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procédé et appareil perfectionnés pour carboniser les matières bitumineuses.
La présente invention est relative a un procédé et à un appareil pour carboniser les matières bitumi- neuses en couches minces. Ce procédé et cet appareil sont particulièrement utiles lorsqu'on veut distiller à basse température du charbon cokéfiable et d'autres matières carbonées similaires, ou des mélanges de ces matières, et soumettre les matières carbonisées partiellement ou totalement à une opération de bri- quetae pendant le stade de carbonisation ou après ce stade.
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D'une manière générale on peut dire que la présente invention consiste dans la carbonisation par- tielle ou totale, de préférence entre les limites attri- buées à la carbonisation à basse température, des ma- tières bitumineuses comme le charbon bitumineux ou les mélanges de ces matières avec du coke ou d'autres subs- tanoes appropriées, de préférence à l'état de fine division; la matière est maintenue en couches minces bien déterminées;
la carbonisation est effectuée par application de chaleur sur une seule ou sur les deux faces de la coucher et l'on maintient sur cette couche une pression déterminée pendant une partie de la période dé carbonisation ou pendant toute cette période, on s'est proposé en outre de carboniser et de briqueter simultanément le charbon et les matières analogues en couches minces maintenues sous pression, et l'on a prévu un nouveau dispositif pour fournir la chaleur nécessaire à'la carbonisation et pour introduire d'une manière continue la matière carbonée dans la zone de carbonisa- tion, ainsi que pour enlever,après carbonisation, la matière de cette zone, ainsi que pour évacuer pendant la carbonisation les gaz et les vapeurs de distillation à mesure qu'ils sont formés et pour les condenser et les récupérer dans la suite.
Plusieurs modes d'exécution d'appareils des- tinés à mettre en oeuvre la présente invention ont été représentés à titre d'exemple aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est une coupe transversale d'un mode d'exécution particulièrement avantageux de l'appa- reil à carboniser et à briqueter, la coupe étant faite suivant la ligne I-I de la figure 2 certains arrachements
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ayant été pratiqués..
La figure 2 est une coupe verticale transversale de l'appareil suivant la ligne 2-2 de la figure la
La figure 3 est une coupe verticale pratiquée transversalement dans une partie du tambour rotatif et montrant une partie de la courroie-chaîneavec arrachement partiel.
La figure 4 est une perspective de l'un des chainons de la oourroie-ohaine.
La figure 5 est une vue en plan, de haut en bas, d'une partie du brin supérieur de la oourroie-ohaine, et du tambour qui lui est associé, avec arrachements.,
La figure 6 est une coupe verticale à travers une partie du tambour rotatif et de la oourroie-chaine, la vue étant prise dans la direction des flèèhes de la figure3.
La figure 7 est une coupe verticale à travers un mode d'exécution'différent de l'appareil de carbonisation, cette coupe étant faite suivant la ligne 7-7 de la figure 8.
La figure 8 est une coupe verticale à travers l'appareil de carbonisation, suivant la ligne 8-8 de la figure 7.
La figure 9 est une coupe verticale à travers un autre mode d'exécution de l'invention.
La figure 10 est une perspective d'un dispositif de compression préalable et des pièces appartenant à l'appareil qui ccopèrent avec ce dispositifo et la figure 11 est une perspeotive légèrement schématique de la cornue, montant l'appareil de
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chargement et de déchargement ainsi que les pièces qui coopèremt avec lui.
Si l'on se réfère aux figures 1 à 6, 11 désigne une cornue ou chambre de carbonisation fermée, disposée horizontalement et convenablement revêtue d'une matière réfractaire. Un tambour rotatif 16 creux et cylindrique, présentant une surface extérieure lisse, s'étend trans- versalement dans la cornue, sa partie moyenne se trou- vant à l'intérieur de la cornue et ses extrémités fai- sant saillie au-delà des parois latérales opposées 14 et 15 de cette cornue, Le tambour 16 est supporté, de manière à pouvoir tourner, à ses deux bouts, par des paires de galets convenablement montés et.centrés 17-17 et 18-18. Ces galets coopèrent avec des rails ou bagues annulaires 19-20 formant ohemins de roule- ment et montée sur la surface extérieure du tambour.
Des boites de bourrage annulaires 23-23 portées par le tambour servent empocher l'échappement des produits volatils de carbonisation de l'intérieur de la chambre de carbonisation. Une couronne dentée annulaire 25 est fixée au tambour à l'un de ses bouts et est en prise avec un pignon 26 monté sur un arbre 28 relié a une source d'énergie appropriée, de façon à faire tourner le tambour 16 à la vitesse que l'on désire dans le sens de la flèche de la figure 2. Des revêtements réfractai- res terminaux appropriés 28-29 sont prévus à l'intérieur du tambour au voisinage de ses bouts.
Pour chauffer intérieurement le tambour 16, deux tuyaux concentriques 30-31 dont l'extrémité est ouverte s'étendent suivant l'axe à partir d'un point extérieur voisin d'un des bouts et jusqu'à un point inté-
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rieur et voisin de l'autre bout du tambour. Le tuyau interne 30 est relié à une source de gaz conbustible. sous une pression appropriée et il est contrôlé par un robinet ou organe analogue 32; le tuyau externe 31 est relié à une source d'air sous pression et il est contrôlé par un robinet 33.
Une sortie de gaz 34, de préférence concentrique aux tuyaux 30-31, a été prévue dans la paroi terminale dU tambour qui est traversée par les tuyaux 30-31. Cette sortie est réunie d'une manière appropriée à un carneau 35 servant à l'évacua- tion des gaz de combustion de l'intérieur du tambour.
Une plaque déflectrice circulaire 36 ayant un diamètre notablement inférieur e celui du tambour est centrée par fixation à la surface cylindrique du tambour, au voisinage de la sortie de gaz 34, grâce à une série de bras supports radiaux 37-37. Les tuyaux 30=31 sont maintenus dans l'axe du tambour, au voisinage de leurs extrémités ouvertes? par une étoile appropriée 38 en métal résistant à la chaleur ou en une matière appropriée, les branches de cette étoile étant conve- nablement fixées à la surface interne du tambour.Un organe déflecteur 39 en forme de tronc de cône creux est monté par son extrémité la moins large sur le tuyau 31 et est fixé à l'étoile 38.
La disposition est telle que les gaz chauds formés par la combustion qui se produit dans le tambour au voisinage des extré- mités ouvertes des tuyaux 30-31 seront forcés de s'écouler vers la surface cylindrique du tambour en se dirigeant du côté de la sortie 34. En même temps le maximum de la chaleur radiante provenant de la garniture réfractaire 28 s'écoulera vers les parties adjacentes de la surface
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cylindrique du tambour. Le déflecteur 39 oblige ces gaz de combustion à s'approcher de la surface oylindrique du tambour, et en même temps il accroît la rapidité d'écoulement desces gaz par suite de la décroissance de la section transversale de leur écoulement.
Cette action tend donc à assurer le long de la surface cylin- drique du tambour une distribution uniforme de la chaleur dégagée par la combustion qui commence à un bout du tambour. Un rouleau fou 41 de forme allongée et d'un diamètre généralement inférieur à celui du tambour 16 est disposé horizontalement et .monté de façon à tourner dans l'extrémité de la cornue opposée à celle qui contient le tambour. Ce rouleau est fixé à un arbre 42 placé parallèlement à l'axe du tambour et porté par des paliers d'extrémité 43-43 susceptibles de glisser dans des glissières 44 de façon à se rapprocher ou à s'écarter du tambour. Le rouleau 41 peut être de diamètre supérieur égal ou inférieur à celui du tambour.
Chacun des paliers 43-43 présente une tige horizontale 45 qui traverse une douille 46 dans la paroi terminale 13 de la cornue. L'extrémité extérieure de cette tige est filetée de façon à recevoir un écrou 47. Un ressort de compression 48 est enfilé sur chaque tige 45 et est interposé entre la douille 46 et une rondelle ou uollier 49 qui est maintenu dans sa position par l'écrou 47, lequel sert à rapprocher ou à éloigner le Bouleau 41 du tambour. Le rouleau présente des plaques terminales 50-50 qui forment des rebords aux extrémités de ce rouleau.
Pour amener sur la surface du tambour chauffée une mince couche du combustible à carboniser et pour
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maintenir sûrement ce combustible oomtre la surface du tambour pendant la crabonisation, on a prévu une courroie transporteuse sans fin formée d'une substance résistant à la chaleur, par exemple d'un tissu flexible , de fil métallique. Cette courroie 51 encerole le tambour 16 et est en contact avec le combustible qui est supporté par la partie moyenne du tambour à l'intérieur de la chambre de carbonisation. La courroie fait aussi le tour du rouleau fou 41, la oonstruction de ce rouleau et des pièces qui lui son$ associées permettant de faire varier la tension sur la courroie sans fin et par conséquent la pression que cette courroie exerce sur le combustible.
Une paire de cornières annulaires 40 sont fixées des deux côtés de la partie moyenne de la surface du tambour, àtl'intérieur de la cornue, et servent à guider les deux bords latéraux de la courroie sans fin 51.
Afin d'obtenir le chauffage de la chambre virtuelle de carbonisation par l'extérieur, et afin de produire un courant de chaleur qui passe à travers la courroie et dans le charbon qu'elle supporte dans un sens opposé au sans-du courant de chaleur qui pro- vient du tambour, on a prévu une chemise chauffante 52 dans la paroi terminale 12 et dans les régions voisines du sommet et de la basa. La chemise 52 présente un dispositif permettant d'y introduire un gaz combustible et de l'air, ainsi qu'un dispositif supplémentaire permettant d'en évacuer les gaz de combustion. Le premier de ces dispositifs comporte deux tuyaux concen= triques 53-54 contrôlés par des robinets et reliés res- pectivement à une source de gaz combustibles et à une
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source d'air sous pression.
Le second de ces dispositifs comporte une sortie de gaz 55 placée près du sommet de la cornue et aboutissant à une cheminée ou à un type approprié quelconque d'échangeur ou d'économiseur de température (non représenté).
Une ooulotte transporteuse 56 présentant une fenêtre'ou une fente longitudinale 57 à sa partie inférieure, s'étend dans la cornue en traversant une des parois latérales de cette cornue et parallèlement au tambour. Le fond de la coulotte 56 est placé à une petite distance au dessus du brin inférieur de la courroie transporteuse 51, en un point voisin de la surface inférieure externe du tambour. Le charbon ou tout autre combustible destiné à la carbonisation peut être distribué sur la face supérieure de la courroie
51 dans toute la largeur de cette courroie, en tombant par l'ouverture du fond de la coulotte'56.
On peut facilement adopter un dispositif, par exemple un racloir 58,réglable verticalement, pour régler l'épais- seur de la couche de charbon, de telle façon que cette couche ou bien soit distribuée uniformément dans toute la largeur de la oourroie, ou bien présente une épaisseur plus grande sup un côté de la courroie que sur l'autre.
Un certain nombre de galets fous 59-59 sont montés individuellement ou tous ensemble de façon à pouvoir être réglés d'une manière aisée suivant la verticale, afin de faciliter le réglage de l'épaisseur de la couche de charbon à carboniser. La coulotte 56 possède une vis transporteuse ou un autre organe transporteur du type habituel ainsi qu'une trémie d'alimentation ou un dispositif analogue 56a à l'extrémité de charge- ment. L'échappement des gaz de distillation par la
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trémie 56a peut êtra évité en maintenant la trémie remplie de combustible ou en employant dans la canalisa- tion d'alimentation du charbon un robinet approprié du type rotatif (non représenté) ou une vis transpor- teuse fonctionnant suivant le principe d'Archimède.
Pour enlever la matière carbonisée de la cornue une fois qu'elle a quitté le contact avec la surface chauffée du tambour, on se sert d'un transpor- teur fermé 60 ayant une partie en forme d'auge 61 ou- verte vers le haut; cette auge se trouve en dessous du brin supérieur de la courroie transporteuse. L'un des cités 61a de l'auge 61 sert à la fois à racler et à diriger le coke de façon à l'enlever de la surface du tambour et à l'envoyer dans l'auge 61,, Un transporteur à vis ou un dispositif analogue 62, à l'intérieur de l'auge 61, conduit les matières carbonisées à une glis- soire close 63 qui les envoie dans une chambre formant sas pour l'air (cette chambre n'est pas représentée).
De là les matières peuvent être conduites à un refroi- disseur ou à un autre point de déchargement approprié.
Un galet fou 65 est monté sur un arbre transversal supporté à ses extrémités par les parois latérales de la cornue, de faon à abaisser la courroie transpor- teuse et à provoquer la rupture de la matière carbonisée qui y adhère, cette matière se détaohant alors en ce point de la courroie, si ce n'est pas encore arrivé.
Une sortie de gaz 64 pour les vapeurs ou les gaz de distillation, relie la chambre de carbonisation auxhat- terios habituelles de Scrubbers et de refroidisseurs ainsi qu'à l'endroit d'enmagasinage.
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Avec la disposition des pièces représentées aux figures 1 et 2 on remarquera que la pression qui s'exerce sur la couche de combustible augmente progros.. sivement pendant les premiers stades de la carbonisation, atteint un maximum, après quoi la pression qui s'exerce sur la couche partiellement carbonisée déaroit pro- gressivement pendant le dernier stade de la carbonisation et est supprimée au voisinage du point ou le produit carbonisé quitté le tambour. On peut, en demeurant dans les limites de l'invention, construire le tambour et le rouleau fou 41 de façon qu'ils soieot fixes l'un par rapport à l'autre, et modifier le montage du galet 65 pour lui permettre d'agir comme tendeur de courroie afin de faire varier la pression sur la couche de combustible que l'on carbonise.
Dans ce dernier cas la pression exercée sur la'couche de combustible augmentera progrès- sivement pendant le cours de la carbonisation et attein¯ dra son maximum juste avant que la matière carbonisée quitte le tambour* Dans tous les cas la pression efficace sur la couche incurvée du combustible que l'on carbonise s'exerce'dans une direction radiale parrapport à cette une couche eh dans/direction bien déterminée par rapport au courant de chaleur de carbonisation qui agit sur cette couche, -
Quand on désire carboniser et briqueter simul- tanément la matière bitumineuse, on remplace la courroie flexible en tissu de fil métallique que l'on vient de décrite par une courroie-chaine sans fin en matière résistant à la chaleur,
telle par exemple que celle qui est représentée aux-figures 3 à 6.Le tambour à surface lisse est alors remplacé de préférence par un tambour
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- il- 368659 présentant des nervures annulaires en forme de coin disposées à des intervalles appropriés le long de la surface externe du tambour. Si l'on se réfère aux figures 3 à 6, on voit que la courroie chaine sans fin est formée d'une série de chaimons dont chacun présente une extrémité en forme de languette 66, et à l'extré- mité opposée, une fourchette formée de deux pattes parallèles 67-67 écartées transversalement, la languette G6 et les pattes 67 étant séparées par une cloison transversale 68 disposée verticalement.
Chacun des chainons présente des orifices 69,70.70 garnis de préférence de manchons 71-71 constitués par un métal résistant à la chaleur et susceptibles de recevoir des axes 72-72 de faon à permettre le pivote- ment des chaînons les uns par rapport aux autres, Les axes 72 sont suffisamment longs pour traverser plusieurs chaînons disposés transversalement sur la même lignée La bord'supérieur, à chaque bout de chaque chaînon, est de préférence arrondi comme on le voit en 73 et 74, et le bord supérieue de chacune des pattes 67-67 dans chaque chaînon s'étend au-dessums du niveau de la face supérieure de la languette 66, mais au-dessus du niveau de la surface supérieure de la cloison transversale 68.
Une partie de la surface supérieure de chacune des pattes est biseautée, comme on le voit en 75, les deux parties biseautées s'inclinant de haut en bas l'une vers l'autre La cloison transversale 68 de chaque chaînon s'étend de préférence à une distance notable au dessus du bord supérieur des pattes 67 et elle forme légèrement coin en coupe transversale, le bord supérieur étant aussi incurvé transversalement comme on le voit en 760
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Afin de ooopérer avec ce type de transporte ur à chaînons pour former des briquettes,, la surface exté- rieure dutambour 16 présente une série de nervures annulaires 77, ayant en général une section en forme de coin.
Ces nervures 77 sont écartées les unes des autres le long du tambour à des intervalles approximativement égaux et un peu supérieurs à la largeur transversale de chacun des chaînons. Les flnacs inclinés de ces ner- vures sont susceptibles de coopérer avec les bords la- téraux incurvés des cloisons transversales 68 et avec la surface supérieure des pattes 67-67 de chaque chaînon afin d'exercer une compression par coincement sur une masse de matière bitumineuse ainsi enfermée et portée par la languette 66 de chaque chaînon.
Avec cette disposition on a donc des séries longitudinales et transversales entrecroisées de poches peu profondes susceptibles de maintenir la matière à carboniser en contact avec le tambour. Pendant ce contact une pression déterminée à l'avance s'exerce sur ia matière.bitumineuse par suite de la tension de la courroie. Cette tension de la courroie à pour effet une compression dirigée d'une manière générale de dehors en dedans vers le centre de la charge de matière maintenue entre deux cloisons adjacentes 68 et deux nervures annulaires 77. Cet effet de compression se prolonge pendant que la matière est en contact avec le tambour fortement chauffé.
La construction et le montage de la courroie.. chaine et des pièces qui coopèrent avec ellesent telr3 qu'une fois que la matière transportée a quitté le con- tact avec la surface chaude du tambour, la courroie chaîne reçoit une légère courbure en sens inverse lorsqu'elle
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passe sur le galet 65, en sorte que les divers chain ons oscillent autour de leurs axas de pivotement 72. La languette 66 qui forme le fond de chacun des récipients contenant du coke joue alorsle rôle d'un éjecteur et facilite le détachement des briquettes terminées du transporteur et leur déchargement dans l'auge récep- trice 61.
Conformé ent à l'invention, on peut aussi suppri- met dans certains cas le gilet fou 65 et assurer l'in¯ curvation en sens inverse de la courroie et par consé- qument le déchargement de la matière carbonisée, en s'arrangeant pour que la courroie forme une certaine flèche lorsqu'elle quitte le contact aveo le tambouro
Bien que, dans le mode d'exécution le plus avan- tageux, on ait prévu un tambour ayant des nervures an nulaires sur sa surface externe, lorsqu'on veut simulta- nément carboniser et briqueter des matières bitumineuses on peut, tout en restant dans le cadre de l'invention, utiliser à cet effet un tambour à rainure ou à cavité, coopérant avec une courroie métallique lisse ou avec une courroie de tissu en fil métallique,
On peut aussi employer un tai.ibour à surface lisse coopérant avec une courroie à chaine ou avec une courroie en feuille métallique présentant des ondulations, des dépressions en forme de couple, ou ayant des formes équivalentes, de faon à produire ainsi des récipients susceptibles de recevoir de la matière et de former des briquettes.
Pour mettre en oeuvre cette carbonisation de matière en couche; mince on prend du charbon pulvérisé ou un autre combustible bituminaux à l'état de fine division, ou des mélanges de ces corps, avec ou sans
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addition d'autres substances carbonisées ou partielle.. ment carbonisées, comme du cooke ou du charbon non coké fiable à l'état de fine division.
On fait parvenir la matière sur le transporteur sans fin qui se déplace, la matière formant une couche mince d'une épaisseur déterminée à i'avance et étant de préférence régulière.. ment destribuée quant à l'épaisseur sur toute la largeur de la courroie, La surface cylindrique du tambour à l' intérieur de la cornue, a été chauffée préalablement à une température qui convient pour carboniser le combus- tible, par exemple à 720 , bien que des températures de 4500 à 900 puissent être employées. A mesure que le tambour tourne, le charbon est amené par la courroie en contact avec les paroio à haute température du tambour et comprimé en une couche relativement mince et incurvée.
Ce charbon est échauffé plus ou moins rapidement à la température de carbonisation, les gaz de distillation qui se dégagent étant évacués par la sortie de gaz 64. Le déplacement en avant de la cour- roie 51 est obtenu uniquement par laatracton exercée par le tambour et le degré de tension de la courroie et par suite le degré de la compression exercée sur la mince couche de charbon en aontact avec la surface du tambour, sont déterminés par le réglage de la compres- sion du ressort 48. On peut employer sur la couche de combustible des pressions allant de 120 à 10.000 kilogs au mètre carré.
La vitesse de rotation du tambour est réglée de façon à se qu'on obtienne le degré voulu de carbonisation du charbon en une seule période de contact du charbon avec le tambour chauffé, si bien que le combustible sera totalement ou partiellement
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carbonisé, suivant qu'on le désire, à l'instant où il quittera l'appareil de carbonisation.
L'exemple suivant est donné pour illustrer la carbonisation d'un charbon bitumineux. Ce charbon, à l'état finement divisé a été placé sur la courroie en fil métallique flexible sous forme d'une couche sensi- blement uniforme ayant une épaisseur de 20 a 22 m/m.
La.tension de la courroie équivalait sur la couche de charbon à une pression de 908 Kilogs par m2 de surface projetée sur la section transversale du tambour. La température du tambour et sa vitesse avaient été réglées de façon que le charbon fût soumis à une température de carbonisation de 610 environ à la surface du tambour pendant une période de 30 minutes, la chaleur étant fournie entièrement par l'intérieur du tambouro Le vdume spécifique du coke obtenu fût approximativement de 450 kilogs par m3, et le goudron brut récupéré avait une teneur en @ acides du goudron de 48,8 %, un poids spécifique de'0,966 à 25 , une teneur en eau de 20 % et une valeur résiduelle de sulfonation (% d'huile neutre)
de 37,9 %. Le gaz récupéré avait une valeur calorifique de 162.220 cal. gr.
Dans le cas où l'on désire simultanément car- boniser et briqueter le combustible, on emploiera un type de transporteur à chaîne formant des poches, comme on l'a montré aux figures 3 à 6. L'épaisseur de'la couche de combustible sera de préférence supérieure à la distan- ce entre la surface du tambour et le fond des poches de la courroie-chaîne, ce qui assurera un excès de charge notable de combustible à l'intérieur des poches. On faci- litera ainsi l'obtention de la compression que l'on désire
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et l'on assurera la formation de briquettes ayant la structure et la densité que l'on veut.
Il est évident quavec un appareil tel que celui qui a été représenté, la couche mince de combus- tible qui repose sur le brin inférieur du transporteur est soumise à un effet de chauffage préalable par suite de la chaleur qui y arrive de la surface adjacente, à haute température, du tambour, avant le contact du com bustible avec cette surface. L'importance de ce chauffage préabable peut varier dans certaines limites en accord avec certains facteurs comme la vitesse du mouvement du transporteur, la température du tambour et l'épaisseur de la couche de combustible. Ceci facilite un chauffage préalable rapide du combustible avant qu'il parvienne finalement en contact avec le tambour à haute température et qu'il soit comprimé sur ce tambour.
Si on le désire, on peut prévoir des moyens pour appliquer une quantité supplémentaire de chaleur à la partie du tambour qui fournit la plus grande partie de la chaleur destinée à produire le chauffage préalable du combustible de cette manière. On peut chauffer préalablement le combustible au degré que l'on veut avant de l'introduire dans l'appa- reil de carbonisation.
Dans certains cas il pourra être désirable de faire fonctionner l'appareil de carbonisation avec une température qui, d'un bout du tambour à l'autre, diffère de plusieurs cinquantaines de degrés,afin que les gaz de cheminée que l'on évacue entrainent le minimum de chaleur du système. Dans ces circonstances il est possi- ble de mettre en pratique l'invention tout en obtenant
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un produit carbonisé régulier et de grande valeur, malgré l'inégalité de distribution de la chaleur, à condition de régler la hauteur du râcloir 58 qui coopère avec le dispositif de chargementbdu charbon,,
de facon a ménager sur le côté de la oourroie qui est en contact avec le bout du tambour dont la température est la plus élevée une couche de charbon plusépaisse que celle qui existe sur le côté de la courroie en contact avec le bout du tambour dont la température est la plus basse. De cette faon le rapport de l'épais seur de la couche de combustible en un point quelconque à la température du tambour en ce même point peut être réglé de faon que la durée de carbonisation soit uniforme sur toute la largeur de la couche de combus- tible. Comme on l'a montré ci-dessus, la durée de car- bonisation est proportionnelle au carréde l'épaisseur de la couche et.grossièrement proportionnelle à la quatrième puissance de la température absolue de car- bonisation.
Bien que l'on puisse obtenir une carbonisation satisfaisante au moyen de la chaleur appliquée à travers les parois du tambour à l'une des faces seulement de la mince couche de matière il peut être également désira- ble, dans certaines conditions, de chauffer simultanément la mince couche à la fois par sa face supérieureet par sa face inférieure au moyen de chaleur provenant de sources indépendantes,, Il est aloss très désirable de régler la quantité de chaleur fournie par la chemise chauffante extérieure de faon que la température de la courroie sans fin ne s'élève pas sensiblement au-
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dessus de 550,ou 600 .
Cependant on peut utiliser les températures plus élevées lorsque la courroie est constituée d'un alliage approprié résistant à la chaleur, tel que l'alliage appelé"hybnickel", En principe lorsqu'il y a entre le tambour et la courroie une différence de tempé- rature de 220 à 280 , la carbonisation se produit à peu près complètement à partir de la face de la couche qui se trouve à la température la plus élevée eu en contact avec le tam- bour et les gaz de distillation s'échappent le long de la face en contact avec la courroie* Quand on opère dans ces condibions il n'est pas nécessaire de chauffer la courroie beaucoup au-dossus de 550 ce qui permet de pro- longer notablement la durée de cette courroie.
La pression efficace appliquée à la couche mince de matière bitumineuse que l'on carbonise est sensiblement moindre lorsque l'on emploie la courroie en tissu flexible de fil métallique que quand on emploie la courroie-chaine à briquetage que l'on a décrite. Par exemple des pressions de 730 à 970 Kilogs au m2 exercées par la courroie flexible sur la matière à carboniser fournissent un produit satisfaisant, tandis que les pressions efficaces requises lorsqu'on enploie une courrois-chaine à briquetage telle que celle qui a été décrite, vont d'ordinaire de 1220 à 2440 kilogs par m2 et même au-dessus.
Lorsqu'on carbonise des couches extr- mement minces de matières, par exemple des couches de 12,5 m/m ou encore moins, on peu± employer sur la matière des pressions très inférieures à 730 kilogs par m2vde la surface de la section projetée du tambour.
Le processus de carbonisation du combustible en couches minces sous pression est applicable soit à du charbon cokéfiable à 100 % , soit à des mélanges de charbons
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cokéfiables et de coke, avec ou sans addition d'autres matières carbonées, comme le charbon non cokéfiable, les agents de briquetae,e tels que la. poix et le goudron, les agents d'imperméabilisation etc... De cette fagpn un charbon pulvérisé cokéfiable à 100 % a'ant une teneur élevée en produits volatils, peut être traité de façon à donner un produit carbonisé présentant une structure régulière de coke.
Lor qu'on veut obtenir des briquettes dans le même stade que la carbonisation, on obtient cependant en général de meilleurs résultats si l'on emploie un mélange de charbon cokéfiable avec une proportion de coke ou de charbon non cokéfiable. Par exemple un mélange contenant 60 % de charbon cokéfiable et 40 % de coke donne des briquettes très satis- faisantes et très denses.
Bien que l'appareil ci-dessus décrit fournisse des résultats satisfaisants lorsque l'on emploie certains types de mélanges de combustibles, on a constaté que pour d'autres mélanges, et en particulier pour ceux qui contien nent une teneur élevée en constituants volatils, il y avait quelquefois tendance à ce qu'une structure poreuse se développât dans les briquettes, et à ce que, dans certains casâtes briquettes collassent légèrement aux moules, en sorte que le déchargement de la courroie ne se faisait pas régulièrement.
De plus en raison de la durée considé- rable pendant laquelle la face supérieure de la mince couche de combustible sur la courroie etait exposée à la chaleur intense qui rayonnait du tambour avant que la couche vint en contact avec lui, on a constatée en traitant ces mêmes mélanges de combustiblesqu'une crôute durcie tendait à se former sur la face supérieure de la couche,, et cette croute se fracturait lorsqu'elle venait en contact
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de compression avec lé tambour, ce qui donnait à la briquette terminée une apparence rugueuse. Quelquefois des fenteâ apparaissaient dans la briquette après car- bonisation et pendant le refroidissement.
On a constaté qu'il est possible de surmonter ces diverses difficultés dans une carbonisation du type décrit ci-dessus. On peut neutraliser toute espèce de tendance du mélange de combastibles briqueté à coller au moule après carbonisation, en rendant la mince couche de combustible plus compacte par application d'une compression préalable relativement faible immédiatement après qu'elle a été répartie sur la courroie de carbonisation et avant qu'une partie importante de cette couche ait été portée à la tem- pérature de carbonisation. De plus ce collage peut être prévamen chauffant préalablement le moule ou la courroie à une température de l'ordre de la température de carbonisationn, avant de placer la couche de combustible sur la courroie chaude.
On permet ainsi la formation rapide d'une pellicule ,superficielle de combustible carbonisé sur la courroie, cette pellicule étant faible et susceptible de se briser, en sorte que la briquette carbonisée se déchargera ensuite facilement de la courroie.
La formation fâcheuse d'une croute supérieure sur la couche de combustible avant le contact de cette couche avec le tambour est évitée de préférence par l'emploi d'un écran en matière réfractaire convenablement renforcé, cet écram étant disposé de façon à empêcher le rayonnement direct de la chaleur du tambour chaud sur le combustible jusqu'à ce que ce combustible soit en contact immédiat avec le tambour.
Si l'on se réfère aux figures 7 et 8 des dessins, on voit que 100 désigne une cornue fermée revêtue de matière
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réfractaire et présentant des portes 120-120 pour l'ins- pection et la prévention des explosions. Un tambour rotatif 140 en matière résistant à la chaleur ou en un alliage tel que le hybnickel est disposé à l'intérieur de la cornue et présente des côtés inclinés 160 qui font saillie à travers des ouvertures ménagées dans les parois latérales opposées de la cornue, Le tambour est monté de facon à pouvoir tourner, à ses deux bouts, sur des galets 170-170 appropriés et dans des paliers 200-200 portés par des supports 220-220. Une couronne dentée 240 fixée à un bout du tambour, est mise en rotation à partir d'une source d'énergie appropriée par un engrenage 260 en prise avec lui.
Afin de rendre étanche l'intérieur de la cornue et d'empêcher ainsi les fuites de gaz le long des côtés inclinés du tambour, on a fixé à chacune des parois latérales de la cornue, au voisinage des ouvertures par lesquelles passent les bouts du tambour, un anneau creux
280 présentant des raccords d'entrée et,de sortie, de qui permet de faire circuler à l'intérieur de cet anneau un fluide réfrigérant. Aux deux bouts des côtés 160 du tambour se trouvent des prolongements qui forment des plaques 300 dont chacune présente une série de rai- nures annulaires 320-320. A chaque plaque est fixé un collier 340 présentant une garniture résistant aux hautes températures. Un obturateur annulaire 360 présente des surfaces de portée susceptibles de s'appuyer respectivement contre une surface de l'anneau 280 et contre la plaqqe rainurée 300.
L'obturateur est poussé normalement contre ces deux surfaces par un levier de sonnette 380 poussé par un ressort. Les organes annulaires 280 et 360 avec la plaque 330, de chaque côté du tambour, constituent un
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récipient annulaire contenant du Lubrifiant. Des bagues de garniture appropriées 390 sont logées dans les anneaux 280.
Un tuyau d'alimentation en fluide combustible 400, fermé en sonnilieu, s'étend dans l'axe du tambour, et ses deux extrémités sont reliées à une ou plusieurs
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sources de gaz aombustible..Oonaentriquement à ce tuyau se trouve un second tuyau 420 susceptible de recevoir un courant de fluide réfrigérant comme l'eau. Une couche de matière réfractaire 440 enfermée dans une enveloppe de métal résistant à la chaleur, entoure les tuyaux 400-420, ainsi qu'on l'a représenté. Un certain nombre d'ajutages 460 pour le combustible, sont prévus dans le tambour et se dirigent dans l'ensemble vers le bas. l'intérieur du tambour est en communication avec deux carneaux 480-480 par l'intermédiaire des sorties annulaires 500-500 qui . se trouvent aux deux bouts du tambour.
Une courroie transporteuse sans fin flexible, en métal en ou alliage résistant à la chaleur, est désignée par 600. Elle est susceptible d'entourer le tambour 140 et de passer aussi autour d'un rouleau fou 620 placé à l'intérieur de la cornue 100, l'axe du rouleau étant paral- lèle à l'axe du tambour. La surface extérieure du tambour et la surface correspondante de la courroie 600 peuvent être lisses ainsi qu'on l'a montré aux figures 7 et 8, où bien encore elles peuvent être constituées comme dans l'appareil précédent afin de coopérer de façon à briqueter le combustible carbonisé, ainsi que d'ailleurs cela existe aussi en figure 10. L'intérieur du rouleau 620 peut être chauffé si on le désire.
Cela peut être réalisé de la même manière que pour le tambour ou bien encore d'une autre
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manière, par exemple en faisant passer à travers le rouleau les gaz de combustion provenant du tambour. Afin de fournir directement de la chaleur de rayonnement à la face de la courroie 600 qui est opposée au tambour, on a prévu une chambre de chauffage 640 au voisinage du tambour, et cette chambre présente une surface radiante 660 en métal relativement mince et résistant à la chaleur. La surface en question aura par exemple une épaisseur de 6,3 m/m.
Un bruleur G80 dirige sa flamme sur une masse réfractaire 700 qui se trouve à l'intérieur de la chambre 640, les gaz de combustion étant extraits par le carneau 720. Un uyau transversal 730 placé en de:,sous du tambour, présen- te une série d'ajutages de sortie 750 en forme d'éventail et ses extrémités sont en communication avec une source de gaz de combustion chauds, tels que ceux qui sont produits dans le tambour ou dans la chambre de chauffage 640. Ainsi un courant constant de ces gaz balave la surface radiante 660 et sert à débarasser cette surface da earbone et de tous autres résidus qui pourraient gêner la transmission de la chaleur radiante.
Ce courant sert aussi à enlev.r de cette zône les vapeurs de carbonisation aussi vite qu'elles sortent à travers la courroie et avant qu'elles puissent subir un craquage ou subir un autre dommage du fait de leur contact avec la surface radiante à haute température. De l'azote ou d'autres gala neutres ou des gaz légèrement oxydants peuvent être substitués aux gaz de combustion.
Afin d'obtenir le degré voulu de tension de la courroie 600 pendant l'opération et afin d'assurer un changement approprié de direction de cette courroie lorsqu'elle quitte le tambour, on a monté une série de galets chargés 760-760 dans un cadre basculant 700 porté
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par une traverse 790 susceptible de coulisser verti- calement dans des pièces terminales 800-800 présentant des fentes appropriées et disposées à l'intérieur des parois de la cornue.
Pour amenes le combustible à carboniser à la courroie 600 et pour enlever le combustible carbonisé de la cornue, on a prévu un transporteur transversal sans fin 900 à racloirs, ce transporteur étant actionné par une source d'énergie appropriée. Le transporteur possède un brin supérieur et un brin inférieur, et il comporte une série d'organes transversaux ou racloirs 920 maintenus ' à des.intervalles appropriés par des chainons 940 (figure 11) qui se déplacent le long de chemins dans les parois latérales réfractaires 960-960 sur les côtés du transpor- teur. Le brin supérieur du transporteur se déplace dans une auge rainurée 980.
Le combustible solide passe de la trémie 100x (figure 11) sur le brin inférieur du transporteur 900,
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en franchissant la va1v'obtLwationde jaugeage 102.
Le combustible en excès qui n'a pas été déposé sur la courroie 600 pendant le mouvement du transporteur 900 en travers de cette courroie, est déchargé par le trans- porteur en franchissant une valve d'obturation 104 étanche aux gaz. Il peut être ramené à la trémie 100x ou envoyé ailleurs.
Le combustible carbonisé qui a été déposé sur le brin supérieur du transporteur lors de la séparation de la courroie de carbonisation et du tambour, est évacué de la cornue en franchissant la valve d'obturation 106 et est envoyé dans un transporteur ferme qui le conduit à un récipient de refroidissement approprié ou à un four à recuivre (non représentée,
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Un écran 110 (figure 10) en matière réfractaire, et présentant de préférence une partie en métal résistant à la chaleur - partie qui, si on le désire, peut être refroidie par un courant intérieur d'un fluide approprié - est disposé entre le transporteur de chargement et le tambour 140,
afin d'empêcher la transmission de la chaleur rayonnante à la face supérieure de la couche de combustible jusquià ce que celle-ci soit sensiblement en contact avec le tambour chaud,
Il y a intérêt à appliquer un degré déterminé de compression préalable à la couche mince de combustible avant qu'elle soit en contact avec le tambour chaud.On peut ainsi donner à cette surface une forme qui corres- pond à celle qui lui est imprimée normalement par le tambour. On peut aussi rendre plus compacte la charge de combustible avant qu'elle ait été soumise à un chauffage superficiel notable. A cet effet on a prévu un presseur 116 qui peut être un rouleau, ou une plaque, ou un dispo- sitif équivalent.
Dans le mode d'exécution représenté ce presseur consiste en un ou plusieurs rouleaux montés sur un arbre tournant 118 qui lesfaite tourner et quir lequel en même temps ils sont susceptibles d'un glissement limité. Chacun des rouleaux peut avoir une surface cannelée, rainurée, ou ayant toute autre configuration de façon à correspondre à la configuration de la surface du tambour..
La rotation do l'arbre est obtenue par une transmission appropriée avec le tambour ou avec une source d'énergie indépendante. La surface extérieure des rouleaux 1160 et la courroie de carbonisation 600 se déplacent sensiblement à la même vitesse.
Les extrémités de l'arbre 118 sont poussées
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élastiquement vers le bas par des dispositifs appropriés tels que les ressorts de tension 120, de façon à appuyer élastiquement les rouleaux 116 avec une pression déterminée à l'avance contre la courroie de carbonisation et contre le combustible qu'elle porte. Des dispositifs quelconques bien connus peuvent être employés pour régler le degré de pression exercé sur l'arbre et les rouleaux par les ressorts 130, et pour faire varier par conséquent la pres- sion exercée sur le combustible de la courroie.
Afin de régler l'épaisseur de la couche de combus- tible qui doit être déposé sur la courroie de carbinisation par le transporteur 900, on a placé à l'intérieur de la cornue, en dessous de la courroie 600 et des galets 116 et en contact avec la courroie, un support 130 réglable verticalement. Une série de galets sont montés sur la face supérieure du support 130 afin de réduire la friction entre la courroie 600 et le support 1300
Une sortie 132 de vapeur et de gaz conduit de la partie supérieure de la cornue aux Scrubbers et aux Conden-
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seurs habituels .
Suivant le mode d'exécution représenté en figure 9, le mélange combustible à carboniser est déposé par le brin inférieur du transporteur 900 dans une trémie allongée 140 d'où il s'écoule continuellement à travers la valve d'obturation et de jaugeage 142, et tombe par gravité sur la courroie de carbonisation 600 approximativement au point où colle vient en contact avec le tambour chaud. Un galet ou dispositif analogue 144, actionné sensiblement à la même vitesse que la courroie 600, assure la constance du point de contact du tambour avec la courroie et sert à augmenter la opacité du combustible lorsqu'il touche le tambour.
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Un organe 910 du genre d'une auge coopère avec la courroie 600 pour amener le combustible ou lesbri- quettes carbones du tambour au brin supérieur du transporteur 900.Dans ce mode d'exécution le temps qui s'écoule entre l'arrivée du combustible sur la courroie et son passage en contact de compression avec le tambour chaud,est si bref que l'écran et le presseur, tels qu'ils ont été représentés en figure
7, ne sont pas nécessaires. Une chambre de chauffage 640 présentant.. une surface radiante 660 a été aussi prévue. Le conduit 146 évacue les vapeurs de carbonisa- tion de la cornue et le conduit 148 évacue les gaz de combustion de la chanbre G40. Le tambour est chauffé de la manière qui a été décrite à propos de la variante des figures 7 et 8.
La paroi réfractaire 960 de l'en- veloppe du dispositif d'alimentation en combustible voisin de la courroie de carbonisation, a été taillée ou biseautée suffisamment pour permettre un échappement facile au-delà de ce point des vapeurs et des gaz de carbonisation qui se sont formés immédiatement au point de contact du combustible avec le tambour à haute tempé¯ rature; de cette facon ces gaz s'échappent avant d'avoir subi un craquage ou un autre dommage par la chaleur qui provient du tambour.
Les vapeurs et les gaz qui se sont formés pendant la carbonisation des charbons et des mélanges de combus- tibles ayant une teneur relativement grande en matières volatiles sont soumis aux opérations habituelles de puri¯ fixation et de condensation et peuvent être enmagasinées.
On peut aussi les bruler pour fournir la chalaar de car- bonisation nécessaire au procédé. Dans certains cas les
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vapeurs de carbonisation à l'intérieur de la cornue peuvent être diluées par des gaz chauds tels que ceux qui proviennent de la combustion à l'intérieur du tambour; ceci permet de réduire les propriétés plas- tiques du combustible et de favoriser la carbonisation.
De l'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène peuvent être introduits dans la chambre de carbonisation avec ou sans ga de combustion, afin de fournir directement de la'chaleur additionnelle au mélange de combustible qui est carbonisé.
Dans le type d'opération oú le mélange carbonisé consiéte en un charbon très volatil à 35 à 50 %, la quantité de gaz et de goudron formés est à peu près juste suffisante pour fournir la chaleur nécessaire au processus de carbonisation. On peut faire circuler en totalité ou en partie à travers l'installation les gaz obtenus par la combustion de ce combustible. Le mélange final de gaz de combustion et de vapeurs de carbonisation qui quittera le four de carbonisation sera juste assez combustible pour que ce mélange chauf- fant puisse être utilisé à fournir la chaleur nécessaire au processus de carbonisation.
Dans ces conditions des charbons de faible valeur peuvent être carbonisés pour obtenir un produit de haute valeur. Aucune installation de condensation de purification, aucune installation auxiliaire ne seront nécessaires, parce que les gaz de carbonisation formés seront directement ramenés à l'installation pour fournir la chaleur nécessaire à la carbonisation. Les gaz de combustion présenteront un léger effet oxydant qui tendra à réduire la plasticité du 'mélange de coèbustible et retardera ainsi la tendance
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du mélange à coller aux cellules de la courroie de carbonisation.
Cette tendance au collage pourra aussi être retardée par un chauffage préalable de la courroie avant de placer le mélange sur elle; par exemple en lui appliquant de la chaleur lorsqu'elle passe autour du rouleau fou chauffé (voir figure 7). D'autres moyens d'appliquer de la chaleur à la courroie avant que la charge de combustible soit placée sur elle peuvent être substituées au chauffage indirect de cette courroie par la rouleau fou ainsi que le reconnaît très facilement le spécialiste. Des briquettes de combustible très satis- faisantes et sans fumée ont été préparées dans l'appareil dos figures 7 à 11 en traitant un mélange de combustible contenant 60 % de poussier d'anthracite et 20 % de poix de Skelly (poix de pétrole ayant un point de fusion aux environs de 117 )., le tout broyé de façon à passer au tamis de 20 mailles.
Le mélange de combustible fut chauffé préalablement dans un récipient à 337 bpuis fut placé chaud en couches minces de 32 m/m d'épaisseur sur la courroie de briquetage et de carbonisation. Cette couche de combustible but alors comprimée jusqu'à 25 m/m d'épaisseur et sa face supérieure fut traitée par un rouleau presseur du type décrit ci-dessus. On fit alors passer la courroie de carbonisation contenant le combustible entre doux surfaces est dont les températures étaient au voisinage de 770 . La carbonisation fut poursuivie environ pendant 10 minutes au moyen de cette chaleur appliquée à la fois à la face supérieure et à la face inférieure de la couche $après quoi les briquettes furent déchargées et refroidies.
On obtint les résultats analogues en traitant un mélange contenant 60% d'un coke de pétrole (produit par
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la distillation sous pression de l'huile de pétrole) qui avait reçu un chauffage préalable à 777 ; 30 % du même coke de pétrole, mais sans traitement préalable; et 20% de poix de Skelly, le tout broyé de façon à passer au tamis à 10 mailles. Aptes avoir chauffé préalablement le mélange à 340 , on le placat en couche mince de 38 m/m d'épaisseur sur la courroie de briquietage. On fit alors passer cette couche sous le rouleau presseur, et elle fut réduite à 29 m/m d'épaisseur sous une pression de 0,70'kiloga par c/m2.
La couche ainsi obtenue fût alors mise en contact avec deux surfaces chauffées à haute tem¯ pérature maintenues à 7800 en moyenne., pendant 10 minutes, sous une pression très faible de 2,4 kilogs par m2. Le combustible ayant subi la compression préalable fût soumis à un réchauffage préalable pendant une minute au moyen de la chaleur rayonnante du tambour, avant de venir en contact avec lui. Des pressions préalables de 0,07 kilogs à 7 kilogs par c/m2 sur le mélange de combus- tible brut peuvent être utilisées avec de bons résultats.
Par exemple des pressions préalables de 1,75 kilogs par c/m2 conviendront lorsqu'on briquettera et qu'on carboni- sera des résidus de distillation sous pression., tandis que l'on pourra employer trois à 7 kilogs par o/m2 pour des charbons à haute teneur volatile, dans les mêmes conditions,
La variante qui a été représenté en figure 9 est spécialement destinée à traiter des mélanges de combustibles chauffés préalablement qui sont voisins de la température de carbonisation lorsqu'ils pénètrent dans la cornue.L'emploi d'un combustible chauffé préala- blement est préférable, mais non pas essentiel, et l'on
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a carbonisé d'une manière satisfaisante, conformément à la présente invention des mélanges froids de combustible.
On a utilisé a cet effet des températures allant de 500 à 1000 et on a obtenu de bonnes briquettes sans fumée en un temps aussi court que trois minutes d'exposition à la chaleur provenant du tambour. on peut substituer sans s'écarter de l'esprit de la présente invention, aux procédés et aux moyens décrits, d'autres procédés et d'autres moyens pour distribuer uniformément la chaleur sur la surface interne du tambour.
Par exemple on peut introduire du gaz combustible dans le tambour par un bout et enlever les produits de combustion par une sortie axiale prévue à l'autre bout, tandis qu'un tuyau d'air convenablement isolé s'étend dans l'axe du tambour et présente, à des intervalles déterminés, des tuyaux latéraux placés radialement et isolés.au point de vue calorifique. Ces tuyaux s'étendent jusqu'à des points voisins de la surface interne du tambour et permettent d'introduire de l'air secondaire dans ce tambour en une série de points choisis près de la surface cylindrique interne, afin de brûler des portions du gaz en différentes régions tout le long du tambour.
La distribution des gaz chauds le long de la surface interne courbe du tambour peut aussi être améliorée par l'emploi de chicanes en hélice ou de chicanes en matière réfractaire, et l'on peut peut employer tous autres moyens bien connus pour assiurer un trajet maximum le long de la surface du tambour des gaz chauds qui s'écoulent à l'intérieur de ce tambour.
Conformément à la présente invention on peut traiter d'une manière satisfaisante une très grande variété
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de combustibles carbonés 'et de mélanges de combustibles. par exemple on pourra briqueter avec des matières carbonées des minerais destinés à la métallurgie. L'emploi d'une compression préalable est particulièrement avantageux lorsqu'on traite des mélanges de combustibles ayant une teneur relativement élevée en matières volatiles et ayant'une densité relativement faible.
Les briquettes qui en résultent possèdent une structure dense et leur surface externe est relativement exempte de fentes, telles qu'elles se produisent quelquefois par contractions d'une masse dépourvue de compasité pendant la carbonisation ou par l'action du tambour qui est susceptible de briser ' une surface extérieure partiellement carbonisée couvrant des couches de combustible lâches et peu compactes.
Grâce à l'emploi de l'invention qui vient d'être décrite il est possible de mettre en oeuvre un procédé continu pour la carbonisation à basse température du charbon et des matières analogues en couches minces cony tinues ou discontinues, ce procédé combinant une grande vitesse'de passage avec un rendement satisfaisant en coke de haute valeur présentant une structure cellulaire uni- forme, soit informe soit briqueter. En même temps le procédé fournit un goudron de haute valeur provenant de la distillation à basse température,et un gaz de houille ayant une valeur calorifique relativement élevée.Le prix de revient de la construction, si l'on considère le rendement, parait être notablement inférieur à celui des appareils habituels de carbonisation utilisés précé- demment.
Diverses modifications peuvent être apportées à l'invention.