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"NOUVEAU COMBUSTIBLE HOUILLER ET PROCEDE DE FABRICATION POUR L'OBTENTION INDUSTRIELLE DE CE COMBUSTIBLE"
L'objet principal de l'invention est un nouveau produit industriel, constitué par un combustible houiller qui réunit. pour la première fois des propriétés précieuses gni pouvaient jusqu'alors se rencontrer séparément dans des combustibles houillers divers, mais qui n'avaient jamais pn être associées et combinées dans un même produit
Les qualités requises par un combustible destiné au
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chauffage domestique, plus spécialement dans les grands centres urbains sont les suivantes:
1 ) Propreté - Il Importe que la manutention du combus- tible dans les habitations ne donne naissance à aucune macula- ture, puisque ce oombustible est destiné au chauffage domestique.
2 ) Dureté - Pour la même raison, il importe au plus haut point que le combustible soit très dur de façon à ne provoquer au cours des manutentions aucune poussière.
3 ) Calibrage - Il importe que le combustible se présente sous forme de morceaux bien calibrés, de telle façon que son chargement en masse dans un foyer de chaudière de chauffage central, ou dans un foyer à feu continu, n'offre pas à la cir- culation d'air de combustion une résistance importante; dans le cas contraire, cette résistance varierait dans ce cas avec la hauteur du chargement. En outre, ce combustible doit pouvoir être présente sous divers calibrages, la grosseur des morceaux convenables pour une grosse chaudière d'immeuble n'étant évi- demment pas celle que l'on choisira pour un petit foyer d'appartement ou pour une cuisinière.
Ce combustible doit en effet pouvoir répondre à toutes les formes du chauffage domes- tiqua,
4 ) Conservation - Il doit pouvoir être stocké dans les conditions normales pendant un laps de temps d'au moins une année sans voir s'altérer ses qualités de combustible et sans donner lieu à aucun déchet analogue à celui qui est la oonsé- quence inévitable du stockage des combustibles naturels et en particulier des anthracites. On sait en effet que les meilleure anthracites, les mieux calibrés, au bout de quelques mois de stockage voient 10 à 20 % de leur poids, transformé en poussier quasi inutilisable.
5 ) Combustibilité - Ce combustible doit s'allumer faci- lement par les moyens d'usage courant : parcelles de papier et
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de bois, c'est-à-dire aussi facilement que le charbon flambant,
Son aptitude à la combustion doit être telle qu'il brûle sans risque de s'éteindre, en couche mince, sur grille ouverte (genre prussienne). Il doit, dans les foyers à feu continu ou dans les foyers de chaudière de chauffage central, permettre les allures les plus ralenties sans risque de s'éteindre. On sait en effet que les anthracites ou le coke qui sont des com- bustibles brûlant difficilement atteignent des qu'on tente de descendre au-dessous d'une certaine allure de combustion.
Cette aptitude à la combustion permet à chaque régime de n'admettre que la quantité d'air quasi théorique nécessaire à la combus- tion ce qui, en réduisant les pertes à la cheminée, se traduit par une économie de combustible.
6 ) Densité - Sa densité qu'il est souhaitable de voir aussi élevée que possible ne doit pn tout cas pas s'écarter sensiblement de l'unité.
7 ) Cendres - Pour défaisons de commodité, il est indis- pensable que ce combustible soit peu cendreux.
Il ne doit se trouver en mélange avec lui aucune pierre ou Schiste. Ces incombustibles, en s'aooumulant sur la grille, rendent l'arrêt du foyer obligatoire au bout d'un certain temps pour dégager celle-ci.
Les cendres du combustible doivent se présenter sous la forme pulvérulente de façon à s'éliminer sans aucune diffi- culte au tracera des barreaux de la grille.
Il ne doit pas donner lieu à la formation de mâchefers.
On sait que les mâchefers sont constitués par des oendrea que la haute température du foyer a fait fondre. Avec un combus- tible brûlant difficilement comme les charbons anthraoiteux ou le ooke il est à peuprès impossible,, étant donné l'excès d'air indispensable à leur oombustion, d'éviter que la tempé- rature n'atteigne en certains points du foyer la température de fusion des cendres et qu'il ne se forme par conséquent en
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ces points des maohefers qui, en s'accumulant sur la grille, l'obstruent et rendent l'arrêt pour nettoyage indispensable.
Aveo le combustible recherché, pas d'excès d'air, par d'embal- lement local de la température, pas de fusion de cendres, pas de maohefer. Les cendres de constitution ne doivent en aucun cas dépasser 10 %.
S ) Imbrûlés- Le combustible ne doit pas donner d'imbrû- les qui constituent une perte. Il y a d'autant moins d'imbrû- lés que lex produit a uxte plus grande aptitude à la combustion.
9 ) Matières volatiles - Fumées - Le combustible doit évidemment brûler sans produire aucune fumée :il est donc indispensable qu'il soit débarrassé des hydrocarbures volatils susceptibles au moment de la combustion de donner naissance à de la fumée. Mais il semble inutile de pousser au-delà de cette limita le dégazage du produit et l'on peut très bien tolérer 8 à 10 % de matières volatiles qui peuvent contribuer à la combustibilité du produit.
On voit, par cette énumération de qualités, qu'aucun combustible naturel ou artificiel ne répondait jusque mainte- nant à la totalité de ces exigences.
Par exemple, l'anthracite a le défaut de donner du poussier dès qu'on le stooke, de s'allumer difficielement, de ne pouvoir brûler en allure ralentie sans risquer de s'éteindra, d'exiger pour cette raison un excès d'air de combustion qui emporte en pure perte à la cheminée une certaine quantité de calories.
Il en est de même du coke qu'il faut du reste renoncer à brûler en grille ouverte tant son aptitude à la combustion est réduite.
On ne saurait admettre, comme le font certains auteurs que le manque de réaotivité, ou plus exactement de oombustibi- li@é, soit une qualité positive pour .un combustible même destiné au chauffage central.
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Il paraît au contraire impossible en toute logique de reprocher à un combustible d'admettre. groe à sa ha nte combustibilité ou réactivité, tous les modes et toutes les allures de combustion, celles-ci se trouvant réglées unique- ment par la quantité d'air introduitedans le foyer.
Certains semi-cokes possèdent bien cette qualité de combustibilité mais ils manquent de dureté et seront dans l'ha- bitation une source indésirée de poussière.
Le combustible qui fait l'objet principal de l'in- vention, dénommé "Carbolux", qui est le résultat de longues reoherohes et d'un très grand nombre dressais méthodiques, présente les caractéristiques ci-après:
1 ) il est propre au point qu'on peut le manipuler sana risque de se salir les mains.
2 ) il-est dur,, plus sur à la connaissance de la deman- deresse qu'aucun combustible naturel ou artifioiel. Sa resta- tanoe à l'écrasement s'élève jusqu'à 225 K/cm2. Il ne s'écrase du reste pas sous le choc mais éclate sans donner lieu à la formation de poussière.
3 ) le Carbolux peut, à volonté, être présenté sous un calibrage quelconque s'adaptant aux conditions d'utilisation soit en grilles ouvertes ou cuisinières ou chaudières de chauf- fage central.
4 ) il peut être stocké pendant plusieurs années sans subir aucune altération tant ohimique que physique. En particulier, il n'y aura jamais que formation négligeable de poussier et le calibrage restera ce qu'il était initialement.
5 ) Le Oarbolux s'allume aussi facilement que le charbon de bois et brûle sans risque de s'éteindre même sur la grille ouverte. Dans un appareil à feu continu, sa combustion suit fidèlement et sans retard les variations de l'admission d'air de combustion. Il permet, sans le moindre risque d'extinction, les allures les plus ralenties.
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6 ) Sa densité est en moyenne légèrement supérieure à l'unité .
7 ) Le Carbolux ne peut, étant donné son mode de fabrica- tion, contenir aucun morceau de schistes ou de stériles en mélange. Les toutes cendres à envisager sont des cendres de constitution provenant des charbons servant de matière pre- mière à sa fabrication. Ces charbons ayant été broyés de façon à ce que les plus gros éléments ne dépassent pas 1 @/m; il est évident que les cendres du Carbolux seront pulvérulentes à condition de ne pas subir la fusion, Comme nous l'avons déjà démontré, du fait que la combustion du Carbolux est pratique- ment assurée avec la quantité d'air théoriquement nécessaire, il n'y a pas à craindre que la température s'élevé localement jusqu'à atteindre celle de la fusion des cendres.
8 ) Etant donné l'aptitude à la combustion du Carbolux, il ne donne rigoureusement pas d'imbrûlés.
9 ) La teneur en matières volatiles du Carbolux est cou- prise entre 7 et 10. Ces matières volatiles sont constituées par des hydrocarbures très riches en hydrogène et ne pouvant donner lieu en aucune circonstance à formation de fumée.
On Toit donc que ce produit répond aussi bien que pos- sible aux conditions exigées d'un combustible parfait pour le chauffage domestiqua; ses propriétés peuvent être définies plus précisément par les chiffres suivants !
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<tb> - <SEP> Contenance <SEP> en <SEP> matières <SEP> volatiles <SEP> : <SEP> 7 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> %
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<tb> - <SEP> Contenance <SEP> en <SEP> cendres <SEP> 8 <SEP> à <SEP> 10 <SEP> % <SEP>
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<tb> - <SEP> Pouvoir <SEP> calorifique <SEP> : <SEP> au <SEP> moine <SEP> 7400 <SEP> calons,
<tb> et <SEP> en <SEP> fait <SEP> 7800 <SEP> - <SEP>
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<tb> - <SEP> Poids <SEP> spécifique <SEP> apparent <SEP> : <SEP> au <SEP> moins <SEP> 1,
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<tb> - <SEP> Poids <SEP> spécifique <SEP> vrai <SEP> :
<SEP> au <SEP> moins <SEP> 1,50
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<tb> - <SEP> Résistance <SEP> à <SEP> l'écrasement <SEP> ; <SEP> au <SEP> moins <SEP> 180 <SEP> K/cm2
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<tb> et <SEP> en <SEP> fait <SEP> 226 <SEP> K/cm
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<tb> - <SEP> Combustibilité <SEP> : <SEP> au <SEP> moins <SEP> 110
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<tb> - <SEP> Porosité <SEP> : <SEP> 21, <SEP> % <SEP> environ,
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Il n'est peut être pas inutile de préciser que la oombustibilité ou réaotivité est mesurée par le nombre de cm3 de CO produit par le passage sur le combustible essayé de
100 cm3 de CO2 à la température de 9500 C. les caractères essentiels du Carbolux sont sa grande résistance à l'écrasement et sa haute combustibilité.
On connaît bien en effet, des combustibles artificiels houillers qui possèdent des propriétés analogues à celles du Carbolux, y.compris la résistance à l'écrasement; mais aucun d'eux ne possède, et de loin, une réaotivité aussi intense que celle du Carbolux. A la connaissance de la demander@sse. le combustible houiller qui présente la plue grande réaotivité est le ooke de Haute-Silésie, qui atteint 76,3. D'autre part, il existe des combustibles artificiels non houillers, comme par exemple le charbon de bois, qui ont une haute réaotivité; mais ces combus- tibles ne présentent pas les mêmes caractères de dureté, d'ho- mogénéité, de densité et de propreté que le Carbolux.
L'invention comprend dans son cadre un certain procédé de fabrication du Carbolux, lequel procédé est d'ailleurs celui qui été utilisé pour l'obtention de ce produit par la Société demanderesse. Ce procédé consiste, en prinoipe, en la succession des opérations suivantes
1. Pulvérisation d'un combustible fusible,, tel que du @harbon oru, de préférence à haute teneur en matières volatiles, et à l'état sec;
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2.
Pulvérisation d'un oombustible infusible, tel que du semi-coke (et de préférence du semi-ooke obtenu à l'aide de charbons à haute teneur en matières volatiles) ou du charbon maigre n'ayant pas la propriété de se ramollir sous l'effet de la température, et également à l'état sec, ou encore du charbon flénu auquel on a fait perdre son aptitude à la fusion en le soumettant à une oxydation ménagée.
3, Mélange toujours à l'état sec, des deux éléments précitésn la proportion de combustion infusible étant toujours aussi élevée que possible, et en tous @as voisine de 50 % du total.
4. Carbonisation du mélange dans un four à coke dont le chauffage a été réglé pour que l'intérieur de la cellule soit à une température ne dépassant pas 700 .
On a déorit ci-après plus en détail le mode de mise en oeuvre du procédé qui a donné jusqu'à présent les résultats les meilleurs.
Le mélange destiné à être enfourné dans un four à coke ordinaire pour la fabrication du Carbolux se compose :
1 ) d'un élément fusible, tel que du charbon cru, susoep- tible de fondre totalement sous l'effet de la température. On choisira de préférence du oharbon à haute teneur en matières volatiles; par exemple 30 % - 35 %.
2 ) d'un élément infusible constitué par du semi-coke, de préférence, ou du charbon maigre n'ayant pas la propriété de se ramollir sous l'effet de la température. Si l'on choisit le semi-coke, comme il est recommandable, on prendra de préférence un semi-coke obtenu à l'aide de charbons à haute teneur en matières volatiles, par exemple 30 à 35 %.
La préparation des éléments du mélange à Carbolux s'effeotue comme suit :
1 ) Elément fusible - la houille crle apte à la fusion sera
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broyée très finement, et à l'état sec. de telle façon qu'un essai de décomposition par tamisage après broyage donne sensi- blement les résultats suivante : < 1 m/m = 6,4%
1 - 0,32 = 26,5
0,32- 0,20 = 1506 < 0,2 = 5105
2 ) Elément infusible - le semi-coke ou charbon maigre ne subissant pas de ramollissement par la tempérâtes sera égale- ment broyé séparément à l'état sec, et de façon à donner une décomposition au tamis voisine de oelle indiquée ci-dessous :
> 1 m/m = 12 %
1 - 0,32 = 30 0,32 - 0,20 = 13,5 <0,2 = 4405
On remarquera déjà qu'à l'encontre de la méthode très généralement appliquée dans la ookerie, les éléments du mé- lange sont broyés séparément et à l'état sec, alors qu'au contraire, d'une façon tout à fait générale, les cokeries s'alimentent en charbons lavés, o'est-à-dire tenant en moyenne 10 - 12 % d'eau.
Ces charbons sont grossièrement mélangés avant que de passer dans le broyeur, qui a surtout pour effet d'améliorer le mélange.
En fait, dans la préparation de la pâte à coke, on ne pousse jamais le broyage des éléments au-dessous de 100 % 0-3 m/m et la plupart des ookeries enfournent un produit humide plus grossier allant jusqu'à 100 % 0-8 m/m/.
Les éléments étant préparés comme il vient d'être dit, on dose le mélange de l'élément fusible et de l'élément
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infusible, Il est bien évident que la proportion d'un de oes éléments par rapport à l'autre dépendra quelque peu de la qualité de l'élément fusible. Cependant, le mélange, à ce point de vue encore, ne saurait être comparable à la pâte à ooke, puisque le rapport de l'élément fusible à l'élément infusible sera toujours très voisin de 50 %.
Il est à noter que dans certaines pâtes à coke connues on introduit du semi-ooke; mais la proportion de ce dernier élément est normalement de 14 à 15 % et ne dépasse jamais
20 % alors que, selon l'invention, ce rapport est voisin de 50 %.
A noter encore que o'est en employant de préférence comme élément fusible des charbons à haute teneur en matières volatiles qu' on corrige le défaut qu'aurait le mélange aussi fortement amaigri de se défourner difficilement faute de retrait. Matériellement, ce mélange des deux poudres sèches, l'une fusible l'autre infusible, préparées comme on l'a dit, se fait dans un appareil spécial connu en soi mais utilisé ici afin d'obtenir la perfection dumélange des constituants.
Cet appareil peut, à titre d'exemple, être constitué par une aorte de cylindre horizontal dans lequel des bras rableurs fixés sur un axe mobile tournant suivant l'axe du cylindre malaxent et font progresser le mélange.
Ce mélange à Carbolux. qui se présente donc sous l'aspoect d'une poudre aux éléments très fins (pratiquement 90 % inférieurs à 1 m/m) et secs, est alors enfourné dans une cellule ordinaire de four à coke de préférence étroite (300 - 350 m/m de largeur par exemple) de façon :
1 ) à réduire le temps de cuisson ou, ce qui revient au même, à augmenter la vitesse de propagation de la chaleur à travers le chargement dans le but de provoquer la fusion la plus complète de l'élément fusible.
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2 ) à atténuer les différences d'allure de chauffage aux- quelles sont soumises la zone médiane du chargement et lea zones en contact avec les parois de la cellule du four, dif- férenoes qui augmentent évidemment avec la largeur de la cellule. Ceci dans le but de fabriquer un produit homogène dans toute la tranohe du saumon.
Le chauffage du four sera réglé de façon que les parois de la oellule soient portées , 6500 - 7000 en fin de cuisson, alors qu'en four à coke ordinaire cette température s'élève à 1.000 ou 1.100 .
La cuisson sera considérée comme terminée et le produit sera défourné dès que les hydrocarbures condensables auront cessé de se dégager, ce qui s'appréoie à la ooloration de la flamme du gaz brut émis par la cellule.. Cette appré- oiation faite une fois pour toutes fixe le temps de cuisson et permet de défourner à heure fixe, toutes autres conditions restant égales.
Ce fait que l'on défourne dès que les hydrocarbures condensables ont cessé de se dégager différencie encore nette- ment ce procédé de la technique des fours à coke ordinaires dans lesquels le détournement ne s'opère qu'après le dégazage pratiquement total du chargement.
C'est aussi cette différence de procédé qui explique que le Carbolux oontient 7 à 10 % de matières volatiles, alors que le coke n'en contient que 2 ou 3 %.
0'est aussi le fait que la température maxima à la- quelle est soumis le saumon est limitée à 700 . qui explique que le produit obtenu possède à un haut degré les qualités de combustibilité et de réaotivité recherchées. En effet, à cette température, la formation de carbone graphitique est pratiquement nulle et ohaoun sait que o'est le dépôt de oar- bone graphitique sur la paroi des pores du coke obtenu à haute
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température qui tue sa combustibilité et sa réaotivité.
0'est également grâce à cette limitation de la tem- pérature de la cellule dans laquelle .'opère la carbonisation que l'on obtient une gamme de sous-produits différents en qualité et en quantité de ceux communément obtenus dans les cokeries. La quantité de goudron obtenu est d'environ 40 à 45 k par tonne d'élément fusible introduit dans le four.
La quantité de gaz est de l'ordre de 200 m3 par tonne de mélange enfo@rné, oe gaz ayant un pouvoir calorifique d'environ 6.000 calories.
Ce gaz contient à l'état récupérable une gazoline, constituée par un mélange d'essence (hydrocarbures CnH2n + 2) et de benzol, représentant un carburant idéal.
Le goudron, qui est d'une nature intermédiaire entre oelle du goudron des ookeries et oelle du goudron primaire, présente une forte proportion de produits légers également utilisables comme oarburant.
REVENDICATIONS
1 - Nouveau produit industriel dénommé "Carbolux" constitué par un combustible houiller qui réunit, pour la pre- mière fois, des propriétés précieuses qui pourraient jusqu'alors se rencontrer séparément dans des combustibles houillers divers, mais qui n'avaient jamais pu être associées et combinées dans un mime produit, et à savoir notamment une résistance à l'éora- sement variant de 180 à 225 K/cm2 et surtout. une combustibilité ou réaotivité variant de 110 à 125.
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