matieres solides Les ma- tieres solides a chauffer sont
des corps d'echange de cha- leur, par exemple des billes ou galets
metalliques ou cera- mniques qui sont utilises avantageusement dans
des fours rotatifs pour le chauffage et le broyage de matieres en
cours de traitement Plus precisement, l'invention concerne un appareil
et des dispositifs perfectionnes d'introduction de corps d'echange de
chaleur dans un dispositif de chauf- fage de matieres solides.
Des corps solides d'echange de chaleur appeles "matieres solides" dans
la suite du present memoire, sont utilises pour le traitement
pyrolytique des schistes petro- liferes et d'autres matiere carbonees
solides Les matieres solides sont utilisees pour le chauffage de la
matiere car- bonee (par exemple le schiste petrolifere) par
transmission de leur chaleur a la matiere traitee, grace a un contact
intime mutuel Apres chauffage de la matiere carbonee a la temperature
voulue, les matieres solides sont separees de la matiere carbonee et
renvoyees dans un dispositif qui rechauffe les corps solides d'echange
de chaleur Les bre- vets des Etats-Unis d'Amerique n 3 595 540 et 4
193 760 decrivent des exemples de tels dispositifs de chauffage de
matieres solides Ces dispositifs de chauffage sont ap- peles
"appareils de chauffage de matieres solides" ou
"appareils de chauffage de billes".
Les appareils de chauffage de matieres solides comprennent de facon
generale une enveloppe qui delimite une chambre de chauffage ayant un
fond, des cotes et une partie superieure Un courant de gaz
chaudsusesest intro- duit a la partie superieure de l'enveloppe afin
qu'il chauf- fe les matieres solides qui sont introduites
simultanement dans la chambre de chauffage Les matieres solides sont
introduites dans cette chambre par des conduits d'alimenta- tion qui
traversent la partie superieure de l'enveloppe.
Lorsque les matieres solides ont ete rechauffees aux temperatures
voulues, divers dispositifs de separation et de degagement sont
destines a separer les matieres so- lides chauffees des gaz uses qui
circulent simultanement.
Les matieres solides-rechauffees qui sont separees ou ecar- tees sont
alors renvoyees dans le four ou un autre reacteur de traitement dans
lequel une matiere carbonee doit etre chauffee. Etant donne les
temperatures elevees necessaires au rechaufffage voulu des matieres
solides, des problemes de surchauffe ou de defaillance de differents
elements de l'appareil de chauffage de matieres solides se sont poses.
Par exemple, les appareils de chauffage de matieres solides comportent
souvent plusieurs conduits ou tuyauteries d'alimentation de matieres
solides espaces autour de la partie superieure de l'enveloppe et
destines a transmettre les matieres solides a la chambre de chauffage
Les tuyau- teries d'alimentation ont une partie d'entree qui se trouve
a l'exterieur de l'enveloppe et une partie de sortie placee a
l'interieur de l'enveloppe, dans la chambre de chauffage.
Les tuyauteries d'alimentation sont en general formees d'acier allie
refractaire relativement couteux Les tuyau- teries d'alimentation sont
soudees au toit ou a la partie superieure de l'enveloppe afin qu'elles
soient maintenues en place Comme les enveloppes des appareils de
chauffage sont en general formees d'acier au carbon, la soudure de ces
types differents de matieres l'une sur l'autre necessite des
techniques particulieres qui sont tres couteuses En - outre, des
problemes se posent car des contraintes placees aux soudures, du fait
des differences de coefficients de dilatation des matieres, peuvent
apparaitre et peuvent pro- voquer une rupture aux emplacements des
soudures, pendant le chauffage et le refroidissement de l'appareil de
chauf- fage de matieres solides.
Un autre probleme pose par les tuyauteriesd'ali- mentation de matieres
solides est leur obstruction par in- termittence et l'interruption de
la circulation des matieres solides dans ces tuyauteries Apres un
fonctionnement prolon- ge des appareils de chauffage de matieres
solides, un bou- chage partiel ou total des tuyauteries d'alimentation
peut apparaitre En outre, des bouchages et des perturbations des
operations, dans d'autres parties du circuit des ma- tieres solides,
peuvent provoquer l'interruption de la cir- culation des matieres
solides dans ces tuyauteries Lors- que ces dernieres sont bouchees et
lorsque le courant de matieres solides dans ces tuyauteries est
interrompu, les tuyauteries d'alimentation peuvent subir une
surchauffage.
Ce phenomene peut provoquer une deformation et une fusion partielle
des tuyauteries d'alimentation.
Il est donc souhaitable qu'un procede et un appa- reil permettent le
raccordement des conduits ou tuyauteries d'alimentation a l'enveloppe
de l'appareil de chauffage par un dispositif autre qu'un soudage Il
est en outre souhaitable que les tuyauteries d'alimentation puissent
etre retirees facilement et rapidement en vue d'un net- toyage et de
la suppression des bouchages par les matieres solides en cas
d'obstruction, ces tuyauteries comportant en outre avantageusement un
dispositif qui les protege con- tre une surchauffe a la suite d'un
bouchage partielou total ou d'autres interruptions de la circulation
des matieres solides. L'invention concerne un appareil perfectionne de
chauffage de matieres solides dans lequel le conduit d'alimentation
des matieres solides peut etre facilement et rapidement fixe a
l'enveloppe et retire de l'enveloppe de l'appareil de chauffage des
matieres solides En outre, le conduit d'alimentation en matieres
solides comporte un dispositif d'isolement ou de refroidissement du
conduit afin qu'il ne puisse pas etre surchauffe en cas de bou- chage
ou d'interruption de la circulation des matieres so-:; lides.
La presente invention met essentiellement en oeu- vre un conduit
d'alimentation de matieres solides qui com- porte une partie d'entree
destinee a recevoir des matieres solides et une partie de sortie
destinee a transmettre des matieres solides a la chambre de chauffage
d'un appareil de chauffage de matieres solides Le conduit d'alimenta-
tion comporte un dispositif destine a etre fixe de facon amovible sur
l'enveloppe de l'appareil de chauffage, si bien que la partie de
sortie du conduit d'alimentation, lorsqu'elle est fixee en place, se
trouve a l'interieur de la chambre de chauffage.
Selon une caracteristique de la presente inven- tion, le conduit
d'alimentation de matieres solides com- porte un dispositif de
refroidissement de la partie de sor- tie du conduit d'alimentation,
placee a l'interieur de la chambre de chauffage Un refroidissement est
de preference assure par un tube formant une enveloppe isolante entou-
rant le conduit d'alimentation et dans lequel un fluide- de
refroidissement ou isolant circule.
Le dispositif de fixation amovible du conduit d'alimentation de
matieres solides sur l'appareil de chauf- fage comporte de preference
un-tube de montage ayant une extremite superieure et une extremite
inferieure L'extre- mite inferieure est fixee a demeure sur
l'enveloppe et l'ex- tremite superieure comporte une bride destinee a
loger le conduit d'alimentation En outre, le tube de montage a un
diametre interne suffisant pour que le conduit d'alimenta- tion puisse
y passer Il est tres souvent souhaitable que la partie superieure ou
le toit de l'enveloppe de l'appa- reil de chauffage des matieres
solides soit incline afin que l'introduction des gaz chauds uses dans
la chambre de chauffage soit optimale Il est aussi souhaitable que les
parties de sortie ou extremites des conduits d'alimentation soient
de-niveau ou a la meme hauteur Selon une caracte- ristique de la
presente invention, les longueurs des tubes de montage varient d'apres
leur emplacement sur le toit incline de l'enveloppe de l'appareil de
chauffage si bien que les sorties des conduits d'alimentation se
trouvent a un meme niveau et ne sont pas inclinees.
La presente invention concerne donc un conduit d'alimentation de
matieres solides qui n'est pas soude ou fixe en permanence d'une autre
maniere sur l'enveloppe de l'appareil de chauffage de matieres solides
Cette fixation originale empeche l'apparition des problemes precites
con- cernant les difficultes de soudage et l'irregularite des
contraintes En outre, les conduits d'alimentation peuvent etre retires
rapidement et commodement lorsqu'un bouchage par les matieres solides
doit etre supprime ou lorsqu'une reparation ou un remplacerent est
necessaire En outre, les conduits d'alimentation sont isoles par un
dispositif de refroidissement empechant la deterioration par la cha-
leur due a une surchauffe localisee possible.
D'autres caracteristiques et avantages de l'in- vention seront mieux
compris a la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'exemples de
realisation et en se refe- rant aux dessins annexes sur lesquels: la
figure 1 est une elevation en coupe partielle d'un exemple de
dispositif de chauffage de matieres solides representant un mode de
realisation avantageux de conduits d'alimentation selon l'invention;
la figure 2 est une vue de la figure 1 dans le plan II-II; et la
figure 3 est une dlevation detaillee en coupe partielle d'un conduit
avantageux d'alimentation.
La figure 1 represente un appareil de chauffage de matieres solides
portant la reference generale 10 Cet appareil 10 est anlogue a
l'appareil de chauffage de ma- tieres solides decrit dans le brevet
des Etats-Unis d'Ame- rique n 4 193 760, mis a part l'incorporation
des conduits avantageux d'alimentation selon l'invention Ces conduits
avantageux portent la reference generale 12 Le contenu du brevet des
Etats-Unis d'Amerique n 4 193 760 est incor- pore dans le present
memoire a titre de reference.
L'appareil 10 de chauffage des matieres solides comporte une enveloppe
14 de l'appareil de chauffage Cette enveloppe 14 a un fond 16, des
cotes 18 et 20 et une partie superieure ou toit 22 L'enveloppe 14
delimite une chambre
24 de chauffage.
De maniere classique, les matieres solides des- tinees a vehiculer de
la chaleur, partiellement refroidies, penetrent dans la chambre de
chauffage 24 afin qu'elles forment un lit 26 de matieres solides Le
chauffage des matieres solides est assure par circulation de gaz uses
chauds par une entree 28 et un passage 30 jusqu'a la cham- bre 24 de
chauffage Le lit 26 de matieres solides est re- chauffe par les gaz
chauds uses jusqu'a la temperature vou- lue Des organes 32 de
separation sont destines a separer les matieres solides chauffees des
gaz uses Ces derniers quittent la chambre 24 de chauffage par des
tuyauteries 34 de sortie et quittent l'appareil 10 de chauffage des
matieres solides par une sortie 36 de gaz Les matieres solides
chauffees s'ecoulent par gravite dans des tubes collecteurs 38 Les
matieres solides chauffees sont reti- rees de l'appareil 10 de
chauffage et renvoyees dans un four ou un autre appareil de
traitement.
Selon l'invention, des conduits amovibles 12 d'alimentation sont
destines a introduire des matieres so- lides dans la chambre 24 de
chauffage Il est possible qu'un appareil de chauffage de matieres
solides puisse etre rea- lise d'une maniere telle qu'un seul conduit
d'alimentation est utilise Cependant, il est preferable que plusieurs
conduits d'alimentation soient disposes a des emplacements distants le
long de la partie superieure 22 de l'enveloppe de l'appareil de
chauffage afin qu'ils facilitent l'intro- duction uniforme des
matieres solides dans la chambre 24 de chauffage La configuration ou
l'arrangement particulier des conduits d'alimentation n'est pas
primordial Dans le cas des enveloppes circulaires ou cylindriques 14
de chauf- fage, il est preferable que des cercles concentriques de
conduits 12 d'alimentation regulierement repartis soient disposes dans
la partie superieure 22 de l'enveloppe Comme represente clairement sur
la figure 2, trois cercles de conduits d'alimentation sont disposes
autour de la partie superieure 22 de l'enveloppe Evidemment, des
cercles plus ou moins concentriques de conduits d'alimentation peuvent
etre utilises le cas echeant, et l'espacement regulier,
2 516642 bien qu'il soit souhaitable, n'est pas absolument neces-
saire.
On se refere maintenant a la figure 3 qui repre- sente un conduit
amovible d'alimentation portant la refe- rence generale 12 et qui est
avantageux Le conduit 12 est monte sur la partie superieure 22 de
l'enveloppe Cette partie superieure 22 a une couche externe 42 d'acier
au carbon Une couche d'une matiere isolante 44 est destinee a proteger
la couche externe 42 de l'enveloppe.
Le conduit 12 d'alimentation a une partie 46 d'en- tree et une partie
48 de sortie Cette derniere est placee a l'interieur de la chambre 24
de chauffage Un dispositif de fixation amovible du conduit 12
d'alimentation sur la partie superieure 22 de l'appareil de chauffage
est cons- titue par une bride circulaire 50 filee a demeure sur le
conduit 12 d'alimentation par soudage La fixation amovible comporte en
outre un tube 52 de montage qui a une extremite inferieure 54 fixee a
demeure sur la couche metallique 52 par soudage ou de toute autre
maniere classique Le tube
52 de montage a aussi une extremite superieure 56 sur la- quelle est
fixee a demeure une bride circulaire 58 La bride circulaire 50 est
destinee a venir s'appuyer de maniere etanche contre la bride 58 En
outre, un dispositif de fixa- tion amovible des brides l'une a l'autre
(non represente) peut etre forme par des pinces, des boulons ou tout
autre dispositif classique Le tube 52 de montage est avantageui-
sement forme d'un metal resistant a la chaleur et qui est compatible
avec le metal de l'enveloppe afin qu'il puisse etre soude sur celui-ci
et qu'il possede un coefficient analogue de dilatation Dans le cas
d'enveloppes formees d'acier au carbon, le tube 52 de montage est
aussi avan- tageusement forme d'acier au carbon.
Selon l'invention, un dispositif est destine a refroidir le conduit 12
d'alimentation de la maniere sui- vante Le conduit 12 a une tuyauterie
centrale 62 d'alimen- tation qui est entouree par un tube 64 formant
une double enveloppe Ce tube 64 est fixe de maniere etanche a la
tuyauterie centrale 62 d'alimentation, a son extremite in- ferieure,
par des plaques 66 A l'extremite superieure de la tuyauterie centrale
62 d'alimentation, le tube 64 est deforme vers l'interieur vers cette
tuyauterie 62 et y est fixe de maniere etanche comme indique par la
reference 68. La region comprise entre la tuyauterie 62 et le tube 64
delimite une zone annulaire 70 Il faut qu'un fluide de refroidissement
ou un fluide isolant circule dans la zone annulaire 70, le dispositif
avantageux de refroidissement comprenant une entree 72 et une sortie
74 permettant la circulation du fluide de refroidissement dans la zone
an- nulaire 70, le cas echeant.
Divers fluides de refroidissement, tels que de l'water ou d'autres
liquides ou gaz d'echange de chaleur, penetrent par l'entree 72 et
circulent autour de la tuyau- terie centrale 62 puis s'echappent par
la sortie 74 -Le tube 64 entoure de preference toute la tuyauterie
centrale 62; cependant, il peut etre souhaitable, dans certaines
circonstances seulement, qu'un tube 64 n'entoure et n'isole ou ne
refroidisse que la partie de la tuyauterie centrale 62 qui se trouve a
l'interieur de la chambre de chauffage 24. La temperature
habituellement subie par la sortie
48 du conduit d'alimentation place a l'interieur de la cham- bre de
chauffage 27 est maintenue au-dessous de niveaux indesirables par
absorption continue de chaleur par le flui- de de refroidissement
lorsqu'il circule dans la zone annu- laire 70 Cependant, l'obturation
ou le bouchage occasion- nel de la tuyauterie centrale 62
d'alimentation ou l'inter- ruption de la circulation des matieres
solides dans cette tuyauterie provoque l'augmentation de la
temperature et une deterioration possible du conduit 12
d'alimentation.
Le dispositif de refroidissement, comme indique precedem- ment, est
particulierement important car il empeche l'aug- mentation de la
temperature et la deterioration correspon- dante du conduit 12
d'alimentation Lors du fonctionnement, le fluide de refroidissement
circule dans la zone annulaire si bien que la temperature du conduit
12 d'alimentation ne peut pas depasser des niveaux predetermines a la
suite d'un arret de la circulation ou pour une autre raison Evi-
demment, le courant de fluide de refroidissement dans le dispositif de
refroidissement du conduit d'alimentation est continu.
Comme rote pre demement, de nombreux appareils de chauffage de
matieres solides ont des parties superieures d'enveloppe qui sont
inclinees, notamient de maniere que
1 ' introduction des gaz cbauds tuss dans la chambre de chauf- fage
soi L optimisee Il est aussi souhaitable que les par- ties de sortie
des conduits d'alimentation se trouvent a un meme niveau dans la
chambre de chauffage Il est avan- tageux que, lors de la rdalisation
des conduits d'alimenta- tion selon l'invention, ces conduits aient
tous la meme longueur Une caracteristique part iculiirs de ilinvention
destinee a assurer le maintien des parties de sortie 48 des conduits
12 d'alimentation au meme niveau ou a la meme hauteur dans la chambre
24 de chauffage est la variation de la longueur des tubes 52 de
montage en fonctioni de leur emplacement sur la partie superieure
inclinee 22 de l'en- veloppe Comme l'indique la figure 1, la longueur
des tubes 52 de montage augmente avec la distance radiale du tube de
montage par rapport au centre De cette maniere, des conduits 12
d'alimentation qui sont uniformes et normalises peuvent etre echanges
entre divers emplacements de tubes de montage, avec conservation
cependant de la hauteur uni- forme necessaire des parties 48 de sortie
des conduits d'ali- mentation Il s'agit d'une caracteristique
particulierement avantageuse, car elle permet la realisation moins
couteuse d'un seul conduit uniforme d'alimentation (12) qui peut etre
facilement mis en place et retire puis remis en place a un emplacement
quelconque sur la partie superieure in- clinee 22 de l'enveloppe de
l'appareil de chauffage.
Bien entendu, diverses modifications peuvent atre apportees par
l'homme de l'art aux dispositifs et procedes qui viennent d'etre
decrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs sans sortir du
cadre de l'invention.
2-5 16642
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Appareil de chauffage de matieres solides, com- prenant une
enveloppe (14) delimitant une chambre de chauf- fage (24) et au moins
un conduit d'alimentation (12) par lequel les matieres solides sont
introduites dans la cham- bre de chauffage, caracterise en ce qu'il
comprend un dis- positif de fixation amovible du conduit
d'alimentation (12) sur l'enveloppe (14).
2 Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que le conduit
d'alimentaton (12) a une partie d'en- tree (46) placee a l'exterieur
de la chambre de chauffage (24) et une partie de sortie and #x003C;
48) placee dans la chambre de chauffage, l'appareil comprenant en
outre un dispositif de refroidissement de la partie de sortie du
conduit d'ali- mentation.
3 Appareil selon la revendication 1, caracterise en ce que le
dispositif de fixation amovible comporte un tube de montage (52) ayant
une extremite supe- rieure et une extremite inferieure qui est
solidaire de l'enveloppe (14), le tube de montage (52) ayant un
diametre interne suffisamment grand pour que le conduit d'alimenta-
tion (12) puisse y passer, et un dispositif (50, 58) de fixation
etanche du conduit d'alimentation sur le tube de montage.
4 Appareil selon la revendication 3, caracterise en ce que le
dispositif de fixation etanche comporte: une premiere bride (58)
solidaire de l'extremite superieure du tube de montage (52 X, une
seconde bride (50) solidaire du conduit d'ali- mentation (12) et
destinee a cooperer de facon etanche avec la premiere bride lorsque la
partie de sortie du conduit d'alimentation est placee dans la chambre
de chauffage, et un dispositif de fixation amovible des brides l'une a
l'autre.
5 Appareil selon la revendication 4, caracterise en ce que l'enveloppe
(14) a un fond, des parois laterales et une partie superieure, cette
partie superieure (22) etant inclinee, et l'appareil comporte
plusieurs conduits d'ali- mentation (12) fixes de facon amovible le
long de la partie superieure inclinee et a distance les uns des
autres.
6 Appareil selon la revendication 5, caracterise en ce que les
conduits d'alimentation (12) ont pratiquement tous la meme longueur et
leur seconde bride (50) est dis- posee a un meme emplacement le long
de chaque conduit d'ali- mentation de l'appareil de chauffage. 12
Conduit selon la revendication 10, caracterise en ce que le dispositif
de refroidissement comporte un tube (64) formant une enveloppe
entourant le conduit d'alimenta- tion (62), et une zone annulaire (70)
de refroidissement est delimitee entre le conduit d'alimentation et le
tube d'enveloppe. 13 Conduit selon la revendication 12, caracterise en
ce que le tube d'enveloppe (64) a une entree (72) et une sortie (74)
de circulation d'un fluide de refroidis- sement dans la zone annulaire
de refroidissement (70). 14 Enveloppe d'appareil de chauffage,
delimitant. une chambre (24) destinee au chauffage de matieres
solides, l'enveloppe etant caracterisee en ce qu'elle comprend au
moins un tube de montage (52) ayant une extremite superieure munie
d'une bride and #x003C; 58) et une extremite inferieure destinee a la
fixation amovible du conduit d'alimentation qui y est dispose et par
lequel les matieres solides sont introduites dans la chambre afin
qu'elles y soient chauffees. Enveloppe selon la revendication 14,
caracterisee en ce qu'elle comprend un fond, des c 8 tes et une partie
supe- rieure inclinee, cette partie superieure (22) ayant plu- sieurs
tubes de montage (52) qui y sont fixes a demeure a des emplacements
distants, les tubes de montage (52) ayant des longueurs qui varient
d'apres leur position le long de la partie superieure inclinee de
l'enveloppe de maniere que les extremites superieures des tubes de
montage qui comportent des brides se trouvent a la meme hauteur et ne
soient pas inclinees.
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