BE373935A - Combustible, spécialement pour foyers à combustible pulvérisé et moteurs consistant en charbon, lignite, tourbe, coke ou autres combustibles. - Google Patents

Description

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  " Combustible, spécialement pour foyers à combustible pulvérisé et moteurs consistant en charbon, lignite, tourbe, coke ou au- tres combustibles ". 



   L'invention se réfère à un combustible convenant spéciale- ment pour les foyers à pulvérisé et les moteurs et consistant en charbon, lignite, tourbe, coke et autres combustibles. Elle consiste à traiter le charbon grossièrement broyé par une matiè- re liquide ou une matière gazeuse, en vue de résoudre ce problè- me particulièrement important pour les foyers à pulvérisé et les moteurs, à savoir le problème de maintenir les cendres provenant de la combustion du combustible peu ou pas frittées, c'est-à- dire sèches et à les évacuer à l'état de poussière cendreuse non 

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 coagulée. L'invention comporte de plus le dispositif permettant de réaliser ce traitement en une passe opératoire très économique. 



   Quand on veut se servir de diverses variétés de combustibles en poudre, (charbon, lignite, tourbe, coke, charbon de bois, sciure de bois et cokes de toute espèce), dans des moteurs à combustion interne, les matières minérales qui se trouvent tou- jours dans le charbon empêchent notamment la sûreté de marche, quand les particules résiduaires minérales fines de la poussière de charbon s'agglomèrent pendant la combustion pour former des morceaux de scorie d'assez grandes dimensions, en d'autres ter- mes quand elles se coagulent et adhèrent aux parois de la cham- bre de combustion.

   Ces morceaux de scorie ne peuvent se former dans le moteur ou dans le foyer que quand les particules cendreu- ses, lors de leur combustion dans le foyer, deviennent pâteuses, frittantes et agglutinantes: uand leur température de coagula- tion ou de frittage est moins élevée que la température de com- bustion dans le cylindre ou dans le foyer. Quand, notamment, les particules de charbon brûlent dans le foyer, elles se tou- chant ou se heurtent des milliers de fois; elles touchent éga- lement les parois environnantes du foyer ou les parois du pis- ton et du cylindre, ou encore, dans le cas des turbines, elles entrent en contact avec les parois de la chambre de combustion et avec les aubes.

   On peut mettre à profit ces chocs inévitables pour réduire et pulvériser les grains résiduaires de cendres,   à   condition que l'on fasse en sorte que ces grains résiduaires ne deviennent pas pâteux et agglutinants à la surface, à la tempé- rature opératoire :ce n'est que dans ce cas qu'ils adhèrent les uns aux autres et aux parois. 



   Conformément à l'invention, on obtient ce résultat en   rai-   tant le   combustible   par un acide, en lavant ensuite pour élimi- ner les constituants salins, alcalins, entièrement ou partielle- ment, qui fondent à basse température (par exemple sels de   sodium   

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 ou de potassium) et en rendant difficilement fusible le reliquat de ces constituants, le cas échéant, même avec addition de pro- duits chimiques, avant l'introduction du combustible dans la chambre de combustion ou encore seulement lors de cette introduo- tion, de manière à empêcher des constituants cendreux oxydés (silice, alumine, par exemple) dont la température d'agglutina- tion est supérieure à la température maximum du processus de com- bustion, lors de la combustion,

   de coller et de s'agglomérer par suite de contact avec des constituants fondus, salins,(alcalins); ou recouvrement par ceux-ci; ces constituants restent au contrai- re en suspension à l'état de fine poussière cendreuse et peuvent être éliminés avec les gaz résiduaires ou gaz d'échappement.Dans des conditions favorables, le traitement par l'acide peut être remplacé par un simple traitement par l'eau ou par la vapeur. 



   Comme souvent, il n'est pas économique d'éliminer préalable- ment toutes les matières minérales de la poussière de charbon primitive, on se borne à libérer le charbon, en tout ou en par- tie , uniquement des matières accessoires, qui réduisent la tem- pérature de coagulation, à laquelle les grains de cendres   devien-   nent collants, en dessous de la température de marche.

   En l'oc- currence ce sont principalement les sels alcalins fondant à bas- se température, par exemple les sels de sodium et de potassium, tandis que les constituants oxydés des cendres, tels que alumi- ne, silice, magnésie, chaux, etc., appartiennent, ainsi que l'on sait au groupe des constituants résistant à l'action du feu., constituants qui possèdent les points de fusion les plus élevés donc ne se trouvent pas encore à leur limite de coagulation à la température du foyer ou des moteurs.

   Ces constituants oxydés des cendres se recouvrent, suivant les constatations de l'inventeur,   à   la température opératoire et en présence des matières salines des cendres, d'un vernis superficiel ou d'un fondant qui rend collants les grains des cendres résiduaires ou qui provoque leur agglomération et les fait coller aux parois des réservoirs et en 

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 forme des gâteaux de scories de plus en plus grands, tandis que pendant la période de l'allumage et de la combustion elles se heurtent des milliers de fois et viennent heurter les parois et buter contre celles-ci. 



   La présente invention repose sur les constataiong précitées et consiste à éliminer ce vernis des cendres minérales ou à les transformer en matières qui leur enlèvent cette propriété nuisi- ble de ramollir les matières oxydées   à   la température opératoire. 



  On peut arriver à ce résultat, par exemple, en transformant en sels difficilement fusibles (par exemple en sulfates) ou en ma- tières difficilement fusibles la poudre combustible, par l'eau, la vapeur, l'eau acidulée ou les acides (acide sulfurique, acide chlorhydrique, acide nitrique, acide phosphorique ou leurs vapeurs ou mélanges de ces acides ou d'acides analogues, acide sulfureux ou acide nitreux; etc) à un état quelconque (liquide ou gazeux). 



  Par ce traitement, toute une série de matières minérales renfer- mées dans le charbon, telles que sulfure de calcium, sulfure de fer, combinaisons oxygénées du fer avec la silice, et le calcium, qui originairement ne sont pas solubles dans l'eau, sont dissou- tes et transformées en sels que l'on êlimine par lavage   à   l'aide de produits chimiques convenant spécialement pour ce genre de cen- dres en particulier, soit encore par l'eau seule. 



   On peut employer avantageusement les eaux résiduaires chau- des et les gaz résiduaires des moteurs à charbon pulvérisé pour appuyer ces transformations chimiques. car celles-ci marchent plus rapidement à chaud et on peut de la sorte économiser une partie des acides que l'on doit ajouter. 



   Le lavage ne peut pas toujours être poussé à fond. Ceci d'aU- leurs n'est pas toujours nécessaire, si l'on prend soin de trans- former en sels difficilement fusibles, les sels qui initialement fondent à basse température. Alors les matières additionnelles qui servent   au.traitement   préliminaire peuvent rester, en tout ou 

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 partie dans le charbon ou encore n'être ajoutées que lors de l'in- troduction du charbon dans le foyer, de sorte que la transforma- tion en matières difficilement fusibles se fait dans ce dernier. 



   Il est particulièrement avantageux de procéder au travail du broyage principal de la poudre combustible avant l'attaque sélective; à cet effet, on réduit le charbon qui doit   être   amé- lioré dans des broyeurs ou concasseurs des dimensions allant de 1/100 de mm. à 1 mm. de grosseur de grain ; on ne va donc pas jusqu'à la plus grande finesse possible. On élimine le fer qui provient des broyeurs et se trouve dans la poudre pulvérisée plus tard lors de l'attaque séleptive. 



   La figure 1 montre à titre d'exemple le processus du trai- tement. Le charbon broyé en gros grains est mélangé en "a:" à de l'acide minéral dilué de préférence de l'acide sulfurique,de l'a- cide sulfureux, de l'acide nitreux, de l'acide phosphorique, de l'acide chlorhydrique, de l'acide nitrique,   etc...   ou des mélan- ges de ces acides ou encore de leurs vapeurs pour en former un magma humide mais non encore boueux.

   A cet effet, les acides peuvent être agités avec de l'eau chaude qui a servi à la réfri- gération du moteur au. avec l'eau de réfrigération desparois de la chambre de combustion des foyers à pulvérisé et on peut les pulvériser lors de la sortie du produit broyé, sur ce dernier, par exemple lors de   .Sa   sortie du broyeur, de sorte que les aci- des ne peuvent entrer en contact avec les parois des appareils, généralement en fonte, et de préférence pourvus d'un revêtement qu'après avoir été mélangés avec le charbon, c'est-à-dire qu'a- près avoir été neutralisés en partie par les matières basiques des cendres, susceptibles d'être attaquées. Ou encore, ainsi que le montre la figure , on peut introduire le charbon par "r" dans l'acide qui circule. 



   On garnit alors les parois susceptibles d'être attaquées, avantageusement à l'endroit   où   elles sont susceptibles d'entrer 

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 en contact avec l'acide non/encore neutralisé chargé d'opérer la décomposition, de matières appropriées anti-acides; dans le cas de traitement de lignite, on les garnira donc de lignite et dans le cas de charbon, de charbon, etc... Ces parois seront par exem- ple revêtues de charbon à l'état de briquettes pour la fabrica- tion desquelles on se sert d'asphalte comme liant (fig.2) ou en- core on tasse du charbon sur les parois avec addition de matiè- res agglutinantes appropriées. L'attaque des parois en fer des réservoirs peut aussi être combattue efficacement par addition de chaux au cours du traitement.

   Le mélange arrive dans le dis- positif d'alimentation c ce qui permet à l'acide d'agir sur le charbon. A l'extrémité du premier bac mélangeur b le mélange est transporté par une courroie c ce qui permet   à   l'acide de refluer pour la plus grande part dans le réservoir b. Le charbon dégrin- gole sur le plan incliné e pour arriver dans la cuve de séparation f. 



   Après le premier travail de dissociation, l'acide usagé re- vient du   réservoir b   dans une cuve ± pourvue d'un dispositif d'agitation h. Si l'on se sert comme acide d'acide chlorhydrique par exemple, on ajoute également de la chaux en d dans la cuve g, De la sorte, le/chlore de l'acide chlorhydrique se combine au calcium de la chaux pour former du chlorure de calcium qui n'at- taque pour ainsi dire que les parois en fer des   réservoirs   tan- dis que l'hydrogène libéré forme de l'eau avec l'oxygène de la chaux. La solution de chlorure calcique faiblement acide ainsi formée (poids spécifique environ 1,4) est conduite en ! et on sten sert pour traiter subséquemment le charbon.

   Le réservoir f est disposé de manière que les pierres tombent vers le bas ét puissent être éliminées par un registre double s,s' tandis que le charbon épuré monte et est enlevé par une courroie transpor-   teuse i   tandis que le liquide de séparation peut refluer pour la plus grande partie dans le   réservoir f   par les nochères incli- nées q, 

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Le registre double permet d'évacuer les pierres avec le mi- nimum de perte de liquide . 



   Le charbon évacué et qui est encore imbibé de liquide arri- ve sur un plan   incliné   et est dégraissé de la solution saline par des ajutages à eau m. Le charbon et l'eau de lavage arrivent dans un troisième réservoir n. Un dispositif à   reflux ±   permet d'enlever au charbon qui flotte en haut l'eau de lavage et de le conduire dans des chambres de séchage. L'eau de lavage dans la- quelle se trouvent encore des restants de chlorure calcique est conduite dans le resebvoir f par la partie n inférieure du ré- servoir, en vue de concentration et de réutilisation. 



   D'une façon générale, il est recommandé de faire agir des gaz d'échappement du moteur à pulvérisé ou les gaz résiduaires du foyer, avant le lavage subséquent, après que l'acide ajouté a effectué son attaque, directement, avec agitation ou brassage dans des tambours tubulaires   inclinés   sur la matière acide , Les gaz de l'espèce contiennent généralement des matières miné- rales qui, par suite du processus de combustion précédent, ont acquis la propriété de fixer les résidus acides se trouvant dans le mélange. Ce dernier attaque alors généralement moins fortement les réservoirs de lavage, généralement en fer, et les eaux rési- duaires provenant du lavage peuvent être évacuées avec moins de danger à la rivière. 



   Par suite des manipulations de brassage multiples du char- bon fin, dans les fentes étroites duquel l'acide chaud pénètre et desquelles il élimine les matières minérales, le charbon at- teint une plus grande finesse. 



   Pour le séchage on se servira de préférence d'appareils sé- cheurs à plateaux et installations de séchage analogues dans lesquelles le charbon est traité en couches aussi minces que pos- sibles, sur des surfaces chauffées, par des bras centrifuges ou agitateurs. Par suite de l'évaporation de l'eau qui pénètre 

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 / encore dans les fins interstices et les fines fentes, même quand on a affaire aux particules de charbon les plus fines, et par suite du travail de battage et de friction unilatérale, appuyé par le battage et le brassage pendant le séchage de la poudre qui a été attaquée à l'état humide, le charbon subit une nouvel- le diminution de dimensions sans que, par suite de cette absence de friction bilatérale qui se produit dans les broyeurs annulai- res et à boulets,

   il y ait une nouvelle introduction de poussiè- re de fer dans la poudre de charbon. 



   L'eau qui s'évapore produit   à   l'intérieur de la couche de poussière de charbon une poussée   ascentionnelle   considérable qui n'entraîne, précisément, avec elle que les plus fines particules de charbon, à condition, ainsi qu'on pourra l'établir facilement par des essais, on règle la force du ventilateur aspirant sur la finesse de poussière de charbon que l'on désire obtenir. Ce ven- tilateur aspirant a cet effet d'enlever uniquement en présente de la vapeur produite par le séchage les plus fines particules de charbon et de laisser les particules les plus grosses dans l'appareil combiné de séchage et de broyage.

   On peut aussi mélan- ger de l'air d'appoint chaud au brouillard/de poussière de charbom brassé au-dessus des surfaces de chauffe pour appuyer l'effet aspirant du ventilateur, ou encore dans une cheminée naturelle. 



  Le brouillard de poussière de charbon qui s'échappe est précipité dans des cyclones ou de préférence dans des chambres à plaques, tissus métalliques, fils métalliques ou pointes chargés élactri- quement. Quant aux vapeurs d'eaux, elles s'échappent. 



   Quand on a   affaire   à des particules cendreuses particulière- ment difficiles à attaquer, il convient de brasser pendant plus longtemps le mélange de charbon et d'acide et d'opérer ce mélan- ge avantageusement dans les tambours dont il a été question plus haut, tambours qui peuvent être chauffés dans des réservoirs (pots d'échappement, etc...) par les gaz résiduaires chauds du moteur, par exemple extérieurement. On peut aussi faire passer 

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 les gaz résiduaires à l'intérieur du tambour et soumettre le mé- lange au contact direct des gaz chauds. A chaud, la réaction des mélanges acides avec les matières minérales se ait plus rapide- ment et plus à fond. 



   Pour certaines variétés de charbon, on peut, suivant la na- ture des matières minérales auxquelles on a affaire, arriver à un autre résultat favorable en mélangeant le mélange encore chaud intimement avec de l'air et en rendant ainsi, par transformation chimique, diverses matières moins nuisibles pour la marche du mo- teur au pulvérisé ou pour la combustion dans des foyers à pulvé- risé ou, plus tard, plus facilement solubles dans l'eau de lavage. 



   On peut aussi utiliser la chaleur résiduaire renfermée dans les gaz d'échappement ou de chauffage ou l'eau chaude qui a servi   à   la réfrigération du moteur, avantageusement pour laver et sécher le charbon traité. 



   Le lavage du charbon attaqué sélectivement peut aussi se fai- re avantageusement dans des appareils de décantation, des tables de classement ou des appareils de flottage, de la manière usuelle bien connue; le charbon devient ainsi en même temps plus pauvre, en cendres et dans ces appareils on n'évacue que les générateurs de cendres et de scories qui demanderaient pour se dissoudre chi- miquement des produits chimiques de valeur ou trop de broyage pour assurer l'attaque efficace des produits chargés de l'attaque. 



   Le procédé d'amélioration ci-dessus décrit permet d'éviter, à condition qu'on l'adapte adéquatement à la composition des ma- tières minérales du charbon, auxquelles on   à   affaire, en diminuant la quantité de celles-ci et en éliminant sélectivement les consti- tuants minéraux pour réduire le frittage (par exemple soude, sels de potassium, oxydes de fer,   etc..)   d'éviter que les cendres ne se mettent à fondre même à basse température de flamme et que les en matières cendreuses, en entrant en contact ou se heurtant, ne se coagulent ; au contraire, leurs multiples   rencontres   ont pour con- séquence que les grains de cendres résiduaires, en se heurtant 

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 réciproquement ou en heurtant les parois de la chambre de com- bustion, diminuent de dimension ;

   qu'ils deviennent donc plus petits que les dimensions normalement admises pour le grain de cendres résiduaires, qui se forme à partir du grain de charbon, lors de la combustion. Ces grains de cendres résiduaires restent sous forme de fines poussières cendreuses en suspension dans le cylindre ou dans le foyer et on peut les évacuer facilement avec les gaz d'échappement ou par la cheminée.

Claims (1)

1. R E V E N D I C A T I O N S . - 1./ Combustible spécialement pour foyers au pulvérisé et pour moteurs à combustion interne consistant en charbon, lignite, tourbe, coke ou autres combustibles, caractérisé par le fait que la poussière combustible est débarrassée , par traitement à l'eau ou à l'acide et lavage subséquent, des sels alcalins qui fondent à basse température (par exemple sels de sodium et de potassium), en tout ou en partie, et par le fait que, éventuellement, le re- liquat de ces constituants lui-même est rendu difficilement fusi- ble par addition de produits chimiques, avant l'introduction de la poudre combustible dans la chambre de combustion, ou marne seu- lement au moment de cette introduction, de manière que les con- stituants cendreux oxydés de la poussière (par exemple silice, alumine, etc..)

   dont la température de coagulation dépasse la températuremaximum du processus de la.combustion, soient mis dans l'impossibilité, lors de la combustion, d'adhérer ou de s'ag- glomérer par suite de contact avec les constituants alcalins à l'état de fusion ou d'être recouverts par ceux-ci, et restent au contraire en suspension à l'état de poussière cendreuse fine sus- ceptible d'être évacuée avec les gaz d'échappement.

   2./ Procédé de préparation de combusti-ble pour foyers au pulvérisé et moteurs conformément à la revendication 1, caracté- risé par le fait que l'opération du broyage principal de la pou- dre combustible se fait avant l'attaque sélective, de sorte que <Desc/Clms Page number 11> les particules de fer des installations de broyage en fer qui sont entraînées dans la poudre broyée sont éliminées lors de l'at -taque sélective tandis que le brayage fin définitif se fait a- vantageusement par brassage et agitation pendant le séchage de la poudre humide qui a été attaquée et lavée.

   3./ Procédé pour la préparation de combustible conformément à la revendication 2, caractérisé par le fait que la poudre qui a été attaquée sélectivement est soumise, lors du séchage, à un vannage par les vapeurs formées dans la masse, ces vapeurs, le cas échéant additionnées d'air transporteur n'entraînant jamais, grâce à un courant d'aspiration réglé de façon adéquate que des particules de poudre amenées à la finesse voulue, hors du com- partiment sécheur, particules qui peuvent être ensuite précipi- tées d'une façon quelconque.

   4./ Procédé pour la préparation de combustible conformément aux revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'attaque, le lavage et le séohage de la poudre combustible se font aveo chauffage des installations par la ohaleur résiduaire du moteur à combustible pulvérisé ou du foyer.

   5./ Procédé pour la préparation de combustible conformément aux revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la poudre combustible qui a été attaquée sélectivement passe, lors de la neutralisation finale et du lavage final, dans des appareils de décantation, des tables de décantation ou des appareils de flot- tage de conception connue, dans lesquels sont seuls éliminés les générateurs de cendres et de scories qui exigeraient l'emploi de produits chimiques coûteux pour se dissoudre chimiquement ou un broyage trop long pour assurer aux produits dissociants une attaque suffisante .

   6./ Appareil pour la préparation de combustible conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que ses parois sont revêtues de charbon destiné à protéger lesparois métalliques <Desc/Clms Page number 12> de l'action de l'acide non encoreneutralisé, charbon du type traité dans l'appareil et qui est employé sous forme de briquet- tes préparées en se servant d'asphalte comme liant ou qui est tassé à l'aide d'un agglutinant ou produit analogue .