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"Four pour la carbonisation à oasse température de tous combustibles!'
Le brevet principal n 335318 du 12 juillet1926 et la première addition n 9.859 du 4 février 1929,pour "procédé et appareils de carbonisation à basse température de tous combustibles,mais surtout des poussiers agglutinant s",visent plus particulièrement la faorica- tion, à l'aide notamment des poussiers de combustibles bitumineux, même fortement agglutinants, de semi-cokes sous ferme granulaire ou pulvérulente à volonté,avec récupération de sous-produits liquides et gazeux.
Il
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se caractérise principaiement en ce que le combustible à traiter est 6.'abord soumis à un préchauffage à une tempéra- ture appmpriée, puis oxydé partiellement dans la porportion voulue, enfin soumis à la carbonisation à basse température.
L'invention, objet du brevet précité, s'étend en outre notamment à tous les appareils et moyens pour la mise en oeuvre du procédé et plus particulièrement à un appareil constitué par la combinaison d'un four de préchauffage, d'un appareil oxydeur et d'un four de carbonisation, disposés pour être successivement traversés par le combustible à traiter, aveo l'application nouvelle au dit appareil de fours tour- nants,
La présente invention se rapporte aux appareils pour la mise en oeuvre de ce procédé et se caractérise prin- cipalement par les points suivants applicables .séparément ou en toutes combinaisons :
a) le tube oxydeur est prévu à l'intérieur du four supérieur de préchauffage dont il est solidaire,qui lui transmet son mouvement de rotation, le sens de circulation de l'air oxydant étant inverse de celui de la matière traitée en vue d'obtenir une oxydation progressive et aussi poussée que cela est nécessaire.. b) un dispositif de récupération des poussières conte- nues dans l'air ayant joué son rôle oxydant est réalisé à la sortie de ce dernier du four supérieur, les poussières reçues dans un cyclone prévu à cet effet étant rappelées,. vers la vis d'alimentation du four inférieur..
@ c) des clapets équilibrés sont prévus, d'une part, dans la goulotte d'amenée de la matière traitée vers la vis d'a- limentation du four inférieur, d'autre part à la partie inférieure du cyclone recevant les poussières contenues dans l'air ayant joué son rôle oxydant.
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Ce dispositif de clapets a pour effet, tout en laissant passer le charbon, d'empêcher autant que possible le gaz et les vapeurs de goudron se trouvant accidentellement en pression dans le four inférieur de refluer d'une part dans le four inférieur de refluer d'une par% dane la -four supé- rieur de préchauffage et d'autre part dans le cyclone pré- cité. d,) des moyens sont prévus pour éliminer du circuit,à sa sortie du four de préchauffage, le charbon qui, au cours du démarrage par exemple et du fait d'une température in- suffisante, ne présente pas l'état d'oxydation recherché pour passer sans inoonvénient dans le four de carbonisation.
e) des dispositifs sont prévus pour la oaptation des eaux qui proviennent de la condensation des vapeurs contenues dans l'air ayant servi à l'oxydation du combustible, cette condensation s'effectuant notamment dans la colonne de jono- tion entre le cyclone où se déposent les poussières et le ventilateur qui provoque l'appel d'air. f) l'évacuation de la matière traitée, après sa sortie du four inférieur. est réalisée par un distributeur mis auto- matiquement en mouvement pour une charge déterminée, en vue de constituer un dispositif d'étanchéité de façon à éviter l'accés de ltair extérieur au four inférieur mis en légère? dépression pour l'extraction des gaz et vapeurs goudronneuses.
g) la tubulure d'évacuation des gaz sortant du four inférieur débouche dans un cyclone séparateur de poussières, lesquelles s'accumulent sur un obturateur équilibré consti- tuant le fond de ce cyolone. Cet obturateur est actionné automatiquement pour une charge déterminée. et permet l'é- vacuation des poussières de préférence vers le distributeur d'évacuation de la matière traitée tout en assurant l'étan- chéité entre le cyclone et l'air extérieur.
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h) des dispositifs de nettoyage, actionnée automatique- ment ou manuellement, sont prévus, d'une, part, dans le cyclone séparateur des poussières évacuées avec les gaz 'et vapeurs sortant du four inférieur ainsi que dans la tubulure d'arri- vée à ce cyclone et, d'autre partdans la colonne montante prévue au-dessus du dit cyclone, où s'engagent le gaz et les vapeurs dépoussiérés, et la tubulure les conduisant au barillet. i) la tubulure d'amenée des gaz et vapeurs dépoussières au barillet comporte un injeoteur d'eau qui provoque une condensation intense dans la dite tubulure. j) les galets porteurs sont montés sur chariot de façon à permettre, par leur rapprochement ou leur écatrement, la diminution ou l'augmentation de la pente des fours.
k) les différents organes cinématiques de l'appareil et notamment le mouvement de rotation des fours, le distributeur d'alimentation du four supérieur de préchauffage, le mécanis- me d'alimentation du four inférieur de carbonisation et le distributeur d'évacuation automatique du semi-cocke sont actionnés par la même source motrice.
Les changements et perfectionnements objet de la présente invention peuvent donner lieu à de nombreuses formes de réalisation toutes comprises dans le cadre de cette dernière.
L'une de ces formes de réalisation est illustrée, à titre d'exemple seulement, par le dessin annexé dans lequel :
La figure 1 représente une coupe; longitudinale d'ensemble
La figure 2 représente une coupe transversale suivant II-II de la figure 1,
La figure 3 est une vue de profil, côté amont,
La figure 4 est une vue de profil côté aval,
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L'appareil représenté comprend notamment deux tubes de préférence cylindriques 1 et 2, superposés dans une même enceinte de chauffage 3.
Le tube supérieur 1, suivant un mode d'exécution indiciué dans le brevet princi- pal, enveloppe le tube oxydeur 21 à section polygonale disposé ooaxialement au précèdent dont il est solidaire, le tube 21 et le four 1 étant ainsi animés du même mouve- ment de rotation. Cette disposition est adoptée d'une part pour améliorer le bilan thermique de l'organe oxydeur 21, en évitant les pertes de chaleur, et d'autre part pour simplifier le mécanisme d'ensemble.
Les tubes 1 et 2 sont respectivement destinés au préchauffage du combustible et à la carbonisation à basse température, cette dernière opération étant précédée de l'oxydation partielle effectuée dans le tube 21.
Le fonctionnement de l'appareil est rappelé briè- vement ci-après:
Le poussier de charbon emmagasiné dans la trémie 29 est envoyé suivant un débit constant mais réglable, par l'intermédiaire d'un distributeur d'alimentation 16, dans l'espace annulaire du four supérieur 1 dans lequel, grâce à la pente prévue et au mouvement de rotation de celui-ci, il progresse en s'échauffant jusqu'à la température de 350 environ (soit, pour plus de précision, jusqu'à, une tempéra- ture légèrement inférieure à la température de fusion du charbon). lorsqu'il'arrive à l'extrémité aval de ce four supérieur.
Des palettes radiales 22, solidaires du four et participant par conséquent à sa rotation, permettent le passage du poussier de l'espace annulaire dans le tube axial oxydeur 21. Ce tube de section polygonale solidaire également du four supérieur, comme indiqué, est muni inté-
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rieurement d'ailettes 37 orientées de telle sorte que, grâce au mouvement de rotation, le poussier de charbon progresse de l'aval vers l'amont suivant le sens de la fléche 30. Arrivé à l'extrémité amont, il tombe dans la goulotte 32 par l'intermédiaire des trois manches 31 (figure 2).
Pendant tout ce parcours, le poussier de charbon est soumis à Inaction oxydante d'un courant d'air créé par l'appel d'un ventilateur 19c et suivant le trajet ci-après; pénétrant dans le four à la partie amont par les orifices ménagés 33, l'air entre dans le tube oxydeur par les man- ches 31, suit la direction de la flèche 34, passe à l'ex- trémité aval dans l'espace annulaire dans lequel il suit la direction de la flèche 30, gagne par le tube 35 un cyclone 36 où les poussières entraînées se séparent et arrive au ventilateur 19c qui le rejette dans l'atmosphère, Grâce au brassage énergique du charbon, par suite de la rotation du four et de la présence des palettes 37 du tube oxydeur, le contact de l'air et du poussier chaud est parfaitement assuré et l'effet d'oxydation rechercheest obtenu.
Celui-ci a pour résultat de diminuer le pouvoir agglutinant du charbon dans la proportion voulue pour que son passage dans le four inférieur, où doit se réaliser la carbonisation, ne donne pas lieu aux graves inconvénients, de la prise en masse du charbon en fusion. Cette prise en masse constitue en effet l'un des plus graves écuelle de la carbonisation à basse température des charbons bitumineux dans les fours continus de ce genre.
Cette oxydation est du reste réglable par la quan- tité d'air mise en jeu au registre 38 qui précède le ven- tilateur 19c.
Le poussier oxydé. ayant perdu de ce fait la
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propriété de fondre et de prendre en masse, tombe dans la goulotte 32 fermée à sa base par un clapet équilibré 39; les poussières du cyclone 36 s'accumulent de même sur un clapet semblable 40. Ces clapets s'ouvrent sous la charge et donnent accès au poussier dans la vis sans fin 20; ils empêchent, le cas échéant, le gaz et les vapeurs de goudron, se trouvant accidentellement en pression dans le four infé- rieur, de refluer dans le four supérieur, d'unepart, et dans le cyclone 36 d'autre part.
La vis sans fin 20 pénètre dans le four inféricure 2 au travers de l'écran 41, un presse-étoupe 42 assurant l'étanchéité.
Le poussier oxydé, amené par la vis 20 dans le four inférieur 2, progresse, en raison du mouvement de rotation et de la pente prévue, de l'amont vers l'aval et se trouve dans oe four en contact avec des boulets d'acier 9 qui y sont retenus malgré la pente par la grille 10.
Ces boulets d'acier ont pour but, comme indiqué dans le brevet prinoipal : ) de brasser le poussier de charbon pour assurer son échauffement et sa distillation rapides et réguliers. b) d'apporter des calories au sein même de la masse du poussier grâoe à leur conductibilité et leur capacité calo- rifique. a) d'entretenir, par leur action émécanique, la paroi interne du four en parfait état de propreté, condition dont Inobservation est de première importance au point de vue de la transmission de la chaleur. de d) a'opposer le cas échéant à une tendance accidentelle à l'agglutination.
Le semi-coke pulvérulent passe à travers la grille 10 qui retient comme nous l'avons déjà dit, les boulets d'acier dans le four.
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L'extrémité aval du fo,ur inférieur est fermée par une boite 14 comportant une garniture 43.
Le semi-coke tombe dans la goulotte 44 et se trouve évacué automatiquement par le distributeur 45 dans l'un des transporteurs 46 ou 47, Ce distributeur 45 ne fonctionne que si le niveau du semi-cake dans la goulotte 44 atteint une certaine cote déterminée une fois pour toutes, de façon à constituer une sorte de garde d'étanchéité empêchant toute rentrée d'air dans le four mis en légère dépression, comme, il.sera indiqué ultérieurement, pour l'ex- traction du gaz et des vapeurs goudronneuses.
En outre, le débit du distributeur '45 est pro- portionnel à l'arrivée du semiooke dans la goulotte 44,
Le gaz et les vapeurs goudronneuses chargés de poussières de semi-coke, sous l'action de la dépression maintenue dans le collecteur 48, sortent de la bofte 14 par le tube 49 pour gagner un cyclone 50 où les poua- sières sont abattues et renvoyées au distributeur 45,
Le gaz étales vapeurs de goudron dépoussiérés montent alors dans la colonne verticale du cyclone, et gagnent par la tubulure 51 le barillet 52. Un injecteur d'eau 53 amorce une condensation intense dans cette-tuba- lure 51. Le gaz, en partie dégoudronné, quitte le barillet 52 pour se rendre dans le collecteur 48 qui le conduira aux condenseurs intensifs.
La tubulure 49, le cyclone 50 et sa colonne montante, ainsi que la tubulure 51, dont munis de dispositifs de nettoyage en marche constitués par des ringards 54, 55, 56 et 57.
Le fonctionnement de l'appareil étant ainsi rappelé, il convient de décrire les différents organes qui permettent de réaliser les diverses opérations énoncées précédemment.
Les deux fours superposés 1 et'2 sont munis à
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chaque extrémité de frettes de roulement 4, qui reposent sur des galets porteurs 5 et 6. figure 1, prenant appui sur des charpentes métalliques non représentées. Les frettes de roulement. côté amont, sont maintenues latérale- ment par des galets à axes verticaux 5, d'où il résulte que la dilatation s'opère vers l'aval,, l'amont restant fixe. Les galets porteurs 6, côté aval, sont montés sur chariot 6a, figure 4, de façon à permettre par leur rap- prochement ou leur éoartement la diminution ou l'augmenta- tion de la pente des fours.
Le mouvement de rotation des fours est commandé par le moteur 58 (fig. 1). à réducteur de vitesse sur l'arbre lent duquel est fixé un pignon 59 qui attaque une couronne dentée 8, solidaire du four inférieur, engrenant avec une couronne dentée semblable 7, solidaire du four supé rieur4 par l'intermédiaire du pignon 7a, les deux fours étant ainsi animés d'un mouvement de rotation de même sens.
Ce même moteur 58 commande un arbre de transmis- sion 60, figure 3, par pignons dentée et chaîne Galle ou tout autre moyen approprié. Cet arbre intermédiaire actionne par une liaison quelconque la vis sans fin 20 d'alimenta- tion du four inférieur, un embrayage étant prévu dont le levier de commande est figuré en 61 figure 1.
L'arbre intermédiaire 60, figure 3, actionne également le distributeur d'alimentation 16 du four supé- rieur par l'intermédiaire d'un excentrique calé sur le dit arbre et d'une bielle 62 (fig.l) reliée au levier de manoeuvre 63 du cliquet 64 (fig.3) d'une roue à rocher laquelle attaque par engrenage multiplicateur l'arbre du distributeur. Le levier 63 constitue une coulisse dans laquelle se meut un coulisseau auquel est articulée la bielle 62.
En manoeuvrant la manivelle 65, on fait prendre
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au coulisseau toutes les positions qui correspondent à celles de la bielle 62 compris,es entre les positions ex- trêmes 62a et 62b, la position 62a correspondant au débit minimum du distributeur 16 et celle 62b corres- pondant au débit maximum; la rotation des fours et leur alimentation sont donc assurées par un seul moteur 58.
Ce même moteur actionne également le distributeur d'évacua- tion automatique du semi-coke. A cet effet, un bouton de manivelle fixé sur un des galets de support du four infé- rieur, côté aval, (figure 4) permet, au moyen de la bielle 66, d'imprimer au licier 67 un mouvement d'oscillation qui. par l'intermédiaire des bielles et leviers 68 et 69 se transforme en un mouvement alternatif suivant la verticale du contrepoids 70.
Lorsqu'il n'y a pas de semi-coke dans la goulotte d'évacuation 44, ce contrepoids se meut librement; la barre 68 est toujours sous tension et le cliquet 71 se trouve de ce fait relevé en permanence; il n'attaque donc pas sa roue à rocher et aucun mouvement n'est transmis au distri- buteur par les pignons coniques 72 et 73.
Au contraire, lorsque le semi-coke atteint une certaine hauteur dans la goulotte 44, le contrepoids 70 est arrête dans sa course descendante, la barre 68 n'est pins alors sous tension, le cliquet 71 entre en prise avec la roue à rochet et le distributeur est actionné.
Il est à remarquer, comme indique plus haut, que le débit du distributeur 45 augmente au fur et à mesure que le niveau du semi-coke s'élève dans la goulotte 44, puisque l'attaque de la roue à rochet et par conséquent le mouvement du distributeur commence dès que le contrepoids. 7D se pose sur le semi-coke accumule.
Dans le cas où lion estime, par exemple au cours.
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du démarrage du four et du fait d'une température insuffi- sante, que le charbon provenemt du four supérieur n'est pas dans l'état d'oxydation recherché pour passer sans inconvé- nients dans le four carboniseur inférieur, un dispositif permet d'éliminer ce charbon du circuit à sa sortie du four supérieur.
Il suffit pour cela de débrayer la vis 20 et d'ouvrir le registre 74, figure 2, pour que ce charbon soit dirigé par la goulotte 75 vers un transporteur 6, figure 1, prévu à cet effet.
L'air ayant servi à oxyder le charbon dans le four supérieur se trouve chargé non seulement de poussières, nais aussi de vapeur d'eau provenant, même si le charbon est préalablement séché, des réactions accompagnant l'oxydation.
Ces butées ont tendance à se condenser dans la colonne reliant le cyclone 36 au ventilateur 19c (figure 1), c'est pourquoi il est nécessaire de prévoir deux disposi- tifs 77 de captation des eaux condensées et leur élimina- tion dans un caniveau par une nochère 78.
L'ensemble des deux fours est enfermé dans une en- ceinte réfractaire, munie de dispositifs de chauffage au gaz permettant de réaliser les conditions de température recherchées.
La forme de réalisation précédemment illustrée et décrite n'est évidemment qu'un simple exemple susceptible de modifications constructives qui, autant qu'elles ne changent ,rien au principe du fonctionnement ni au but poursuivi, sont comprises dans le cadre de la présente invention.