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" Perfectionnements au traitement thermique de matières solides agglomérées, telles que des briquettes, ou à la distillation ou traitement thermique de matières solides .carbonées"
La présente invention est relative au traitement thermique de matières solides agglomérées, telles que des briquettes , ou à la distillation ou traitement thermique de matières solides carbonées, appelées ci-après "briquettes".
Suivant la présente invention, les briquettes qui doivent être cuites, distillées ou soumises à un traitement thermique sont amenées sur une sole ou grille rotative ou mobile ,aette sole ou grille mobile étant de préférence surmontée d'un moufle
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qui forme la chambre de chauffage , de façon que ,si on le désire, les gaz de chauffage passent être maintenus hors de contact avec la matière soumise au traitement sur la sole ou grille mobile , situe au-dessous du moufle , des moyens étant prévus pour déchar- ger les briquettes après le traitement thermique , et des moyens étant également prévus pour soutirer les constituants volatils dégagés des briquettes pendant le traitement thermique. Suivant une autre façon d'opérer, les briquettes peuvent être chauffées par contact direct avec des gaz chauds.
La sole ou grille mobile, qui peut être circulaire en plan, est actionnée de toute manière convenable par exemple à l'aide d'un moteur électrique , et un mécanisme de commande à vitesse variable peut également être prévu, de façon que la vitesse de rotation de la sole ou grille mobile puisse être modifiée suivant la nature des briquettes soumises au traitement thermique , ou pour convenir aux conditions de travail.
Le moufle , qui est prévu pour le chauffage indirect des briquettes, peut affecter la forme d'un récupérateur à double voûte , l'air pour la combustion étant préalablement chauffé dans ce récupérateur et un ventilateur à basse pression étant prévu pour envoyer l'air dans la chambre de combustion du moufle . la 01 chambre de combustion située au-dessus du moufle peut être divisée, de façon que les flammes se dirigent vers chaque extrémité du four, une partie se dirigeant vers l'extrémité de distribution, de ma- nière à maintenir une température uniforme , et une autre partie se dirigeant vers l'extrémité de chargement pour chauffer la charge admise.
Toutefois, les dispositions'pour le chauffage peu- vent être telles qu'une température progressivement croissante soit obtenue à partir du point où la matière solide est chargée dans le four, jusqu'au point où les briquettes sont distribuées.
Des mesures peuvent âtre prises pour soutirer ou évacuer en un ou plusieurs points, les constituants volatils dégagés des bri-
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quettes pendant le traitement thermique ; un ventilateur aspira- teur, ou son équivalent, est prévu à l'extrémité de sortie pour les dits constituants volatils, cette ouverture de sortie étant de préférence située vers la zone on règne la température la plus élevée dans la chambre contenant la sole mobile . Des fer- metures appropriées, telles que des fermetures hydrauliques, ou des fermetures constituées par une matière solide , telle que du poussier de charbon ou du sable , sont prévues pour empêcher l'échappement des gaz et des constituants volatils dégagés des briquettes pendant le traitement thermique.
Des mesures peuvent également être prises, par exemple en prévoyant des chambres situées de chaque coté de la sole mobile , pour admettre dans la ohambre dans laquelle est placée la sole mobile , un volume contrôlé de gaz inertes ou de chauffage , dans le but de faci- liter le dégagement des vapeurs ou gaz des briquettes et de maintenir en suspension les constituants volatils qui se dégagent des briquettes, tout en vaporisant également les constituants lourds ou goudronneux qui peuvent s'être déposés sur la sole ou grille mobile , les maintenant ainsi en suspension de façon qu' ils n'atteignent leur point de rosée que lorsqu'ils passent
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par la ou les ouvertures de sortie allant du four aux collecteurs ,J1 ou condenseurs de gaz ou de vapeurs, ou appareils analogues.
A l'extrémité de chargement du four, qui peut être située en un point de la chambre de la sole mobile où la température est la plus basse , il est prévu des moyens pour amener sur la sole ou grille mobile les briquettes qui doivent être soumises au trai- tement thermique . Le dispositif de chargement peut être consti- tué par une trémie hermétiquement fermée dans laquelle les bri- quettes sont amenées par une sorte de tiroir rotatif ou autre dispositif obturateur, la trémie étant de préférence pourvue intérieurement d'un guide en spirale , de façon à empêcher que les briquettes soient brisées ou endommagées au cours de leur déplacement à travers la dite trémie de l'extrémité d'admission
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à l'extrémité de distribution de cette dernière , les dites bri- quettes passant par pesanteur,
en quantités régulières et uni- formes, de la trémie sur la sole rotative du four. L'extrémité de sortie de la trémie conduisant de la soute d'alimentation à la sole mobile peut être refroidie à l'aide d'eau , et une plaque inclinée et à refroidissement d'eau , tournée dans le sens de rotation de la sole ou grille mobile , peut être prévue dans le but de guider les briquettes lorsqu'elles passent de la trémie sur la sole mobile . On peut également prévoir un élément coulis- sant à refroidissement d'eau combiné ave c l'extrémité inférieure de la dite plaque de guidage inclinée , de façon que , en soulevant ou en abaissant le dit élément coulissant, on puisse régler la hauteur de matière solide ou le nombre de briquettes superposées qui passent sur la sole mobile .
Par exemple , on a trouvé que des résultats plus avantageux sont obtenus si on laisse seulement deux couches superposées de briquettes passer sur la sole mobile.
On peut prévoir, en avant du dit dispositif d'alimentation, un dispositif indicateur constitué, par exemple , par une plaque montée à charnières qui , suivant le degré deon déplacement angulaire par les briquettes amenées sur le dessus de la sole mobile , montrera sur l'indicateur le nombre de briquettes super- posées, ou la hauteur des matières carbonées solides situées sur la sole mobile et indiquera de ce fait à l'opérateur s'il est nécessaire ou non de modifier la position de l'élément coulissant réglable verticalement disposé en avant de la plaque inclinée du dispositif d'alimentation.
Les briquettes, après avoir passé ou avoir été entraînées du point d'admission au point de distribution de la chambre conte- nant la sole ou grille mobile , peuvent être automatiquement dé- chargées de toute manière convenable, par exemple à l'aide d'une plaque ou râcloir incliné et à refroidissement d'eau , disposé transversalement par rapport à la sole mobile et disposé près du point de chargement du four, cette plaque ou râcloir à refroi-
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aissement d'eau déplaçant ou guidant les briquettes de la sole ou grille mobile jusqu'à une ouverture de distribution.
Afin que l'invention puisse être'clairement comprise et aisément réalisée , elle va maintenant être décrite plus en détail en référence au dessin annexé , qui représente , à titre d'exem- ple , un procédé et un appareil pour la mise en oeuvre de l'in- vention, et dans lequel :
La fig.l est une coupe en partie schématique faite par le four; la fig. 2 est une vue en plan; la fig. 3 est une ooupe transversale ; les fig. 4, 5,6 et 7 sont des coupes transversales faites en différents points de la sole ou grille mobile, montrant une disposition modifiée dans laquelle des mesures sont prises pour chauffer les briquettes, ou la matière carbonée par en dessus et par en dessous.
En se ..reportant plus particulièrement aux figures 1,2 et 3, on voit que les briquettes qui doivent être traitées sont introduites dans une trémie A par un tiroir de chargement Al qui sert à fermer hermétiquement la trémie A. Cette trémie A peut être pourvue intérieurement d'un guide en spirale (non représen- té), de façon à empêcher que les briquettes soient brisées ou en- dommagées, ces briquettes passant de la trémie A , en quanti- tés régulières et uniformes , à travers un conduit ou couloir A2, pour venir sur la sole rotative B du four. L'extrémité du sortie A3 de la trémie d'alimentation A est pourvue d'une plaque inclinée à refroidissement d'eau A4 qui fait face au sens de rotation de la sole ou grille mobile B et sert à guider les briquettes lors- qu'elles passent de la trémie A sur la sole mobile B.
D désigne une porte , à refroidissement d'eau , de réglage du niveau, cette porte étant combinée avec l'extrémité inférieure de la plaque de
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guidage inclinée A4, de façon/qu'en soulevant l'extrémité inféri- eure de la dite porte D à l'aide d'un mécanisme approprié , on puisse régler la hauteur de la matière solide ou le nombre de briquettes superposées qui passent sur la sole ou grille mobile B.
C désigne un dispositif indicateur disposé en avant du dispositif d'alimentation A4 constitué par une plaque inclinée qui , suivant le degré dont elle est déplacée angulairement par les briquettes amenées sur le dessus de la grille mobile B, montre sur un indicateur le nombre de briquettes superposées ou la hauteur de la matière solide carbonée se trouvant sur la sole mobile B, et indique de ce fait à l'opérateur s'il est néoessaire ou non de modifier la position de la porte ou élément coulissant D, régla- ble verticalement et disposé en avant de la plaque inclinée A4 formant partie du dispositif d'alimentation.
Les briquettes, après avoir passé ou avoir été intrainées à partir du point d'ad mission A2 et avoir été soumises à un chauffage direct, ou indi- rect, ou à un chauffage direct et indirect combiné , sont déchar- gées de la sole ou grille B de toute manière convenable . Par exemple , et comme montré dans la forme de réalisation représen- tée , le dispositif de déchargement est constitué par une plaque ou râcloir incliné ou à refroidissement d'eau E disposé transver- salement par rapport à la sole mobile B et situé derrière l'ex- trémité de chargement A2, cette plaque ou râcloir à refroidisse- ment d'eau servant à déplacer ou à guider les briquettes de la sole ou grille mobile B jusqu'à une ouverture de distribution F, laquelle est pourvue d'une trémie et d'un distributeur.
O1 désigne un orifice d'admission d'air, et P1 désigne un orifice de sortie des gaz .
Des plaques de guidage peuvent être montées sur les parois latérales de la chambre contenant la sole mobile, en avant de la dite plaque ou racloir E, et ce dernier peut présenter, à son bord inférieur, une surface inclinée qui soulèvera automatiquement
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les briquettes de la sole moelle et, par suite de la rotation de oatta dernière, les distribuera latéralement hots du four. La ma- tière solide carbonée ou les briquettes déchargées peuvent passer dans un réoipient d'ou la dite matière ou les dites briquettes sont distribuées en quantités régulières, par un distributeur
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rotatif :DC!3l.JasL.U.úXI1i:EPCJ!w:x'XllO#t:ato ..i,,,lU. ou autre dispositif obturateur, dans un réservoir à eau dans lequel elles sont refroidies.
Suivant une autre disposition, et au lieu d'utiliser une plaque inclinée telle que E, s'étendant transversa- lement par rapport à la sole mobile dans le b ut de décharger les briquettes du four, le râoloir qui décharge automatiquement les briquettes peut consister en une chaîne présentant un certain nombre d'organes râoleurs, la chaîne étant entraînée par des roues à chaîne qui , à leur tour, sont entraînées, au moyen de roues coniques et de chaînes, par la sole rotative du four. Du dit réci- pient, les briquettes peuvent être amenées, en passant par un dis- tributeur rotatif ou une roue en étoile , dans une cuve à eau , ou être entraînées jusqu'en un autre point.
Les cotés de la chambre contenant les dispositifs de chargement et de déchargement sont entourés d'une enveloppe , comme mentionné précédemment, afin d'empêcher les gaz dégagés de s'échapper, sauf au point ou points désirés où ils doivent être recueillis, et la dite enveloppe peut comporter des portes d'inspection appropriées hermétiques aux gaz pour permettre d'avoir accès aux dispositifs de chargement et de déchargement lorsque cela est nécessaire .
La sole mobile peut être constituée par une série de pièces moulées boulonnées ensemble et comportant un rail circulaire se déplaçant sur un certain nombre de galets disposés auâessous du four. Les galets sont montés dans des paliers à rouleaux approprias portés par des enveloppes en fonte . Afin d'empêcher les gaz de s'échapper du four, la base du bogie rotatif peut comporter des éléments F2 plongeant dans une fermeture hydraulique F1, ou autre
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fermeture hermétique aux gaz, 'qui est supportée par des piliers espaces à intervalles réguliers autour de la circonférence du four.
Suivant une autre disposition, les dits éléments F2 peuvent être fixés aux parois fixes du moufle , et l'auge ou canal de la fer- meture hydraulique ou autre peut être porté par le bogie rotatif; dans ce cas, un râcloir fixe enlève toute matière solide en un point fixe , le liquide obturateur pouvant déborder dans une auge collectrice formée dans la fondation du moufle . La fermeture peut être constituée par des pièces de fonte en segments solidement boulonnés ensemble . Sur un cote de la fermeture , on peut prévoir un compartiment , dans lequel sera recueillie la poussière , etc. tombant du bogie . Cette poussière est amenée dans des poches à l'aide de lames fixées aux cotés du bogie , elle s'y dépose et en est enlevée à la main, ou par des portes appropriées qui aompor- tent les poches.
Un moteur à vitesse constante peut être prévu pour actionner la sole . Le moteur peut être accouplé directement à un réducteur de vitesse du type double à roues dentées droites monté sur une plaque de base en fonte pourvue d'un palier extérieur. Un accou- plement flexible peut relier le moteur au réducteur de vitesse .
Le réducteur de vitesse peut actionner un excentrique qui est relié à un bras de commande à rochet venant en prise avec une crémaillère présentée par le côté inférieur de la sole rotative .
L'ensemble de cette commande convient pour le fonctionnement en continu , car elle est de construction particulièrement robuste et n'exige que peu d'attention. La vitesse de rotation de la sole peut être modifiée pour convenir aux conditions de travail.
Pendant le passage des briquettes autour du four, elles sont soumises à une température graduellement croissante , de sorte que la totalité des produits volatils goudronneux sont séparés et sont envoyés dans des refroidisseurs, les liquides étant condensés.
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La chaleur est appliquée aux briquettes ae ia maniere suivante:
Du gaz de gazogène est admis, par des orifices E1, dans la chambre de combustion H où il est brûlé par de 1' air admis à travers des briques G présentant des passages pour l'air. Le gaz brûlé passe le long de la dite chambre E dans le sens contraire à celui du déplacement des briquettes, en cédant de la chaleur radiante à ces dernières par l'intermédiaire de la voûte J du moufle . Le gaz épuisé, après avoir passé complètement autour du four, atteint la cheminée K. Ici le gaz épuisé se déverse dans l'atmosphère en passant au-delà de la vanne ou registre L si un chauffage indirect seulement est requis.
Si on désire chauffer directement les briquettes, la vanne ou registre L est fermé et le gaz épuisé passe par le conduit de by-pass M où, en N il ren- contre et se mélange avec une partie du gaz épuré et refroidi aspiré du four par l'exhausteur 0. Ce gaz épuré et.refroidi sert à diminuer la température du gaz chaud épuisé , et le mélange gazeux à la température désirée est envoyé dans la chambre P du moufle par les orifices Q. Une cloison ou chicane Ql divise la chambre de combustion et forme une chambre de mélange Q2 au-dessus des orifices Q.
Ce gaz , dont la température est réduite est alors attiré complètement autour du four en contact direct avec les briquettes, se mélangeant avec les constituants volatils goudron- neux et, étant aspiré par l'exhausteur 0, il traverse le conden- seur R où les produits liquides sont condensés, étant ensuite envoyé par l'exhausteur dans le tuyau S. La vanne ou registre T sert à décharger dans l'atmosphère la partie de ce gaz épuré qui n'est pas requise pour modérer la température du gaz chaud épuisé.
L'air peut être préalablement chauffé en passant entre les voûtes supérieures du four et il peut entrer dans la chambre de combustion par de petits trous uniformément espacés l'un de l'autre et ménagés dans la voûte inférieure du four. Du gaz est introduit dans le four immédiatement au-dessous de la voûte de celui-ci au
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moyen de conduits de descente, et il forme une couche plus ou moins oalme et tranquille au-dessous de la voûte . L'air entre dans la chambre de combustion sous la forme de nombreux jets qui descendent à travers la couche de gaz mentionnée ci-dessus. La combustion s'effectue , les flammes se produisant simultanément sur toute la longueur et toute la largeur de la zone de chauffage.
Pratiquement la totalité de la ohaleur produite par les flammes est entraînée vers le bas et vers la voûte du moufle et la radia- tion des flammes, de bas en haut, tend à chauffer le gaz et l'air qui se trouvent au-dessus des dites flammes. Par conséquent, une grande partie de cette chaleur est ramenée au four.
La disposition et le détail des orifices de sortie peuvent être modifiés pour convenir aux conduits raccordés à un appareil de séchage ou autre dans lequel la chaleur perdue peut être utilisée .
On a trouvé que , pendant la carbonisation de briquettes ou la distillation de matières carbonées, si une charge de matière carbonée ou de briquettes d'une épaisseur donnée est chauffée sur un côté seulement, le temps exigé pour que la chaleur pénètre dans la charge est beauooup plus long que deux fois celui qui est nécessaire lorsque la même charge est chauffée sur les deux côtés.
Suivant une variante de la présente invention, et afin d'aug- menter sensiblement la vitesse à laquelle on peut faire passer la couche de briquettes ou les matières carbonées à travers la chambre de chauffage en chauffant la couche sur les deux aôtés, les briquettes sont amenées sur une fausse sole Q5 disposée au- dessus d'une sole inférieure (analogue à B), de façon que les briquettes ou les matières carbonées soient chauffées par en dessus et par en dessous.
Les figures 4,5, 6 et 7 représentent ces dispositions modifiées. A cet effet, les gaz épuisés du oarneau se rendant à la cheminée L sont évacués par le conduit M et leur température
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est modérée suivant les 'besoins au point N avant qu'ils entrent dans la chambre de mélange Q2.
De là ces gaz passent, par un con- duit Q3 à garnissage en briques, dans un orifice Q6 situé au niveau de la sole B, et communiquant avec un espaoe Q4 formé entre la sole existante B, avec ses fermetures hydrauliques comme décrit précédemment, et une fausse sole Q5; les gaz chauds passent autour de cet espace Q4 dans les deux sens et sont évacués dans l'atmosphère par un orifice Q8, analogue à l'orifice d'admission au conduit Q3, mais situé diamétralement en regard de celui-ci et relié à une cheminée appropriée telle que L Cette cheminée est pourvue d'un registre réglable.
Q7 désigne une fermeture au sable qui empêche que les gaz de distillation se mélangent avec les gaz qui se rendent à la chambre Q4.
Lorsqu'un chauffage indirect seulement est désiré, tous les gaz épuisés provenant de la cheminée L passent à travers l'es- pace existant sous la sole , comme décrit précédemment, et sont évacués dans l'atmosphère par la cheminée.
Lorsqu'un chauffage indirect et direct est exigé, le regis- tre est fermé , ou partiellement fermé , et la totalité ou une partie des gaz épuisés dont la température est réduite sont alors envoyés de la chambre de mélange Q2, par des orifices Q dans la chambre du moufle , oomne décrit précédemment.
Toutefois, on voit qu'un réglant les pressions relatives dans la chambre de mélange Q2 et dans la chambre du moufle , au moyen du registre et d'un exhausteur (non représenté) qui aspire les produits de la distillation de la chambre du moufle , on peut faire suivre aux gaz épuisés et dont la température est réduite, se trouvant dans la chambre Q, l'un ou l'autre des chemine dési- rés, c'est-à-dire que l'on peut faire passer la totalité des gaz à travers la sole creuse et les évacuer ensuite dans l'atmosphère (c'est-à-dire chauffage indirect), ou qu'on peut faire passer la
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totalité des gaz à travers les orifices Q et ensuite à travers le moufle (c'est-à-dire chauffage indirect et direct),
ou on peut faire passer une partie des gaz à travers la sole creuse Q4 et les évacuer ensuite dans l'atmosphère , et une partie à travers les orifices Q et ensuite à travers le moufle . Cette dernière méthode constitue en majeure partie un chauffage direct, mais permet qu'un faible volume de gaz passe en contact direct avec les briquettes ou avec la matière carbonée , de façon à agir comme support pour les produits de la distillation.
Ce mode d'ame- née , sous le sole , de la totalité ou d'une partie des gaz épuisés, empêche les pertes de chaleur par la partie inférieure de la couche de briquettes ou de matière carbonée , pertes qui, même lorsqu'on emploie un isolant très efficace, sont forcées de se produire , et le dit mode d'amenée des gaz réduit sensiblement le temps exigé pour carboniser une couche de briquettes ou de matière carbonée d'une épaisseur donnée .
Le dit procédé et le dit appareil conviennent particulière- ment bien pour le traitement de briquettes faites de demi-coke obtenu par la distillation de la houille à faible température, avec l'aide d'un liant approprié , tel que le brai, la cuisson ou le chauffage dans le dit four.à moufle et à sole mobile per- mettant d'obtenir des briquettes ne donnant pas de fumée et en même temps dures, denses et qui ne sont pas susceptibles de se casser. Divers procédés antérieurement proposés pour la cuisson des briquettes présentent l'inconvénient que , du fait que le liant, par suite du traitement thermique , tend à fondre , les briquettes se déforment et se fissurent ou se cassent, de sorte que le rendement en briquettes d'une résistance'uniforme et de forme constante se trouve réduit.
Le procédé de cuisson usuel donne également une très grande proportion de briquettes cassées ou endommagées, mais, à l'aide du présent procédé et du présent appareil, et en raison du fait que , pendant l'opération de cuis-
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son, les briquettes sont immobiles, tout risque d'endommagement se trouve pratiquement éliminé , tandis que les dispositifs d'a- limentation et de distribution sont tels qu'ils suppriment ou réduisent au minimum les risquée d'endommagement ou de rupture en oes points.
:Résumé.
L'invention est relative à un procédé de chauffage ou de distillation de matières carbonées solides, notamment de briquet- tes, consistant à les amener sur une sole ou grille rotative ou mobile , cette sole ou grille étant de préférence surmontée d'un moufle qui forme la chambre de chauffage, de sorte que , si on le désire , les gaz de chauffage peuvent être maintenus hors de contact avec la matière soumise au traitement sur la sole ou grille mobile située au-dessous du moufle desmoyens étant pré- vus pour décharger les briquettes après le traitement thermique, et des moyens étant également prévus pour évacuer les constitu- ants volatils dégagée des briquettes pendant le traitement ther- mique .
Le dit procédé est également caractérisé par les points suivants , pris séparément ou en combinaison :
1. la sole ou grille mobile est circulaire en plan, des moyens étant prévus pour la faire tourner, et un mécanisme à vitesse variable étant de préférence également prévu, de façon que la vitesse de rotation de la sole ou grille mobile puisse être modifiée suivant la nature des briquettes soumises au traitement thermique ,ou pour convenir aux conditions de travail.
2. le moufle qui est prévu pour le chauffage indirect des briquettes est constitué par un récupérateur à double voûte, l'air pour la combustion étant préalablement chauffédans le ré- cupérateur. à double voûte,et un ventilateur ou appareil analogue étant prévu pour envoyer l'air dans la chambre de combustion du moufle .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.