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"PERFECTIONNEMENTS AUX FOURS ROTATIFS POUR LE TRAITEMENT THERMIQUE DE CHARBONS ET AUTRES MATIERES ET APPLICATIONS
DE CES FOURS"
La présente invention se référé aux fours tubulaires rotatifs utilisés pour le traitement thermique de charbons et autres matières à l'état finement divisé et plus spécialement aux fours destinés à réaliser la transformation globulaire du charbon suivant le procédé décrit dans le brevet N 360.870 du 22 mai 1929 et ses brevets de perfectionnement, consistant à chauffer le charbon sous agitation continue jusqu'à un point-un peu au-dessous de la fusion pâteuse-auquel les grains ramollis prennent une forme arrondie d'autant plus sphérique que les grains sont plus petits, avec une surface extérieure lisse et imperforée,
et acquièrent en même temps une texture interne cellulaire ou ré- ibulaire.
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L'invention vise spécialement les dispositions particu- lières du four qui assurent avec le plus d'efficacité la réalisation des conditions essentielles de la globulation, c'est à dire un chauffage de la matière progressif et parfaitement uniforme dans toute la masse avec un réglage facile et précis de la température finale atteinte, l'évacuation de l'humidité et des gaz occlus qui se dégagent pendant la première partie du chauffage et finalement le maintien de l'ambiance la plus favorable au moment de la transformation globulaire et jusqu'à l'évacuation du charbon transformé.
Les fours conformes à l'invention se caractérisent es- sent tellement par :
I) Un système de chauffage capable d'assurer une élévation rapide de la température dans la zone du four où se produit la transformation globulaire, ce système de chauffage pouvant comporter la réintroduction d'une partie des gaz brûlés dans la chambre de combustion,de manière à améliorer les conditions de transmission de la chaleur.
2) Une séparation divisant le four en au moins deux enceintes distinctes cette séparation étant organisée de manière à permettre une progression sans entrave de la matière tout en étant hermétique aux atmosphères régnant dans les différentes enceintes du four.
3) Un système d'ailettes ou de nervures d'inclinaison et d'orientation déterminées de manière à assurer un brassage parfait de la masse sans déversement-et/ou avec déversement convenablement limité de la matière en traitement dans la ou les enceintes données du four- et à contrôler la urogression de la matière.
Ces caractéristiques essentielles peu vent être envisagées séparément, ou en combinaison appropriée quelconque.
Arin de fixer les idées et de mieux faire comprendre la nature de la présente invention, celle-ci sera décrite plus en détail ci-après, avec référence aux dessins annexés, lesquels en représentent schématiquement et à titre d'exemple nonimi--
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tatif une forme de réalisation.
La figure 1 est une coupe longitudinale montrant l'ensemble du four.
La figure 2 illustre par une coupe transversale dans le tube le mode de fonctionnement d'ailettes radiales.
La figure 3 est une coupe correspondante montrant le fonctionnement d'ailettes inclinées vers l'arriére.
La figure 4 représente la coupe longitudinale d'un tronçon de tube et montre le mode de montage des ailettes à l'intérieur de celui-ci.
La figure 5 est une coupe à travers un diaphragme cloisonnant le tube.
La figure 6 représente plus en détail le dispositif de passage de la matière à travers le diaphragme.
Se reportant aux figures, on voit que le four est constitué par un tube rotatif 1- de dimensions répondant à la production désirée-supporté et entrainé de manière usuelle appropriée (non représentée) et dont la plus grande partie tourne à l'intérieur d'une chambre de chauffe 2 formée à l'intérieur du massif en maçonnerie 3 qui enveloppe le four et contient en même temps la chambre de combustion 4. Les extrémités du tube 1 sont fermées de manière connue étanche aux gaz (non représentée). On voit à l'amont de la chambre de combustion 4 le ou les brûleurs 5 et l'on suit aisément le trajet des flammes et des gaz chauds qui, après avoir traversé la chambre de combustion 4 jusqu' l'extrémité arrière du four, reviennent vers l'avant en longeant le tube et sont évacués par le carneau 6.
Le volume de la chambre de chauffe 2 est réduit, de.manière à réaliser une vitesse élevée de circulation des gaz le long du tube 1, ce qui est favorable,à la transmission de la chaleur.
Cette vitesse des gaz peut être encore accrue en augmentant leur volume par la réintroduction d'une partie des gaz brûlés dans la chambre de combustion en aval du foyer, ou des brûleurs. A cet effet une dérivation 7 est prise sur le carneau conduisant à la che- minée! . Cette dérivation se termine par une tuyère 9. et le mé-
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lange des gaz réintroduits avec les gaz de commbution est facilité par la forme de diffuseur qui sera avantageusement donnée à la partie 10 de la chambre de combustion.Outre l'amélioration des conditions de transmission de la chaleur, réalisée par ce moyen,
on a l'avantage important que la température des gaz est ramenée par le mélange à une valeur qui élimine la possibilité de surchauffelooale et de détérioration du tube rotatif dans la zone la plus chaude du four.
En outre la forme de diffuseur de la partie à réinjection de la chambre de combustion peut servir à créer, en cas de nécessité, une dépression en amont de la.chambre de combustion-et
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du fait le--Ùirage-ou un tirage supplémentaire nécessaire'a la mar- che des brûleurs-ou du foyer.
Un ventilateur de réinjection 11 et une vanne de réglage 12 ainsi qu'éventuellement une vanne de réglage supplémentaire 12' permettent de contrôler et de faire varier la quantité de gaz brûlés ainsi réintroduite dans le circuit. 13 et 14 sont des joints appropriés assurant l'étanchéité du four par rapport à l'atmosphère extérieure.
On.notera encore à la figure 1 que le tube est divisé dans sa longueur en deux enceinte% 15 et 16 par une cloison ou dia- phragme 17. Dans la chambre 15 la matière traitée, par exemple le charbon ou le Mélange de charbon à globuler, est d'abord séchée puis perd son eau de constitution et les gaz occlus (tels que du 00 et des hydrocarbures non condensables). La vapeur d'eau et ces gaz sont extraits par les moyens d'évacuation appropriés usuels (non représentés) disposés par exemple dans le dispositif de la tête d'entrée et d'alimentation du four. Dans la chambre 16 le chauffage se poursuit jusqu'2 la température de globulation.
Il s'y dégage des vapeurs goudronneuses ainsi que les premiers gaz de distillation, et l'expérience a montré qu'il est important au point de vue d'une bonne globulation que cette atmosphère ne soit pas diluée par de l'air ou de la vapeur d'eau où les autres gaz (anhydride carbonique et hydrocarbures non condensables) se dégageant du charbon à basse température',de telle manière qu'il faut une séparation étanche entre les chambres 15 et 16.
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Acet effet le diaphragme 17 est constitué de manière à être hermétique tout en permettant une progression facile de la matière.
Une disposition avantageuse dans ce but consiste à. lui donner la. forme d'un canal hélicoïdal simple ou multiple dans le quel le charbon s'accumule et forme automatiquement joint étanche. Par exemple comme le montre la figure 5, le canal 20 de section appropriée longe la périphérie du diaphragme 17. Les -oroduits peuvent y pénétrer sous l'action d'un déflecteur 21 par un orifice 22 percé dans le diaphragme .Ils sont évacués dans la chambre 16 à travers un autre orifice 23 lorsqu'ils rencontrent la paroi séparatrice 24.
Si l'on envisage de traiter dans le four des charbons d'espèces différentes il est avantageux de réaliser le montage du diaphragme 17,20 par exemple, au moyen de boulone pressions (non représentés) prévus dans les cercles 25, faisant partie du diaphragme, ou par d'autres moyens appropriés, de manière à pouvoir en modifier la position dans le tube de façon à faire varier les volumes respectifs des chambres 15 et 16 ainsi que la température à laquelle le charbon passe de l'une à l'autre.
En ce qui concerne la progression du charbon, l'expérience a montré que dans Les tubes à parois intérieures lisses il se produit une espèce de balancement avec avancement)saccadé au cours duquel la masse n'est pas brassée.Il en résulte un chauffage irrégulier.
Dans le four suivant la présente invention.les parois intérieures du tube sont garnies sur toute leur longueur d'un système de nervures ou ailettes 18 constitué par exemple par des fers cornières supportés de manière appropriée, par exemple par l'intermédiaire de cercles 19, auxquels ils peuvent être fixés de manière détachable au moyen de boulons 19'.
L'invention se caractérise notamment par l'inclinaison et l'orientation particulières qui peuvent être donnéec à ces ailettes en vue d'assurer un brassage de la matière par retourne-
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ment régulier sans déversement, ou à déversement limité, et de contrôler la progression à travers le four.
La figure 2 montre que lorsque les ailettes 18 sont disposées radialement, elles ne sont complètement débarrassées de charbon que lorsqu'elles ont dépassé le plan diamétral horizontal du tube d'une quantité telle que leur inclinaison correspond à l'angle du glissement du charbon sur la tôle( par exemple 35 ).
Il en résulte qu'une partie des grains de charboh sont en contact trop prolongé avec la tôle et peuvent être surchauffés aprèa quoi il retombent librement d'une assez grande hauteur, ce quifavorise un dégagement excessif de matière volatiles, à moins qu'ils ne collent à la tôle en amorçant la formation d'agglomérats qui se durcissent rapidement et tombent sous forme de blocs dans la masse.
En inclinant les ailettes vers l'arrière par rapport au sens de rotation du tube on peut assurer un meilleur retournement de la masse et un dégagement beaucoup plus rapide du charbon entraîné par les ailettes. En effet, comme le montre la figure 3 une inclinaison vers l'arrière, de 50 par exemple, fait que l'angle de glissement du charbon sur la tôle, disons 35 par rapport à l'horizontale, est obtenu alors que l'ailette se trouve encore notablement en dessous du plan diamétral horizontal du tube.
Cette disposition est particulièrement importante dans la chambre 16 ,dans la zone où se produit la 'crans format! on globulaire, car elle empêche un dégagement excessif de matière volatiles ainsi que la surchauffe d'une partie de la matière , susceptible de rendre les grains impropres à l'agglomération directe à chaud, comme exposé dans le '-)rêvez N 367.596 du 8 février 1930.
D'autre part, les ailettes peuvent être soit parallèles aux génératrices du tube, soit inclinées vers l'arrière, soit inclinées vers l'avant par rapport à celles-ci. Les ailettes parallèles aux génératrices(position a fig.4) peuvent être considérées comme neutres car elles se bornent à produire le brassage de la matière sans influer sur sa progression. Les
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ailettes inclinées vers l'avant par rapport aux génératrices (pos. b ig.4) propulsent la matière en même temps quelles la retournent et sont par conséquent accélératrices de la progression. Les ailettes inclinées vers l'arrière par rapport aux génératrices (pos. c fig. 4) tendent à faire reculer la matière pendant le retournement et sont donc retardatrices.
Grâce à ces propriétés, on peut, par une disposition appropriée du système d'ailettes, contrôler l'allure de la progression de la matière le long du tube et faire varier correspondamraent la loi du chauffage.
Ainsi l'inclinaison longitudinale des ailettes et aussi leur inclinaison par rapport au sens de rotation du tube 1 peuvent différer suivant les différents endroits du four et peuvent donc varier suivant la longueur du même compartiment. Cela permet en effet de faire varier la vitesse de passage de la matière à travers différentes sections du four et partant,- le débit étant constant,- l'épaisseur de la couche de charbon.
Dans le cas de traitement de charbon très gras on pourra provoquer, après la globulation, le dégagement d'une notable partie de matières volatiles en excès en aménageant les ailettes 18 dans la zone de l'extrémité aval du four de manière à inten- sifier le retournement de la matière, par exemple, en donnant aux ailettes 18 soit une inclinaison relativement faible en arrière, soit une inclinaison à angle droit, soit une inclinaison en avant, par rapport au sens de rotation du tube 1, et éventuellement une inclinaison longitudinale relativement faible en avant, ou aucune, ou en arrière, par rapport au sens de cheminement de la matière.
Comme il est aisé de s'en rendre compte par la description qui précède, les dispositions caractéristiques ci-dessus, tout en étant d'une grande simplicité, permettent de réaliser le chauffage le mieux approprié au traitement thermique envisagé avec une grande facilité et une grande précision de réglage.
La cha- leur transmise eat uniformément répartie dans toute la masse de la matière traitée qui est constamment maintenue dans l'atmosphère la plus adéquate et ne subit malgré son brassage intense qu'un
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minimum de désintégration et de formation de poussières*
Il est encore à remarquer que le four faisant objet de la présente invention peut être appliqué à la fabrication de coke ou de semi-coke pulvérulent et à cette fabrication en connexion ou en combinaison avec le procédé globulaire. En effet, pour limiter la tendance au boursouflement et au feuilletage des agglomérés il est souvent nécessaire d'y Incorporer une substance poreuse papable d'absorber les gaz dégagés par le charbon globulaire encore chaud.
Cette substance peut être tout simplement un charbon'maigre non globulé, mais ce sera fort avantageusement du coke ou du semi-coke finement divisé et le four décriât peut fournit un tel produit en dépassant simplement la phase de globulation e en laissant se produire un fort dégazage du charbon globulé, sans cependant le laisser se prendre en agglomérat. Pour intensifier ce dégazage on pourra avoir dans le dernier tronçon du four des ailettes radiales ou même inclinées vers l'avant faisant tomber les grains d'une assez grande hauteur.
L'objet de la présente invention consiste également dans l'application des fours décrite plus haut à la globulation et/ou à la cokéfaction ou semi-cokéfaction des charbons ou lignites.
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