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"Procédé et appareillage pour la fabrication de combus- tibles sans fumée "
La présente invention a pour objet un procédé de production de combustibles sans fumée, à partir des houilles à haute ou basse teneur en matières volatiles, préalablement agglomérées suivant les méthodes et aux pressions ordinairement employées, et un appareillage pour la mise en oeuvre du dit procédé .
Ce procédé est basé sur la distillation pro- gressive, par le moyen de la vapeur d'eau ou de gaz quelconques, de houilles prises sous forme de fines d'en- viron 0/2 m/m préalablement agglomérées avec un liant approprié-(brai, asphalte, sulfite de cellulose, etc..).
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Suivant la nature des charbons employés et la progressivité de la chauffe, les agglomérés peuvent être ramenés soit à une teneur en matières volatiles de !2 à 14% convenant aux charbons decuisine, soità une teneur en matières volatiles variant de 6 à 12%, ce qui donne un combustible brûlant avec une régularité analogue à celle du bon anthracite anglais.
Ils se présentent en fin de distillation (si cette distillation a bien été conduite suivant les prin- cipes exposés ci-après) avec leur forme d'agglomération initiale; ils sont d'aspect brillant, remarquablement durs, beaucoup plus compacts que les agglomérés ordinai- res, résistent à l'eau, à l'air et à l'humidité. Ils cons- tituent un combustible de choix, et un excellent succédané, suivant la nature du charbon employé, de tous charbons do- mestiques ou industriels de qualité.
L'appareillage de réalisation comprend :
1 - des installations d'agglomération du type habituellement employé.
2 - Un four de distillation progressive.
3 - des installations derécupération permet- tant de recueillir les goudrons et produits volatils provenant de la distillation.
Les installations d'agglomération sont reliées au four de distillation par des dispositifs de transport appropriés.
Le four de distillation comprend préférable- ment un ensemble de chambres opératoires avec un robi- net distributeur servant à assurer la circulation métho- dique du fluide chauffant (vapeur d'eau ou gaz neutres quelconques) dans ces chambres.
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Ce robinet distributeur comporte de préférence: d'une part, un ou plusieurs organes fixes dénommés ensem- ble boisseau et, d'autre part, un organe mobile appelé clef, susceptible, par exemple, de recevoir des déplace- ments angulaires autour d'un . axe fixe.
A l'intérieur de la clef sont aménagés des con- duits aboutissant chacun à un orifice d'entrée et un ori- fice de sortie existant sur le contour extérieur de la clef, contour qui est une surface de révolution autour de l'axe.
Dans chacune des positions données, à la clef au- tour de l'axe, un certain nombre ou la totalité de ces ori- fices d,e la.clef font face à des ouvertures respectivement @ correspondantes ménagées dans le contour du boisseau qui épouse celui de la clef.
Ces ouvertures du boisseau desservent des con- duits intérieurs ou extérieurs au dit boisseau qui abou- tissent les uns respectivement aux tubulures d'entrée du courant fluide dans chaque chambre opératoire, les autres respectivement aux tubulures de sortie du courant fluide de chaque chambre opératoire, et d'autres enfin à des cana- lisation amenant ou reprenant un courant fluide à l'en- semble du système.
Restant dans le cadre général du dispositif ain- si décrit on peut réaliser toute circulation méthodique d'un courant fluide ou de plusieurs courants fluides dis- tincts à travers les chambres opératoires dans tel ordre qu'on le voudra, avec ou sans mise hors circuit d'une ou plusieurs de ces chambres; par une rotation périodique de la clef on pourra, sans déplacer les matières contenues dans les chambres opératoires, réaliser sur ces matières les mêmes effets que si celles-ci avançaient progressive-
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ment dans un tunnel fixe parcouru de bout en bout par un courant fluide, puis dans un ou plusieurs autres tunnels parcourus chacun par un courant fluide spécial ; pourra aussi faire agir méthodiquement un courant fluide sur la matière contenue dans un certain nombre de chambres en sé- rie ;
puis, après avoir fait passer ce courant dans des appareils indépendants quelconques, le faire revenir sur la matière contenue dans une autre série de chambres
Le dessin ci-annexé représente à titre d'exemple une forme d'exécution d'un robinet-distributeur et une for- me d'exécution d'une chambre opératoire .
La fig. 1 est une coupe verticale du robinet.
Les fig. 2 et 3 sont des coupes horizontales suivant les lignes 2-2 et 3-3 de la fig. 1 .
La fig. 4 est un développement de la périphé- rie de la clef .
La fig. 5 est une coupe verticale partielle d' une chambre suivant la ligne 5-5 de la fig. 6 .
La fig. 6 est une coupe verticale partielle d'une chambre suivant la ligne 6-6 de la fig.5.
La fig. 7 est une coupe horizontale suivant la ligne 7-7 de la fig. 5 .
La fig. 8 est une coupe verticale du même appa- reil chargé de matières à traiter .
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Danscette forme d'exécution, le boisseau présen- te deux séries circulaires d'orifices al A2 a3 a8 et b1
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##¯6 ¯ô ¯o e -1 b2 b3 b8 respectivement reliés aux parties basses et hau- tes d'une série de chambres opératoires AI A2---A8. La clef présente à sa périphérie deux séries correspondan-
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tes d'orifices cI 2-------% et t i,,, dS-----d17; dans la masse de cette clef sont ménagés des canaux -22 d2-c3 d3.... c6d6 faisant communiquer les orifices situés l'un au-des- sus de l'autre;
en outre un canal fait communiquer l'ori-
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fice cI avec un conduit d'arrivée j. qui est articulé en eI afinde permettre la rotation de la clef, et un canal d fait communiquer l'orifice d7 avec un conduit de sortie f articulé en f1,
Pour une position convenable de la clef, le fluide ayant pénétré dans le canal c en ressortira par l'orifice c1 et l'ouverture a1 du boisseau qui dans le cas représenté lui fait face.
Il sera ainsi dirigé vers l'entrée de la chambre opératoire A1 qu'il traversera, pour en ressortir en gagnant par b2 l'orifice supérieur du
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canal d2.Q4 ; le courant parcourra le canal da c2 du haut en bas, en ressortira par,l'orifice c2 traversera la se- conde chambre opératoire A2, viendra dans la canal d3 c3, puis dans la chambre A3 et ainsi de suite, en parcourant successivement chaquecompartiment et chaque chambre, pour arriver enfin à sortir définitivement de la clef par l'o- rifice d et le conduit d'évacuation f qui y est relié.
Dans cet exemple, les chambres A7 et A8 sont actuellement hors circuit, la première étant en chargement, la der nière en déchargement.
Suivant les fige 5 à 8, chaque chambre opé- ratoire consiste, par exemple, en un couloir vertical 31
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de section rectangulaire portant intérieurement des traver- ses 22 dontle profil affecte la forme d'un V renversé ou une forme analogue. Ces traverses toutes horizontales et parallèles, sont placées en quinconce, arrêtées et suppor- tées au deux parois opposées PP; (Ç,du couloir; les évide- ments 23 ménagés à cet effet dans ces parois ont un con- tour épousant le profil extérieur des traverses, mais sont limités par l'horizontale qui sous-tend les deux brandies du V ou de l'U renversé.
Parallèlement aux parois PP, et Q et extérieure- ment au couloir se trouvent deux autres parois verticales RR et SS qui, avec les premières, constituent deux cais- sons latéraux 24 et 25 par rapport au dit couloir.
Ces caissons sont divisés par des cloisons hori- zontales 26, 27.
La matière à traiter est introduite dans le cou- loir par un clapet approprié à la partie supérieure, et elle remplit le volume total intérieur, sauf les espaces prismatiques à l'intérieur des branches des traverses en forme de V ou d'U renversé. Elle est évacuée de même à la partie inférieure par un clapet approprié 28.
Dans ces conditions, si l'on insuffle ou aspire un fluide, selon le trajet en chicane représenté par les flèches sur la fig. 5, et constitué tant par les espaces libres prismatiques sous les traverses, que par les diver- ses portions de caissons latéraux reliant les espaces pris- matiques d'un étage de traverses au suivant, la matière mise en oeuvre subira le traitement désiré.
La circulation méthodique du fluide gazeux souf- flé ou aspiré permet : a) de soumettre les matières traitées à l'action
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non pas d'un courant gazeux de composition invariable, mais d'une succession de courants gazeux dont les caractéristi- que;? physiques et chimiques peuvent être modifiées progres- sivement;
en particulier la température des gaz peut varier graduellement d'étage en étage, de, façon à réaliser dans chaque partie de l'appareil la température appropriée. b) de rendre minima la résistance opposée par l'arpareil chargé à la circulation des gaz. c) d'accumuler dans l'appareil une masse considé- rable des matières traitées, même si elles sont fragiles, sans qu'il y ait écrasement de ces matières sous leur poids, puisque ce poids est. supporté en majeure partie par les¯ traverses et que les couches inférieures se trouvent déchar- gées de la pression des couches supérieures. d) de remplir et de vider l'appareil sans qu'il y ait écrasement ou bris des matières à traiter puisque les traverses disposées en quinconce amortissent la vitesse de chute et réduisent considérablement les chocs.
On pourra, bien entendu, varier l'agencement des conduites ou carneaux servant à faire communiquer les ex- trémités des différentes traverses sur chaque côté du four, on pourrait ainsi espacer davantage les cloisons horizonta les 36 ou 27 de façon à relier en parallèle les étages de traverses deux par deux ou trois par trois, etc...
En outre, au lieu de ménager dans les parois PP et QQ des ouvertures 23 aux deux extrémités de chaque tra- verse, il pourra être utile d'obturer soit une, soit les deux extrémités d'un certain nombre de traverses ; parsui- te de cette obstruction le courant gazeux aspiré ou refou- lé, sera obligé de passer en partie plus ou moins grande sous les bords de ces traverses dans la masse même à trai- ter ; le parcours du gaz à travers la masse pourra d'ailleurs
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être varié de toutes manières possibles suivant la posi- tion des extrémités de traverses ouvertes ou fermées, sui- vant la position et l'espace des cloisons .36 on 27, etc...
On peut au besoin prévoir des organeobturateurs, regis- tres, tiroirs, etc... pouvant être manoeuvrés de l'exté- rieur, pour fermer ou découvrir à volonté les ouvertures 33 soit individuellement, soit par groupes.
Les traverses elles-mêmes pourront être munies de perforations plus ou moins fines.
Le couloir vertical pourra présenter une sec- tion circulaire et les traverses, au lieu d'être rectili- gnes, pourront épouser une forme polygonale ou circulaire, concentrique au couloir.
Elles s'appuieraient alors sur les parois du couloir par l'intermédiaire de supports appropriés.
Le courant fluide traverserait de bas en haut ou de haut en bas, tout on partie de la masse des agglo- mérés ou autres matières remplissant le couloir.
Le nombre et la capacité de ces chambres opéra- toires, sont variables suivant les étages successifs de température à réaliser et suivant le tonnage-heure qu'on se propose de produire.
Il est à remarquer que certaines chambres opéra- toires ou groupes de chambres pouvant, grâce au dispositif du robinet distributeur, être isolés des autres chambres ou groupes de chambres, il sera possible de soumettre les matières à des opérations indépendantes successives, ce qui ne pourrait pas -être' réalisé par exemple dans un four tunnel où les fluides chauffants qui parcourent les diver- ses zones ne pourraient que très difficilement être rendus indépendants.
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Quel que soit .l'appareillage employé, celui ex- posé ci-dessus, ou tout autre appareillage en dérivant, ou même un simple four tunnel vertical ou horizontal, il est de toute nécessité que cet appareillage réalise une répar- tition uniforme du fluide chauffant dans la masse, et que la progressivité de la chauffe produisant la distillation soit méthodiquement réglée et adaptée à la nature de cha- que qualité du charbon. Elle doit -pour les agglomérés de même volume-varier avec la teneur en matières volatiles, et en principe, être d'autant plus lente que les agglomé- rés sont confectionnés avec du charbon plus gras.
Il a été constaté notamment ;
Que pour les charbons maigres, et 1/4 gras, c'est-à-dire tenant au maximum 12% de matières volatiles, agglomérés en morceaux de 50 grammes environ, une vites- se de chauffe de l'ordre de 2 degrés C. par minute évite tout éclatement et toute fissuration de l'aggloméré.
Que pour les mélanges à parties égales de char- bon gras ou flambant avec des charbons maigres, la vites- se de chauffe, dans les mêmes conditions de traitement que ci-dessus, doit être réduite et ramenée à 1,5 degré C. ou I degré 0. par minute environ. ue pour les flambants ou'gras sans mélange, dans les mêmes conditions de traitement, cette vitesse doit être abaissée au-dessous de 0. 5 degré C. par minute:
Que la teneur en cendres agit ,en/raison inverse de la teneur en matières volatiles et qu'on peut chauffer plus rapidement, sans risque d'éclatement ou de fissura- tion un charbon flambant cendreux, qu'un charbon flambant
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Il a été- constaté d'autre part qu'une légère oxy- dation préalable du charbon gras et flambant, soit par sé- chage direct, soit par agglomération des substances oxydan- tes permet à conditions égales, d'augmenter la vitesse de chauffage.
Qu'on peut éviter dans une certaine mesure, ces inconvénients en broyant très finement les charbons à ag- glomérer la tendance à la fissuration ou au boursouflement étant en raison inverse de la finesse du broyage.
Il est enfin indiqué que dans le procédé de chau-' fe progressive indiqué ci-dessus, toutes mesures doivent être prises pour éviter la combustion des agglomérés, la- quelle combustion aurait pour effet de les couvrir d'une pellicule de cendre et de nuire à leur aspect.
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aC¯ - 5 B Y B H D I C A î I 0 H S -
I.- Procédé pour l'obtention de combustibles sans fumée, de bel aspect et de haute valeur commerciale, par distillation d'agglomérés de houille - tels qu'ils sont couramment fabriqués par les installations d'agglomération existantes -caractérisé par ce que le charbon pris seras for- me de fines est mélangé avec un liant approprié destiné à constituer des agglomérés, suffisamment résistants pour être manipulés, lesquels sont alors traités dans un four spécial, par de la vapeur d'eau ou par un gaz quelconque non oxygéné ou faiblement oxygéné,.la température étant portée progres- sivement jusque vers 550 ou 600 .
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2.- I'rocëdé'suivant la revendication I, caracté- risé par ce que les matières grasses introduites par l'ag- glomérant et les hydrocarbures contenus dans le charbon sont expulsées par 'distillation, plus ou moins complètement,
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suivant le produit final qu'on désire obtenir et récupé- rées en suite de cette distillation.
3. - Procède suivant la revendication I, carac- térisé par ce que la conduite du chauffage est déterminée de façon à réaliser la distillation progressive de la ma- tière, suivant des modalités adaptées à la nature et à l'état de division des charbons mis en oeuvre ; laprogres- sivité de la chauffe étant une condition essentielle pour éviter la fissuration ou le gonflement des agglomérés, et devant être réglée de telle sorte que l'élévation de tem- pérature soit, pour des agglomérés de dimensions couran- tes, d'environ o 5 à 2 centigr. par minute, suivant la nature des charbons.
4.- Procédé suivant la revendication I, carac- térisé par ce que, avant d'être mélangé avec le liant, le charbon, notamment quand il s'agit de charbon gras ou de flénu, est séché en atmosphère oxydante.
5. -Une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications I et 2 et comportant un système de chambres opératoires avec dispositif distri- buteur destiné à assurer la circulation méthodique d'un ou de plusieurs courants fluides au travers de matières so- lides immobiles dans ces chambres, caractérisé par une clé adaptée pour tourner dans un boisseau et comportant un certain nombre de conduits, dont chacun à l'exception des conduits extrêmes possède à la périe une entrée et une sortie, les conduits extrêmes n'ayant à la périphérie qu'une seule ouverture et' étant en outre prolongés, l'un par un conduit d'arrivée et l'autre par un.conduit de' départ du fluide,
le dit boisseau ayant à sa périphérie une série d'ouvertures en haut et en bas destinées à venir
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en regard des ouvertures des dits conduits et reliée aux dites chambres opératoires par des conduits appropriés.
6. - Une installation suivant la revendication 5. caractérisée en ce que l'ouverture du premier conduit de la dite clé est reliée par l'intermédiaire du boisseau et de ses conduits à l'entrée de la première chambre opératoi- re, la sortie de cette chambre étant reliée à l'une des ouvertures du deuxième conduit de la dite clé, l'autre ouverture de ce conduit étant reliée à l'entrée de la deu- xième chambre opératoire et ainsi de suite jusqu'au dernier conduit de la clé.
7.- Une installation suivant les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que chacune des dites chambres est constituée par un couloir vertical ayant des ouver- tures dans deux de ses parois opposées, par des traverses creuses disposées horizontalement de façon que leurs ex- trémités débouchent dans lesdites ouvertures et par des moyens de communication prévus sur les deux côtés opposés du couloir pour faire communiquer les dites ouvertures dans un ordre tel qu'un courant gazeux aspiré ou soufflé à travers l'appareil chargé est obligé de circuler en ser- pentant sous les différentes traverses et à travers les ouvertures correspondantes.
8.- Une installation suivant les revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'un certain nombre des dites ouvertures sont fermées soit à volonté, soit de façon per-- manente, à une seule ou aux deux extrémités des traverses respectives, afin d'obliger une partie des gaz aspirés ou refoulés de traverser la masse traitée en passant sous les bords des traverses.
9. - Une installation suivant les revendications 5 à 8, caractérisée-en ce que les traverses sont munies
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de perforations plus ou moins fines.
10.- Une installation suivant les revendica- tions 5 à 9, caractérisée en ce que le couloir vertical présente une section circulaire et que les traverses épou- sant une forme polygonale ou circulaire concentrique au couloir et s'appuient sur les parois du couloir par l'in- termédiaire de supports, le courant fluide traversant de bas en haut ou de haut en bas la masse remplissant le couloir.