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"PROCEDE DE REALISATION DU, ET INSTALLATIONS POUR LE, TRAI- TEMENT THERMIQUE DE MATIERES PLUS OU MOINS FINEMENT DIVISEES.-IL
La présente invention a pour objet un procédé de réalisa- tion du, et des installations pour le , traitement thermique du charbon, ou d'autres matières, plus ou moins finement divisé, ou divisées,convenant particulièrement lorsqu'il s'agit d'attein- dre, au sein de toute la masse, une température étroitement dé- limitée et parfaitement uniforme.
Le procédé et les installations en question sont, notamment, spécialement appropriés pour la fabrication du charbon globu- laire 'en vue de ses diverses applications, conformément au brevet n 360.870 du 22 mai 1928 et à ses divers brevets de perfectionnement.
Le but essentiel de la présente invention est de soumettre la matière à traiter à une progression régulière, sous agitation continuelle, le long d'un chemin où elle subit un chauffage d'abord rapide,.puis plus lent,jusqu'à l'obtention d'une tem-
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pérature désirée exacte et uniforme dans toute la masse en traitement, sans que, par exemple en cas de fabrication de char- bon globulaire, l'état de suhdivision initiale ,plus ou moins fine, de la masse en soit changé et de transporter la masse ainsi préparée sous application de traitements ultérieurs éven- tuels à l'endroit de son traitement ultérieur, ou d'emmagasinage .
Conformément à ce but, le présent procédé de réalisation du traitement thermique du charbon, ou d'autres matières, plus ou moins finement divisé, ou divisées, est effectué par chauffage indirect de ces matières dans des fours mobiles ou fixes, par exem- ple dans des fours tubulaires rotatifs, ou dans des fours à mou- vement vibratoire, ou analogues, ou dans des fours fixes garnis d'un dispositif propulseur-agitateur, - et il se caractérise essen- tiellement par les points suivants considérés ensemble, ou sépa- rément, ou en combinaison appropriée quelconque :
I) on fait agir les gaz chauffants sur la matière en trai- tement, sur un chemin ou un circuit de chauffage de longueur régla- ble en vertu d'un prélèvement des gaz chauffants sur le chemin ou circuit de chauffage;
II) le prélèvement est effectué de manière, à ce que les quantités des gaz chauffants parcourant différentes sections suc- cessives du chemin ou du circuit de chauffage, soient variables l'une par rapport à l'autre, par un prélèvement réglable des gaz chauffants . différents points successifs du chemin ou circuit de chauffage ;
III) les gaz chauffants prélevés sur le chemin ou circuit de chauffage sont réintroduits dans ce dernier et ceci avantageusement de manière à Influencer la vitesse des gaz parcourant le chemin de chauffage, ou à une vitesse réglable, pour pouvoir varier de cette manière l'intensité du chauffage;
IV) la flamme, ou les flammes,des gaz de chauffage en com- bustion sont diffusées ou réparties par des moyens appropriés de manière à éviter les pointes de température et à obtenir une tem- pérature uniforme des gaz de chauffage ; /
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e) afin d'obtenir un chauffage d'abord rapide et ensuite plus lent, jusqu'à obtention exacte du résultat voulu, les gaz chauffants sont conduits en équicourant avec la matière en trai- tement; f) les gaz chauffants sont admis dans le chemin ou circuit de chauffage, ou dans la chambre de combustion entourant le four, à un ou différents endroits de ce chemin ou circuit, ou de cette chambre;
VII) la propulsion,ou l'avancement, et l'agitation de la ma- tière en traitement sont rendues réglables au point de vue vitesse et intensité;
VIII) la matière quittant le four est transportée, - sous agi- tation continuelle et sous changement éventuel de sa température, dans un sens décroissant accéléré, ainsi que sous admixtion éven- tuelle de matières additionnelles,- à l'endroit de son traitement ultérieur, par exemple, en cas de charbon globulaire, à la pres- se, ou aux cuves de traitement par les solvants, ou à'l'installa- tion de production de noir de fumée , - ou à l'endroit d'emma- gasinage.
Les installations servant à la réalisation du procédé suivant la présente invention.comprennent donc principalement un four de l'espèce décrite plus haut, garni des moyens réglables assurant .la progression sous agitation continuelle des matières en traitement, une température uniforme de chauffage, une allure réglable du chauf- fage et le réglage rapide et précis de la température finale réa- lisée, un dispositif de défournement susceptible de maintenir ou porter la matière sortant du four, à un état désiré, tout en la transportant à l'endroit de son traitement ultérieur, ou à un autre endroit de destination voulue,,- et, - en cas de traitement du charbon, ou d'autres matières cédant, durant leur traitement, des gaz ou vapeurs combustibles, ou autrement ulitisables,
- les moyens voulus pour la récupération de ces gaz ou vapeurs de dis- tillation, ou d'une manière générale des sous-produits obtenus dans le traitement thermique de la matière de départ donnée.
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Les dessins annexés représentent schématiquement, à titre d'exemples non limitatifs, deux genres d'installations servant à la réalisation du procédé suivant la présente invention, adaptées plus spécialement à la fabrication et au traitement du charbon globulaire décrit dans le brevet n 360870 et ses divers per- f ectionnements.
La figure 1 représente une vue d'ensemble, avec coupes par- tielles, dans une installation à four tubulaire rotatif.
La figure 2 représente une vue longitudinale, en coupe par- tielle, d'un four dit " vibro " .
La figure 3 représente une coupe transversale suivant a-a figure 2.
La figure 4 représente une coupe longitudinale dans un dis- positif transporteur, mélangeur et refroidisseur, disposé à la suite du four.
Les figures 5 et 6 représentent des détails.
L'installation à four tubulaire rotatif suivant la figure 1 comprend le tube rotatif 1, supporté par l'intermédiaire de deux ceintures de roulement 2,2' sur deux paires de galets por- teurs 3,3'. Dans la disposition représentée, les galets 3' sont eux-mêmes montés sur un chassis mobile 3", de façon à pou- voir suivre la dilatation du tube, mais évidemment toute autre disposition équivalente pourrait être semblablement adoptée,par. exemple il suffirait de donner une surlargeur aux galets 3'. La surface intérieure du tube 1 est avantageusement entièrement lisse, à l'exclusion de toutes pièces accessoires, telles que : tôles, déflecteurs, ou autres, habituellement prévues pour remuer la matière en traitement.
Le charbon plus ou moins finement divisé est introduit dans le tube 1 nar un distributeur à alvéoles étanche 10 aménagé à la tête avant 9 du four et sort de ce dernier à l'état globulaire par un distributeur à alvéoles éta.nche 10' aménagé à la tête ar- rière du four. Les têtes 9 et 9' sont mobiles sur rails.
Le tube 1 est entouré par la chambre de combustion 1' ,dont
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le foyer 1" est situé du côté de l'origine du four, tandis que du côté de la sortie du four 1 la chambre de combustion est rac- cordée par une bluralité de canaux successifs, individuellement réglables et obturables par des vannes ou registres 7,7',7", au carneau 1"' allant vers la cheminée.
Il est évident, que par un réglage approprié des dites vannes on peut facilement et exac- tement régler la longueur du ou, des trajets de s gaz chauffants le long du tube 1, ainsi que les quantités des gaz chauffants
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passant dans l'unité du texiipq pa , Q xi<à<boeo ,1# QQ\\\\t1'U.Qn àu foyer à la vanne z, de celle-ai à la vanne .7* de celle-oi à la vanne 7 et ainsi de suite, suivant le nombre des canaux raccordant la chambre de combustion au carneau 1"', et que du fait le chauffage peut être facilement et exactement réglé de manière à obtenir des températures finalesvoulues.
De plus il est prévu à un ou des endroits appropriés du oarneau 1"' par exemple en 33, un soutirage des gaz brûlés, ou plus ou moins brûlés, permettant de réintroduire, par exemple au moyen du ventilateur 34 et de la conduite 35 ,une partie des gaz chauffants prélevés de la chambre de combustion 1' dans cette dernière, aux endroits voulus, par exemple, dans le foyer 1" , dans le but d'une utilisation rationnelle des calories de ces gaz et d'une augmentation de la vitesse de circulation des gaz chauffants le long du tube 1, en vue d'une amélioration des conditions de transmission de la chaleur.
Dans le carneau 1"' est disposé un récupérateur 8, par exemple un réchauffe-air, raccordé par la conduite 36 à un ven- tilateur 37 et fournissant, par l'intermédiaire de ce dernier de l'air chaud à toutes fins utiles, notamment pour le séchage de la matière traitée, pour l'alimentation du foyer, etc':..
Un empilage de briques réfractaires 22 est disposé dans le foyer entre les brûleurs et le four proprement dit. Cet empilage a pour but de brasser la flamme et de ne laisser venir au contact des tôles que des gaz de combustion à une température uniforme; autre- ment il serait 4 redouter que chaque brûleur ne produise en quel-
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que sorte une espèce de dard risquant de déterminer dessur- chauffes locales dans les tôles
Comme il résulte de la description ci-dessus les gaz chauffants et les matières en traitement cheminent suivant le principe des équicourants. Ce mode de chauffage assure tout d'abord un chauffage rapide de la matière à son entrée dans le four, puis un chauffage de plus en plus graduel jusqu'à ltobten- tion de la température exacte désirée..
On observe en effet, si l'on porte en diagramme les températures des gaz et de la matière aux divers endroits du four, que l'écart, maximum à l'origine, diminue progressivement et de plus en plus lentement vers l'ex- trémité. De plus, le chauffage suivant le prineipe des équicou-- rants convient spécialement lorsqu'il s'agit d'atteindre une tem- pérature finale relativement proche de la température admissible pour les tôles, car il fait travailler les tôles dans les meil- leures conditions possibles, surtout, lorsque, comme c'est le cas pour le charbon, la matière à traiter est mauvaise conductrice de la chaleur.
En effet, les gaz les plus chauds se trouvent au contact d'une tôle de l'autre côté de laquelle se trouve une matière encore froide et capable, par conséquent, d'absorber une quantité de chaleur importante, tandis que plus loin, lorsque la matière elle-même est à une température relativement élevée, voire à une température proche de celle admissible pour les tôles, les gaz de chauffage ne sont plus eux-mêmes à une température exces- sive.
Le chauffage est réalisé par tous moyens appropriés, par exemple au gaz, au mazout, au charbon pulvérisé, etc.. A la fi- gure 1, on a représenté une alimentation de gaz provenant, d'une part, de la distillation du charbon traité dans le four et sou- tirés de ce dernier par la conduite 11, et, d'autre part, d'un gazogène 13 fournissant, s'il y a lieu, du gaz d'appoint.
Les gaz des deux provenances sont amenés à un mélangeur approprié quelconque, par exemple tel que 12 ,(voir fig.5). Ce mé-
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langeur comprend une série de tubes perforés 12' , dans lesquels les gaz des deux provenances se rencontrent et se mélangent pour en sortir finalement dans la canalisation d'alimentation 14 du four.
Le chauffage peut encore être réglé au moyen de brûleurs auxiliaires 6 et 6', disposés vers l'extrémité de sortie de la chambre de combustion et permettant de relever,, en cas de besoin, la température à cet endroit.
L'entrainement du tube 1 se fait par une couronne dentée 4, calée d'une façon élastique sur le four, et avec interposition' d'un changement de vitesse 5, permettant d'effectuer la rotation à l'allure voulue. Le rôle de cet appareil est particulièrement important lors de la mise en route et de l'arrêt du four, car il permet à ces moments d'adapter plus exactement les débits aux conditions de température réalisées,différentes de celles qui -- régnent en marche continue. On évite, par ce moyen, un déchet plus ou moins important à la mise en route et à l'arrêt.
Ces divers dispositifs donnent une grande latitude et une grande souplesse dans la conduite du four et le réglage des tem- pératures, en même temps que la possibilité de faire varier no- tablement l'allure en un temps très court.
Le charbon globulaire se trouve en général à l'extrémité du four àune température telle qu'il ne peut être amené directement à la presse d'agglomération. En effet, dans la trémie d'alimenta- tion de la presse, ce charbon ne serait pas maintenu suffisamment en mouvement pour prévenir sa prise en une pâte collante gênant le fonctionnement des appareils, où le dégagement gazeux serait en outre gênant pour l'agglomération. Il faut donc, soit le laisser se refroidir quelque peu, soit y ajouter une cartaine 'quantité de charbon sec à une température inférieure, comme prévu dans le brevet de perfectionnement n 399.159 du 14 octobre 1933.
En,tenant compte de ces faits, le charbon globulaire chaud passe du distributeur à alvéoles 10' dans un transporteur mélangeur et refroidisseur 15 (voir figures 4 et 6) dans lequel il est refroidi
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à la température voulue pour l'agglomération, tout en étant oonti- nuellement brassé afin d'empêcher sa prise en masse. A cet effet l'appareil 15 comporte essentiellement une envelope 38, à l'in- térieur de laquelle tournent en sens inverses deux arbres 39,40 à -oalettes 41 qui assurent une progression lente et un brassage. continuel de la matière. L'enveloppe 38 peut être avantageusement entourée elle-même d'une chemise d'eau de refroidissement 42 per- mettant d'accélérer l'opération.
Une série de tubes d'évacuation 15:,15",15"', pourvus de registres 43/permettent d'évacuer la matière après un séjour plus ou moins long dans le refroidisseur.
Ces tubes d'évacuation déversent la matière sur un transporteur à translation rapide 16 qui l'amené avec un minimum d'écart ulté- rieur de température aux presses d'agglomération 17 ou, le cas échéant, aux autres appareils d'utilisation.
Le transporteur mélangeur et refroidisseur 15 est raccordé au distributeur à alvéoles 10' avantageusement de inanière étanohe au moyen d'un chameau 44, garni d'une cheminée 45 d'aérage ou de fé- cupération des gaz dégagés par le produit défourné.
Dans le cas où les matières venant du transporteur mélangeur et refroidisseur 15 sur le transporteur 16 dégagent encore des gaz incommodants ou dignes de récupérationle transporteur 16 peut également être enfermé dans une gaine 46 raccordé de manière étanche d'une part aux tubes d'évacuation 15',15",15"', et d'autre part à la presse 17.
Conformément à la figure 6 le transporteur mélangeur et refroidisseur 15 peut présenter à coté des tubes d'évacuation 15',15",15"' ,des tubes d'évacuation complémentaires, tels que par exemble 47, ainsi que des organes de changement de voie rabattables 48,49 . Grâce à cette disposition la matière chemi- nant dans l'appareil 15 peut être évacuée de ce dernier selon le désir, soit par l'un des tubes 15',15",15"', allant à la pres- se, soit par l'un ou plusieurs tubes 47,,. allant à d'autres ap- pareils ou endroits, soit simultanément par l'un des tubes 15' 15",15"'et par certains des tubes 47.
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Le brassage et l'avancement du charbon dans le four sont réalises par l'action de rotation et de l'inclinaison du tube 1 sans aucun écrasement des globulesqui s'y forment sous l'effet de la température exactement réglable et contrôlable. De même, le charbon globulaire sortant du four est transmis à la presse, ou à l'endroit de destination voulue, exactement à l'état nécessaire voulu pour son agglomération,, au son autre traitement ultérieur désiré.
Les figures 2 et 3 représentent un exemple d'un four à sole- vibrante, susceptible d'être substitué au tube, rotatif 1 dans l'installation représentée par la fig.I. Dans cette forme alter- native de réalisation de l'invention, la matière à traiter, par exemple le charbon à amener à l'état globulaire, traverse une sorte de moufle légèrement incliné 20 , disposé à l'intérieur d'une chambre de combustion 21 et supporté élastiquement au moyen de pattes 32'par des ressorts 27 disposés à l'extérieur de la chambre de combustion. Ce moufle 20 porte lui-même une série de paliers surélevés 28 disposés également à l'extérieur de la chambre de combustion.
Dans ces paliers 28 tourne à une vitesse appropriée, avantageusement réglable, un axe 29, pourvu de poulies ou de volants à balourd 30 avantageusement interchangeable, qui imprime à l'ensemble des supports de paliers 28, et par leur intermédiaire au moufle 20, un mouvement vibratoire régulier: De l'importance du balourd des volants 30 et de la vitesse de l'axe 29 dépendent l'amplitude et la fréquence de ce mouvement vibratoire.
Le charbon est introduit dans le moufle par un distribu- teur étanche 23, par exemple un distributeur 4 alvéoles et il en est extrait de la même façon par un autre distributeur 31.
Les gaz de distillation sont évacués du moufle par une ca- nalisation 11.
La chambre de combustion 21 est chauffée comme dans le cas du four rotatif décrit plus haut, Son foyer avec empilage de briques réfractaires 22 est disposé du côté de l'arrivée 23 de la matière à traiter dans le moufle 20, tandis que sa partie située
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du côté de la sortie 31 de la matière traitée, est raccordée par une pluralité de canaux successifs et individuellement réglables et obturables par des vannes 24, 24',24" , au carneau 21' allant à la cheminée 25, et renfermant des récupérateurs appropriés 26.
De même le carneau 21' est relié par une conduite de retour 33,34, 35 à la chambre de combustion 21.
Les pattes 32 qui supportent le moufle, ainsi que les mon- tants des paliers 28, doivent évidemment traverser les parois de la chambre de combustion avec un jeu suffisant. Les rentrées d'air qui se produisent par ces jeux sont toutefois sans inconvé- nient ; d'ailleurs, les endroits en question peuvent facilement' être obturés au moyen de dispositifs appropriés quelconques, tels que par exemple : joints hydrauliques, garniture flexible ou an- tre, assurant une étanchéité convenable.
La matière, plus ou moins finement divisée, entrant par le distributeur étanche 23 dans le moufle 20, avance dans ce dernier vers la sortie 31, sous agitation continuelle de ses particules constitutives les unes par rapport aux autres, en vertu du mou- vement vibratoire imprimé au moufle et à l'inclinaison de ce der- nier, la vitesse d'avancement de la matière et l'intensité de son agitation étant réglables par le réglage de la vitesse de rotation de l'arbre 39 et par le choix convenable des balourds des poulies ou volants 30.
La description qui précède permet de se rendre clairement compte de la grande souplesse des installations faisant l'objet de la présente invention. On a vu, en effet, que des réglages indi- viduels sont prévus, pour le chauffage, la circulation des gaz de combustion, le dosage des gaz d'alimentation, pour l'allure de rotation ou de vibration du four dont dépend principalement le débit, et pour le refroidissement partiel ou le changement ul- térieur et imposé de la température de la matière avant son amenée aux appareils d'utilisation, etc...
L'instàllation se prête ainsi avec la plus grande facilité au traitement de matières de propriétés relativement variables
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avec une production qu'il est très aisé de modifier.
Il est évident que le procédé et les installations suivant- la présente invention se prêtent à une multitude de variantes d'exécution sans que l'ons'écarte de l'invention proprement dite.
Ainsi,par exemple, le nrocédé, au lieu de se composer de la to- talité des mesures énumérées et décrites plus haut, peut se com- poser seulement de quelques unes de ces mesures avec exclusion des autres. Il en est de même pour les installations. De plus, au lieu de se servir de gaz de combustion brûlés dans la chambre de combustion du four lui-même on peut utiliser uniquement des gaz chauds provenant d'une autre source, voir même de l'air ou de la vapeur, par exemple surchauffés, en dépendance de la nature des matières auxquelles le procédé et les installations servant à sa réalisation, sont appliqués.
De même les mesures composant le procédé suivant l'invention et les moyens servant à leur réa- lisation peuvent être appliqués même aux matières traitées par chauffage direct.et suivant le principe des contrecourants.
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