La présente invention concerne les traitements thermiques de solides divises, et plus particulièrement les traitements en continu à moyenne ou haute température.

Les solides divises concernes peuvent tre de types très varies : il peut s'agir par exemple de bois, de paille, de terres contaminées, de sable, de particules metalliques, de béton broyé, ou encore de déchets (dechets industriels tels que des morceaux de caoutchouc, ou ordures ménagères). Les traitements thermiques peuvent tre également de différents types, et 1'on peut par exemple citer les traitements de séchage, de calcination, de pyrolyse ou toute transformation thermochimique haute température (par exemple carburation, cyanuration). Les gammes de températures concernées sont de 1'ordre de 450 à 1100°C pour la plupart des traitements thermiques concer- nés, et il s'agira en général de traitements de désorption pour la gamme basse de la fourchette précitée, de traite- ments de pyrolyse pour la gamme centrale de cette fourchet- te, et de transformation thermochimique des solides pour la gamme haute de ladite fourchette.

Pour la mise en oeuvre de tels traitements thermiques, on a déjà utilise des procédés dits à lit fixe et des procédés dits à lit fluidise.

Dans les procédés à lit fixe, la masse de parti- cules solides est en général chauffée par l'intermédiaire d'un balayage par courant gazeux chaud ou en immergeant un serpentin chauffant dans la masse de particules. De tels procédés ont 1'avantage d'tre simples à mettre en oeuvre, mais la durée des traitements est généralement longue, et ces procédés se prtent mal à un travail en système ouvert (avec injection et soutirage) en raison des grandes inhomogénéités de traitement rencontrées.

Dans les procédés à lit fluidise, la masse de particules solides repose sur une grille poreuse, et un courant gazeux souffle sous la grille provoque la fluidisa-

tion de cette masse. Le lit est alors plus détendu, et la percolation facilitée. Ceci permet des coefficients d'échange très supérieurs à ce que 1'on obtient avec des procédés à lit fixe. Ces procédés présentent également llavantage de durées de traitement relativement courtes, et ils se pretent bien à un travail en système ouvert.

L'invention concerne plus particulièrement un procédé de traitement thermique du type dans lequel on organise le déplacement unidirectionnel progressif et en continu des particules solides dans un tube transporteur selon un lit fluidisé par vibration, et dans lequel on soumet ces particules solides à un traitement thermique à moyenne ou haute température lors de leur déplacement.

Le principe des lits vibro-fluidises de particu- les est connu depuis longtemps, et 1'on pourra se référer à ce titre aux documents DE-A-1 034 153, US-A-2 143 610, et GB-A-487 106.

Les procédés de traitement thermique décrits dans les documents précités sont en général conçus pour un seul type de solides divises concernes, et se prtent mal à des traitements de solides de types différents. En particulier, lorsqu'il s'agit de solides du type bois ou paille ou de déchets, on ne peut éviter la combustion des déchets dans le tube transporteur. En outre, si les solides concernes produisent des fractions condensables telles que des goudrons par suite de leur pyrolyse, on doit faire face à un encrassement rapide des installations utilisees.

L'invention a pour objet de concevoir un procédé et un dispositif de traitement thermique de solides divises ne présentant pas les inconvénients précités, et dont la conception permet une grande polyvalence d'utilisation quant au type de solides divises à traiter, et ce avec une gestion optimale de l'énergie concernée.

Il s'agit plus particulièrement d'un procédé de traitement thermique de solides divises, dans lequel on

organise le déplacement unidirectionnel progressif et en continu des particules solides dans un tube transporteur selon un lit fluidisé par vibration et on soumet ces particules solides à un traitement thermique à moyenne ou haute température lors de leur déplacement, le traitement thermique étant réalisé en chauffant par l'extérieur le. tube transporteur, et les particules solides se déplaçant sous atmosphère contrôlée dans le tube transporteur chauffe jusqu'a un séparateur chaud, de façon à éviter la condensa- tion des fractions gazeuses condensables produites par les solides lors du traitement thermique, avec au niveau dudit séparateur une évacuation des vapeurs de gaz, et une récupération des résidus solides.

Le chauffage du tube transporteur par l'extérieur peut tre réalisé par balayage de fumées chaudes, ou en variante par des moyens de chauffage electriques.

De préférence, le contrôle de l'atmosphère dans le tube transporteur lors du traitement thermique est assure par un apport de gaz inerte ou réactif dans ledit tube, au-dessus du lit vibro-fluidise. En particulier, pour les traitements pyrolytiques, le contrôle de l'atmosphère est réglé pour maintenir le taux d'oxygène en-dessous de 7°- 2 0-..

Dans un mode d'exécution particulier, il est'peut tre prévu que le procédé comporte, pendant une partie au moins du traitement thermique, la recombustion des gaz récupérés au niveau du séparateur chaud puis leur reinjec- tion dans le circuit de chauffage du tube transporteur.

Pour certains traitements, on pourra prévoir que le déplacement des particules solides dans le tube trans- porteur s'effectue sous pression contrôlée, positive ou négative selon le cas.

Conformément à une autre caractéristique avanta- geuse du procédé, on utilise, lors du traitement thermique,

un brûleur d'appoint assurant le maintien à une température déterminée des fumées chaudes de balayage chauffant par l'extérieur le tube transporteur, et realisant 1'eventuelle recombustion des gaz récupérés au niveau du séparateur chaud.

De préférence, encore, on règle les paramètres de fonctionnement (debit d'amenée des particules solides, temps de séjour desdites particules dans le tube transpor- teur, et température de chauffage à l'extérieur dudit tube) au cas par cas en fonction du type concerne de solides divises. Ces réglages permettent justement une adaptation très souple au type concerne de solides divises à traiter.

L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé précité, ledit dispositif comportant -un caisson allonge à double enveloppe ; -au moins un tube transporteur s'étendant de façon rectiligne à l'intérieur du caisson allonge, et se raccordant de façon etanche, en amont à une trémie d'entree et en aval à un séparateur chaud; -un moyen de mise en vibration forcée du ou des tubes transporteurs, agence pour soumettre les particules solides qui s'y trouvent à un déplacement unidirectionnel progressif et en continu selon un lit fluidisé; -un moyen de chauffage, par l'extérieur, du ou des tubes transporteurs.

De préférence, le séparateur chaud est unique, et il est au moins en partie dispose a l'intérieur du caisson allonge à double enveloppe.

Conformément a une autre caractéristique avanta- geuse, le ou chaque tube transporteur est tenu entre un opercule amont qu'il traverse du caisson allonge et un raccordement du séparateur chaud, 1'une au moins des deux liaisons correspondantes étant agencée pour autoriser les variations de longueur dudit tube.

De préférence encore, le dispositif comporte un circuit d'alimentation en gaz inerte ou réactif raccorde au ciel du ou de chaque tube transporteur.

Il est par ailleurs possible de prévoir que le dispositif comporte un bruleur d'appoint agence pour assurer un balayage extérieur du ou de chaque tube trans-. porteur par des fumées chaudes, et une éventuelle recombus- tion des gaz récupérés en partie haute du séparateur chaud.

En variante, on pourra prévoir des moyens de chauffage électriques agences à l'extérieur du ou de chaque tube transporteur, tels qu'une tresse conductrice enroulée ou des coquilles rayonnantes.

Avantageusement encore, le moyen de mise en vibration forcée est; constitue par au moins un moteur à balourd dont le régime est réglable pour avoir la fréquence de vibrations désirée dans une plage de fréquences prede- terminée, les vibrations étant transmises au ou à chaque tube transporteur par l'intermédiaire du caisson allonge.

On pourra enfin prévoir que le ou chaque tube transporteur a un axe longitudinal qui est légèrement incline par rapport à 1'horizontale, de façon que le lit vibro-fluidise de particules solides progresse en montant à l'intérieur dudit tube.

D'autres caractéristiques et avantages de 1'in- vention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, concernant un mode de réalisa- tion particulier, en référence aux figures du dessin annexe, où : -la figure 1 illustre schématiquement une installation de traitement incluant un dispositif mettant en oeuvre le procédé de 1'invention; -la figure 2 illustre une variante de 1'instal- lation précédente, comportant deux tubes transporteurs pour l'acheminement des particules solides jusqu'a un séparateur commun.

La figure 1 illustre schématiquement une instal- lation 100 de traitement thermique permettant de traiter en continu des particules solides, en les soumettant, au cours de leur déplacement, à un traitement thermique à moyenne ou haute température. Il pourra naturellement s'agir de solides divises de types très divers, tels par exemple que ceux qui ont déjà été mentionnes plus haut dans 1'introduc- tion de la description.

L'installation de traitement 100 comporte un doseur pondéral 1 formant un réservoir de stockage de particules solides à traiter P qui ont été déversées par une trémie supérieure 2, les particules étant délivrées avec un débit constant au moyen par exemple d'un organe de sortie à vis hélicoïdale 3. Les particules solides se déversent alors dans une goulotte ou trémie d'alimentation 4, ici équipée d'un couvercle articule 5 pour parfaire l'étanchéité (ce qui est intéressant lorsque le traitement thermique est mis en oeuvre sous pression contrôlée, positive ou negative, selon le cas), et dont 1'espace intérieur se raccorde inférieurement à l'entrée d'un tube transporteur 10. La partie amont de ce tube 10 est notée 11, et cette partie amont passe dans une plaque 6 qui constitue un opercule amont pour un caisson allonge 9 à double enveloppe, caisson dont l'extrémité aval est fermée par un autre opercule 32. Pour les versions sous pression, on pourra intercaler, en amont de 1'opercule 6, un système (non représenté) assurant une étanchéité plus poussée, par exemple un sas à ecluse.

Le tube transporteur 10, ici unique, s'étend de facon rectiligne à l'intérieur du caisson allonge 9, et se raccorde de facon etanche, en amont à la trémie d'alimenta- tion 4 par sa portion 11 (eventuellement par 1'interme- diaire d'un raccord souple découpeur de vibrations), et en aval à un séparateur chaud 20. La partie du tube transpor- teur 10 qui est à l'intérieur du caisson allonge 9 est

notée 12, et cette partie 12 est donc rectiligne. L'extre- mite amont de cette partie 12 correspond à la traversée de 1'opercule 6, au moyen d'un raccordement 21, tandis que son extrémité aval passe dans un raccordement note 22 du séparateur chaud 20. Le tube transporteur 10 est ainsi tenu entre 1'opercule amont 6 qu'il traverse du caisson allonge 9 et le raccordement 22 du séparateur 20, et 1'une au moins des deux liaisons correspondantes 21,22 (par exemple la liaison 22 alors prévue pour permettre un coulissement longitudinal) est ici agencée pour autoriser les variations de longueur du tube par suite des changements de tempera- tures. Le raccordement des deux extrémités de la portion tubulaire 12 est cependant essentiellement étanche (1'etan- chiite amont etant obtenue de façon naturelle par le produit present dans la trémie d'alimentation), ce qui permet d'organiser, à l'intérieur de cette portion tubulai- re, non seulement une atmosphère contrôlée au-dessus des particules solides qui se déplacent à l'intérieur du tube 10, mais aussi une pression contrôlée (négative pour les traitements de désorption, ou positive pour les traitements de pyrolyse).

Dans le procédé de 1'invention, on organise le déplacement unidirectionnel progressif et en continu des particules solides selon un lit L fluidisé par vibration, ou"lit vibro-fluidise", et on soumet ces particules solides à un traitement thermique à moyenne ou haute température lors de leur déplacement. On combine ainsi de façon avantageuse et performante une technique de transport vibrant de matériaux particulaires et une technique de traitement thermique à moyenne ou haute température.

On a représenté de façon schématique les moyens qui permettent de mettre en vibration forcée le tube transporteur 10. On utilise à cet effet un chassis vibrant note 7 sur lequel est monte le caisson 9, chassis en partie inférieure duquel sont disposes deux moteurs à balourd 8.

On n'a pas représenté ici le tablier ou berceau qui sera en général utilise pour monter un tel châssis vibrant 7 sur le sol, par l'intermédiaire de patins amortisseurs de type classique. Le moteur à balourd 8, dont 1'axe incline permet d'avoir des composantes d'accélération horizontale et verticale induisant à la fois un mélange des particules. solides dans une direction transversale à 1'axe du tube transporteur 10, et une propagation en continu des particu- les dans la direction de 1'axe du tube transporteur, avec un avancement à une mme vitesse pour toutes les particules quelle que soit leur granulométrie, ce qui produit un écoulement de type"piston"qui est optimal.

Il sera de préférence prévu de pouvoir régler le régime des moteurs a-balourd 8 de façon à caler la fre- quence des vibrations à une valeur correspondant au temps de séjour désire. Il suffit en effet, pour regler le temps de séjour des particules solides dans le tube transporteur 10, de faire varier la fréquence des vibrations, le débit massique des particules restant quant à lui essentiellement inchangé. A titre indicatif, on pourra utiliser des vibrations dont la fréquence est de l'ordre de 10 a 30 Hertz, avec des amplitudes de quelques millimètres. Si 1'on augmente la fréquence de vibration, le lit vibro-fluidisé de particules se déplace plus vite à l'intérieur du tube transporteur, de sorte que 1'epaisseur du lit diminue car le débit des particules reste impose à une valeur constante par le dispositif externe d'alimentation utilise. Le temps de séjour est alors diminue. A 1'inverse, une diminution de la fréquence aura pour effet d'augmenter le temps de séjour des particules.

Bien que cela ne soit pas représenté ici, on pourra prévoir que 1'axe longitudinal du tube transporteur 10 soit légèrement incliné par rapport à 1'horizontale, de façon que le lit vibro-fluidise de particules solides progresse en montant à l'intérieur du tube. L'angle

d'inclinaison sera de préférence choisi de l'ordre de quelques degrés seulement, et il sera alors avantageux d'agencer le berceau de support du dispositif de telle façon qu'un réglage d'inclinaison soit possible. On s'arrangera aussi pour avoir la possibilité de maintenir la verticalité du séparateur chaud 20 malgre l'inclinaison du caisson à double enveloppe 9.

En l'espèce, la portion 12 du tube transporteur 10 est en totalité entourée par 1'espace intérieur note 13 du caisson 9, dans lequel est organise une circulation de fumées chaudes, symbolisées par les flèches 51, la progres- sion des particules à l'intérieur du tube transporteur 10 étant quant à elle symbolisée par la flèche 50. Ces fumées chaudes viennent balayer la surface extérieure du tube transporteur 10, et on constate ici que le balayage de fumées chaudes est organise à contre-courant par rapport au sens de déplacement des particules solides dans le tube transporteur 10.

On pourra prevoir, en variante, un chauffage électrique direct, par l'extérieur, du tube transporteur 10, par exemple en enroulant une tresse conductrice autour de ce tube, ou par des coquilles rayonnantes agencées autour et à l'extérieur du tube (ces coquilles n'étant de préférence pas mises en vibration lors du fonctionnement).

Cependant, une telle solution pourra s'averer plus onéreuse que la solution présentement illustrée utilisant un balayage par des fumées chaudes.

Pour le chauffage de l'extérieur du tube trans- porteur 10, on a donc ici prévu un balayage par des fumées chaudes qui proviennent d'un brûleur 16 au gaz ou au fioul.

On a représenté ici schématiquement un tel bruleur, avec son arrivée d'air 17 et son arrivée de gaz 18, les fumées chaudes rentrant dans le caisson 9 par une entrée associée 14, après quoi ces fumées se propagent à l'intérieur du caisson 9 à contre-courant comme schématisé par les fleches

51, pour finalement ressortir par une sortie notée 15, comme schématisé par la flèche 19.

Le brûleur 16, qui est un brûleur d'appoint, facilite l'initiation du processus de traitement thermique, et il permet ensuite d'assurer le maintien de la tempera- ture désirée dans 1'espace intérieur 13 du caisson 9. On pourra à ce titre prévoir de disposer une sonde de tempera- ture 27 pénétrant dans l'espace 13, sonde dont le signal est transmis à un organe électronique associe de régulation équipant le bruleur d'appoint 16. Ces moyens permettent d'avoir à tout moment la température précise désirée 0 dans 1'espace intérieur 13.

On peut ainsi régler tous les paramètres de fonctionnement au cas par cas en fonction du type concerne de solides divisés : il s'agira du débit d'amenee D des particules solides (regle avec precision par la vis d'amenee 3), du temps de séjour T desdites particules dans le tube transporteur 10 (regle par le choix de la valeur des frequences de vibrations donnée par les moteurs a balourd 8), et la température de chauffage 0 à l'extérieur du tube transporteur 10 (réglée par le brûleur d'appoint 16 et son mécanisme de régulation). Le réglage de la pression (positive ou négative) pourra également tre prevu. Cette triple ou quadruple possibilité de réglage des paramètres confère au dispositif de 1'invention une très grande souplesse qui permet une véritable utilisation polyvalente de l'installation en vue d'un traitement de solides de types très divers.

Il convient de revenir sur la présence d'un composant particulièrement important dans le cadre du procédé et du dispositif de 1'invention, à savoir le séparateur chaud 20, qui est par exemple de type cyclone.

En effet, non seulement les liaisons aux deux extrémités de la portion tubulaire 12 sont étanches, ce qui permet un excellent contrôle de l'atmosphère en ciel de

tube et aussi éventuellement de la pression, mais en plus il est prévu que le séparateur 20 soit"chaud"ceci signifie que 1'enveloppe de ce séparateur, au moins dans la partie haute de celle-ci, est suffisamment chaude pour éviter toute condensation indésirable des fractions gazeuses condensables. Ainsi, un tel agencement de la portion rectiligne tubulaire 12 et du séparateur chaud 20 qui y est connecte permet d'éviter à la fois la combustion des particules solides et la condensation des fractions gazeuses condensables produites par les solides lors du traitement thermique.

Le contrôle de l'atmosphère dans le tube trans- porteur 10 lors du traitement thermique peut tre assure par un apport de gaz inerte ou réactif dans ledit tube, au- dessus du lit de solides divises vibro-fluidisé L, ce contrôle de l'atmosphère étant de préférence réglé par un dispositif d'alimentation externe. En particulier, pour les traitements pyrolytiques, on cherchera à maintenir le taux d'oxygène en-dessous de 2 9.-. En l'espèce on a prévu un circuit 30 d'alimentation en gaz inerte (azote, gaz carbonique) ou en gaz réactif, sous pression ou non, raccorde en 31 au ciel du tube transporteur 10. L'arrivée de gaz inerte ou réactif est schématisée par la flèche 29.

Pour éviter la condensation des fractions gazeu- ses condensables produites lors du traitement thermique, il est donc indispensable de prévoir que le séparateur 20 soit chaud. Si le séparateur 20 est agence à l'extérieur du caisson à double enveloppe 9 (variante non illustrée ici), il convient alors d'organiser des moyens de chauffage périphériques spécialement consacres au maintien de 1'enveloppe du séparateur à la température adéquate. Il est toutefois intéressant de prévoir, comme cela est illustre sur la figure 1, que le séparateur chaud 20 soit au moins en partie dispose dans le caisson allonge 9 à double enveloppe : on peut en particulier prévoir que seule la

partie haute du séparateur chaud 20 soit disposée a 1'interieur du caisson 9 a double enveloppe, en effet cette partie haute est spécifiquement concernée par l'arrivée des fractions gazeuses dont on veut éviter précisément la condensation. La partie inférieure du mme séparateur 20 peut tre exposée à la température ambiante, dans la mesure ou elle sert à collecter, essentiellement par gravite, les résidus de solides qui tombent alors dans un sas 23 (éventuellement inerte et refroidi) pour déboucher dans un conteneur 24. De la, les résidus peuvent tre evacues, comme schématisé par la flèche 25, par un extracteur non représenté ici, par exemple vers un gazeifieur.

On pourra par ailleurs prévoir que le procédé de traitement comporte, : pendant une partie au moins du traitement thermique, la recombustion des gaz récupérés en partie haute du séparateur chaud 20, puis leur réinjection dans le circuit de chauffage de 1'enveloppe du tube transporteur 10. C'est ce que 1'on a illustre ici avec la tubulure 18 qui raccorde le toit du séparateur chaud 20 au bruleur d'appoint 16. On obtient alors une gestion energe- tique optimale grâce à la chaleur récupérée qui est ramenée à l'intérieur du caisson 9, et qui participe donc au balayage de la surface extérieure du tube transporteur 10.

Les moyens de chauffage précités permettent ainsi non seulement la mise en régime en température de 1'instal- lation pendant une phase de préchauffage, mais aussi une recombustion des gaz de désorption ou de pyrolyse qui sont emis, permettant ainsi de bénéficier de leur contenu énergétique, grâce a une post-combustion intégrée. Ainsi, le bruleur d'appoint 16 assure le maintien à une tempera- ture déterminée des fumées chaudes de balayage chauffant par l'extérieur le tube transporteur 10, et il réalise l'éventuelle recombustion des gaz récupérés en partie haute du séparateur chaud 20.

La figure 2 décrit une installation 100 qui est

une variante de celle illustrée en figure 1, variante dans laquelle le dispositif comporte deux tubes transporteurs 10 superposes passant à l'intérieur du mme caisson allonge 9.

On a par suite deux trémies d'entrée séparées 4, deux portions amont 11 de tube, deux portions rectilignes 12 traversant le caisson à double enveloppe 9, et deux raccordements 22 (éventuellement coulissants) prévus sur le séparateur chaud 20, qui est alors commun aux deux tubes transporteurs 10. Le circuit 30 servant à alimenter le ciel des tubes 12 en gaz inerte ou réactif présente à cet effet deux piquages 31 associes à chacun desdits tubes. Pour le reste, le fonctionnement est exactement identique à celui de 1'installation qui vient d'etre décrite en détail à la figure 1. i L'installation de la figure 2 permet de faire comprendre que l'on peut utiliser plusieurs tubes transpor- teurs intégrés dans l'espace intérieur d'un mme caisson à double enveloppe, et associes a un separateur chaud commun dispose au moins en partie dans ledit caisson. D'une façon générale, qu'il y ait un ou plusieurs tubes transporteurs, on pourra choisir ad libitum la section de chacun des tubes transporteurs, dont la forme pourra tre circulaire dans le cas de tubes cylindriques, ou encore rectangulaire dans le cas de tubes plats.

Dans le cas de plusieurs tubes transporteurs, il pourra tre avantageux de prévoir à l'intérieur du caisson des chicanes pour augmenter le trajet des fumées, conforme- ment à une technologie bien connue, ainsi que des matériaux réfractaires à l'intérieur de 1'enveloppe du caisson.

Le ou les tubes transporteurs 10 pourront tre réalisés en matériau céramique ou en acier réfractaire. Il apparait intéressant d'utiliser un matériau tel que le carbure de silicium, car ce matériau tient aisément à des températures atteignant 1600°C, et présente un très faible coefficient de dilatation linéique ainsi qu'une bonne

résistance à la corrosion.

L'invention n'est pas limitée aux modes d'exécu- tion qui viennent d'tre décrits, mais englobe au contraire toute variante reprenant, avec des moyens équivalents, les caractéristiques essentielles énoncées plus haut.