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FOUR BOUR LA CARBONISATION A BASSE TEMPERATURE DE TOUS
COMBUSTIBLES ", objet/ Le brevet principal N 336, 318 du 12 Juillet 1926, a pour un four Pour la carbonisation à basse température de tous oombus- tibles, ' caractérisé en ce que la. chambre opératoire est consti- tuée par un tambour tournant qui est chauffé et qui renferme des galets ou masses métalliques de. forme appropriée, destinés à effectuer le chauffage rapide du combustible dans toute sa masse en même temps que son brassage, en évitant toute agglu- tination.
La présente invention consiste en un perfectionnement au dit brevet et concerne un procédé de carbonisation à basse température, de tous les combustibles, mais particulièrement des poussiers de combustibles bitumineux, même fortement agglutinants, en vue, plus particulièrement, de la, fabrication à l'aide de ces
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poussiers, de semi-cokes sous forme ou bien granulaire ou bien pulvérulente à volonté, avec récupération de sous produits liqui- des et gazeux.
Ce procédé se caractérise principalement en ce que le combustible à traiter est d'abord soumis à un préchauffage, à une température appropriée; puis oxydé partiellement, dans la pro- portion voulue ; soumis enfin à la carbonisation à basse température.
Le résultat industriel obtenu par ce procédé, qui constitue une application nouvelle de moyens séparément connus, est exposé ci-après.
Parmi les charbons dont la. distillation à basse température présente un grandintérêt, en ce qui concerne les sousproduits liquides et gazeux auxquels ils donnent naissance, se trouvent en toute première ligne les charbons à gaz, 3/4 gras appelés aussi .Flénus. Ces charbons, à 35-45% de matières vola- tiles, donnent en effet des rendements en goudrons allant de
80 à 140 kgs à la tonne traitée à basse température.
Mais cette distillation pose un problème de réalisation conditionné par la fusibilité et le pouvoir agglutinant élevé de ces charbons, qui ne sont cependant pas des charbons à coke.
La majorité des fours oontinus existant sont en effet condamnés de par leurs caractéristiques, à ne traiter que des charbons rigoureusement infusibles,malgré le peu d'intérêt que présente en général la distillation de tels charbons au point de vue des sous-produits liquides et gazeux récupérables. ll ne peut, en tous cas, être question de leur faire traiter les charbons flénus précédemment mentionnés.
D'autres fours cependant ont pour but de mettre à profit la fusibilité et le pouvoir agglutinant des charbons traités, afin de produire un semi-coke en morceaux, directement utilisable comme ,combustible sans fumée. Parmi ceux-ci, les uns carbonisent statiquement et produisent 4 s'ils ne traitent pa s du. véritable charbon, à coke mais du charbon genre flénus - une sorte de coke
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spongieux et friable, qui caractérise les charbons très riohes en matières volatiles.
Les autres, qui carbonisent le charbon en mouvement, ob- tiennent un produit hétérogène composé de morceaux de toutes di- mensions, plus ou moins friables, mais jamais très durs, et com- portant une proportion importante de poussier.
On remarquera en outre que les appareils destinés à fabriquer un semi-coke en morceaux, directement par distillation à basse température. se heurtent à la diffioulté de concilier, en ne disposant que d'un potentiel de chaleur relativement fai- Plot la cuisson rapide du charbon sous des épaisseurs assez grandes pour que l'opération soit commercialement intéressante, avec la conductibilité calorifique remarquablement faible du charbon.
La disproportion entre les dimensions gigantesques de certains de ces .appareils et leur débit relativement faible mon- tre bien que cette conciliation est d'une extrême difficulté.
Au contraire, la carbonisation à basse température d'un combustible pulvérulent et restant sous cet état pendant toute l'opération de carbonisation permet des débits considéra-. bles, sans exiger pour cela des appareils de dimensions exagérées; les appareils fonctionnant actuellement sur poussiers de charbons infusibles en sont une preuve.
Or, le procédé qui forme l'objet principal de l'invention, confère dans ses deux premières phases l'infusibilité (partielle ou totale) au poussier de charbon bitumineux, et permet donc de bénéficier des avantages que présente la carbonisation à basse température dans cet état.
Le produit obtenu dans ces .conditions est un semi-coke soit qui se présente sous la forme entièrement pulvérulente, soit sous la forme de granulés, suivant le réglage de l'oxydation, en vue de détruire soit totalement, soit seulement partiellement, le pouvoir agglutinant.
Il -est à noter que le semi-Qoke pulvérulent (remarqua-
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ble par son homogénéité) est la forme qui convient le mieux pour l'emploi de ce produit en mélange dans les pâtes à coke ou comme combustible pulvérisé.
L'oxydation du poussier de charbon, pour lui conférer, diaprés l'invention, les qualités voulues d'infusibilité pertielle ou totale en vue de la carbonisation . basse température, diminue légèrement la.quantité du goudron primaire récupérable, mais n'influe aucunement sur sa qualité.
En dehors de l'objet principal précité, l'invention comprend, à titre d'objets de détail constitutifs de l'objet principal : a) Tous appareils et tous moyens pour la mise en oeuvre du procédé, et notamment un appareil constitué par la combinaison d'un four de préchauffage, d'un appareil exydeur, et d'un four de carbonisation, disposés pour être successivement tra- versés par le combustible à traiter. b) L'application nouvelle, pour le cas spécial de l'appareil précité, de fours tournants dans lesquels sont disposées des masses métalliques de forme convenable, retenues dans les fours par des grilles appropriées permettant l'évacuation du combustible traité. c) Toutes formes d'exécution de l'appareil oxydeur, et notamment les suivantes :
1.- la constitution de l'appareil oxydeur par un transporteur à vis d'Archimède dont l'enveloppe comporte une ouverture appropriée permettant l'arrivée d'air freis, tandis qu'un ventilateur aspire l'air ayant joué son rôle oxydant.
2.- l'appareil oxydeud est constitué. par un tube tournant muni de palettes internes disposées hélicoïdalement, et comporte un tube axial fixe, percé de trous radiaux, pour l'arrivée d'air frais.
3.- le four de réchauffage est muni d'un tube axial, de section de préférence polygonale, traversé par un courant d'air frais, et tournant avec le dit four qui, à l'extrémité aval, est muni de moyens dëlévation et de déversement du. charbon chaud dans
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le tube axial, ces moyens pouvant par exemple être constitués de
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palettes ou/ eT-Os de forme convenable, disposées en principe radis,lement. d) L'utilisation !le tous mq-rge permettant de faire arriver l'air frais d'.oxydafion sur toute la longueur de l'appareil oxydeur;
et par oonaéquenf, la disposition, dans la première forme d'exécution de cet appareil, d'une' fente latérale longitudinale régnant sur toute la longueur du tube, et, dans la seconde forme d'exécution, la disposition de trous percés de distance en distance sur toute la longueur du tube.
e) Inapplication de tous moyens de réglage de la quantité d'air admise à l'appareil oxydeur, par exemple par modification de la vitesse du ventilateur, ou de la section, de la ou des arrivées d'air. f) Des grilles d'extrémité des fours tournants, composées de cercles concentriques tenus par des barreaux par exemple ra- diaux. g) L'utilisation de tous dispositifs de soutirage étanche
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d,,;
epml-oote, et notamment d'une trémie, suspendue élastiquement et reliée cinématiquement à un obturateur, en vue de maintenir dans cette trémie.un. poids constant de semi-ooke, la liaison étanche entre la trémie et la goulotte du four étant assurée,
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par . J1impX.9, par 6arq? hydraulique. pans le cas. spécial de l'appareil conforme à l'invention, :t''.'&t.9aa. .e ayqqneâ pour dépoussiérer l'air d'oxydation, lea buées, Qb<io% ga de--distillation.
4ion comprend enfin, dans son cadre, l'application ' du prpaéG4.¯&% âsV..x e3.a , tous combustibles, mais plus spécia" lement, comme indiqué, 0,}% traitement des poussiers de combusHblea bit'pmineux agglutinants.
Le- dessin annexé représente, à titre d'exemple seule- ment,, certaines formes d'exécution, de.l'invention.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'ensemble.
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La figuxe 2-estllpe coupe faite suivant 9. - A de la figure'précédente.
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La figure 3 est une coupe, rabattue à gauche, faite suivant B - B de la figure précédente.
La figure 4 est'une coupepartielle, rabattue à droite faite suivant B - B de la figure 2.
La figure 5 est une coupe faite suivant la ligne 0 - C de la figure 4.
La figure 6 est une coupe analogue à la figure 4 mais pour une variante.
La figure 7 est une élévation en coupe d'une variante, dans laquelle le'four de carbonisation n'a pas été représenté.
La figure 8 en est une vue de profil.
La figure 9 est une vue en coupe suivant la ligne- D - D de la figure 7.
L'appareil représenté à titre d'exemple, se compose de deux tubes de préférence/cylindrique, 1 et 2, superposés dans une même enoeinte de chauffage 3, Ces deux tubes sont posés à leurs extrémités, par l'intermédiaire de frettes de roulement 4, sur des galets porteurs 5 et 6. /Les galets porteurs amont 5 sont des galets à gorges, de façon à ce que la dilatation des tubes se fasse par la partie avals tandis que la partie amont com- portant les dispositifs moteurs reste fixe, quelle que soit la dilatation. Ces tubes 1 et 2 ont leurs axes parallèles et légèrement inclinés sur l'horizontale.
Un moteur, par l'inter- médiaire d'un train d'engrenages, imprime un mouvement de rotation aux tubes 1 et 2; deux couronnes dentées 7 et 8 appartenant chacune à l'un des tubes permettent de transmettre le mouvement de rotation de l'un à l'autre tube.
La paroi interne de chaque tube est, dans cet exemple, lisse ; elle ne comporte ni rainures en spirales n palettes,
Dans chaque tube se trouve une certaine quantité de masses métalliques de formes appropriées 9 réparties librement, du fait de la pente, en épaisseur plus grande du coté aval. Ces masses métalliques sont retenues en permanence dans les tubes qui sont à cet effet munis, à leurs extrémités.aval, d'un disposi- tif constitué par des cercles métalliques concentriques 10 fixés
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aux tubes par des moyens appropriés. L'éoartement des cercles concentriques est légèrement inférieur au plus petit, ..diamètre des masses métalliques 9 qu'ils ont pour mission de retenir' dans les tubes.
Chacune des extrémités des tubes débouche par l'intermédiaire l'une. boite à garniture étanche à l'air, dans un caisson métallique fixe 11, 12, 13 et 14.
Un ensemble de bruleurs ou de foyers 15 permet de ohauffer directement le tube inférieur 2 à la température de 500 - 600 ; le tube supérieur 1 est chauffé par les gaz brulés ayant servi à chauffer le four inférieur 2.
Une série de brûleurs non représentée, permet, s'il en est besoin, d'augmenter la température de ces gaz brûlés, pour pousser le chauffage du tube supérieur,. de même que des entrées réglables d'air froid, également non représentés, permettent de refroidir ce tube.
Le poussier de charbon est introduit par l'intermédiaire d'un appareil doseur 16 et d'une vis sans fin 17 au travers du caisson 11 ,amont dans le tube supérieur 1.
Ce poussier de charbon progresse vers l'extrémité inférieure de ce tube, grâce au mouvement de rotation. Il est malaxé par les masses métalliques 9 qui, grâce à leur excellente conductibilité calorifique, contribuent à son échauffement rapide.
Le réglage du chauffage du four supérieur a pour but ramener le poussier de charbon, lorsqu'il arrive à son extrémité aval, à une température légèrement inférieure à celle où il commence à distiller et à se ramollir (soit généralement 3000
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35qO},
Au cours de ce préchauffage, des buées se forment qui sont évacuées à l'atmosphère par une cheminée 18 après oyclona- ge des poussières entraînées, qui sont immédiatement réintrodui- tes dans le circuit.
Le poussier de charbon ainsi préchauffé se rassemble
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dans le caisson aval 12 du tube superieur 1, d'où il est re- pris par un appareil 19 qui a ledouble but:
1 ) de ramener ee poussier vers l'amont pour permettre sa réintroduction dans le tube inférieur 2.
3 ) de l'oxyder partiellement et dans la proportion voulue pour que au cours de la carbonisation à basse température qui va s'opérer dans le tube inférieur 3 il ne s'agglutine que peu ou plus du tout, suivant que l'on désiré un semi-coke en granules ou pulvérulent'
Trois formes d'exécution de cet appareil transporteur- oxydeur 19 permettant d'obtenir le résultat ci-dessus, sont décrites ci-après à titre d'exemple,' :
1 ) Un transporteur à vis d'Archimède 19a muni d'une admission d'air frais 19 , réglable, longitudinale, comme le mon- tre la figure 4, afin qu'en chaque point de ce transporteur (ce que la pratique a démontré comme très importante le charbon chaud en mouvement soit léché par une lame d'air frais.
L'air ayant joué son rôle oxydant est aspiré à l'extrémité (côté amont) par un ventilateur 19 à travers un cyclone qui retient les poussières entrainées. L'air à la sortie du cyclone est rejeté à l'atmosphère tandis que les poussières abattues et le charbon transporté par la vis sont introduits dans le tube inférieur 2. pour y être carbonisés.
Ltauget 19d de ce transporteur est calorifugé soigneu- semeht pour éviter au maximum les déperditions de chaleur. De cette façon le charbon Introduit dans l'oxydeur à 300 - 350 grâce à la légère oxydation partielle qui se produit sort de l'appareil sensiblement à la même température. Suivant le résultat désiré : semi-coke pulvérulent ou en granules, en règle la quantité d'air d'oxydation en modifiant la vitesse du ventilateur ou en manoeu- vrant un registre sur la sortie de l'air, ou en manoeuvrant des volets 19e disposés le long de la fente 19b par où l'air frais est admis.
2 ) Un transporteur constitué par un tube 19t (fig. 6) calo- rifugé extérieurement et muni à l'intérieur de palettes 19g dis-
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,posées suivant un hélice de façon à faire progresser le, charbon tout en le malaxant énergiquement par simple rotation du tube.
Comme précédemment, l'air frais est amené tout le long de. ce tube par un tuyau 19h disposé suivant l'axe de l'appareil
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,9ydef et percé .torü.os k!1 de distance en distance. Cet f appareil oxydeur reçoit son charbpn ohsnà du caisson 12 à'extrémité avr7. flu¯fQqP S1.1P ér1'lW et débouche par son autre extrémité dans ,un cyclone 19s où les 'poussières entrainées par l'air d'oxydation et le charbon véhiculé se rassemblent pour être introduits dans le tube inférieur de carbonisation. L'air d'oxydation
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est aspiré, par un ventilateur, à travers i'appareàliage, en quaxi- tité toujours réglable suivant le résultat désiré au cours de la carbonisation.
3 ) Tour améliorer le bilan thermique de l'appareil oxydemr en évitant les pertes de chaleur gue le calorifuge ne peut que réduire et pour simplifier le mécanisme d'ensemble, ce troisième dispositif est constitué comme le montrent les figures 7, 8 et 9,
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par un tube métalliue 21 à section polygonale placé à l'inté- rieur et suivant l'axe du four supérieur 1 dont il est solidaire. Ce tube 21 et le four 1 sont donc animés du même mouvement de rotation.
Le charbon chauffé à 300- 350 comme il a été dit, arrive à l'extrémité aval du four qui est obturée par un plateau
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tournant avec 1e ota',, Des palettes 22 de formes appropriées (fig. ,t) font (par un procédé connu en soi) passer ce charbon dans le tu'be"':poygoa.1- 'l! par ja simple rotation de l'ensemble. Le tube polygonal 21 et muni intérieurement de palettes orientées
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de 'i#çon , ,=ïs,sure du fait de la rotation, la progression du charbon vers l'extrémité amont, et de palettes longitudinales des- tinées à assurer un brassage très énergique du. charbon chaud en présence d'un courant d'air arrivant en 23 et traversant le tube de l'extrémité aval à l'extrémité amont.
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On peut également prévoir dans ce cas j!J adduction'd'air , frais en différents pointa de ce tube oxydeur par le moyen d'un tube axial percé d'orifices de distance en distance.
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L'air ayant servi à l'oxydation, chargé de poussières, est aspiré par un ventilateur à travers le cyclone.
Ces poussières captées ainsi que la masse totale du charbon oxydé sont renvoyés par des goulottes appropriées dans le four inférieur pour carbonisation.
Le réglage de l'oxydation se fait très simplement en augmentant ou en diminuant la section d'entrée de l'air, ou en faisant varier la vitesse du ventilateur.'
Il est à noter également que, dans cette forme de réalisation, les buées de séchage du charbon sont réunies à l'extrémité amont du four avec l'air d'oxydation, et sont traitées par le même cyclone,
Il est possible de prévoir pour tous les exemples d'oxydeur donnés ci-dessus, comme pour tous appareils similaires, l'introduction d'air chaud en remplacement de l'air atmosphérique' froid de façon à rendre l'oxydation plus énergique s'il est nécessaire.
En fait, un appareil analogue à ceux déorits permet l'oxydation de poussier de flénus à raison de deux tonnes par heure, le poussier ainsi oxydé donnant dans le tube inférieur de carbonisation un semi-coke entièrement pulvérulent.
Un dispositif à vis sans fin 20 Introduit le poussier oxydé dans le tuba carbonisateur 2 (tube Inférieur) où s'effec- tue la distillation à basse température. L'agencement intérieur de ce tube est identique à celui du tube préchauffeur supérieur 1.
Les masses métalliques y jouent le même rôle : malaxage, amélioration de la conductibilité ealorifique et nettoyage permanent de la paroi interne du four maintenu ainsi toujours rigoureusement propre et apte à transmettre la chaleur et en outre s'opposent par leur mouvement aux tendances à l'agglutination à moins que très l'oxydation ayant été ménagée dans l'appareil oxydeur, le pouvoir agglutinant charbon préchauffé soit encore suffisant granulation pour permettre une certaine granulation Dans ce cas les masses métalliques Compriment fortement ces granules au moment de leur formation (lorsqu'elles sont à l'état pâteux) et leur confèrent
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une dureté et une homogénéité remarquables.
Le semi-coke pulvérulent, ou les granules,s'évacuent à l'extrémité aval du tube inférieur complètement privés d'hydro- carbures condensables en passanr entre les cercles concentriques identiques à ceux décrits pour le tube supérieur. Ces produits sont recueillis dans le caisson d'extrémité aval 14 du tube inférieur d'où on les soutire au fur et à mesure de leur produo,- tion par un appareil automatique interdisant les rentrées d'air.
Cet appareil est, par exemple, une trémie 24 suspendue par ressorts 25 et dont la position dépend par conséquent de la charge contenue. Vide, cette trémie prend. une position extrême supérieure. pleine, elle prend une position extrême inférieure.
Le mouvement quelle effectue entre ces deux positions est trans- mis par un jeu de .levier 26 à un obturateur 27 qui maintient par conséquent la charge .contenue dans la trémie 24 à une valeur constante, l'étanchéité étant assurée par une garde hydrau- lique 28.
Les gaz et vapeurs goudronneuses de distillation char- gés de.poussières de combustible sont aspirés coté amont du four inférieur (le moins chaud pour éviter le craking) à travers un cyclone parfaitement calorifuge de façon à être maintenu à une. température de 400- 430 par le simple passage des gaz, A cette température aucune condensation ne se produit et le cyclone fonctionne dans des conditions ordinaires sur poussières sèches.
Du cyclone les gaz sont repris par un barillet à injection d'eau de façon à provoquer une condensation immédiate et énergique.
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