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"Installation et procédé thermo-dynamiques"
Cette invention a pour objet des installations thermo-dynamiques ainsi que des procédés servant à leur réalisation. Un des objets de l'invention est d'assurer une meilleure utilisation de l'énergie des gaz de combustion provenant d'installations de traitements thermiques continues.
Dans l'industrie on trouve un grand nombre d'in- stallations de traitements thermiques, où la chaleur des gaz de combustion est transmise, soit immédiatement au produit à traiter ou, au moyen d'un réchauffeur, à un fluide secon- daire - air, gaz, vapeur, ou à des surfaces de radiation.Dans
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la plupart des cas, la chaleur des gaz de combustion produits au ours de ces traitements thermiques, gaz ayant une tempé- rature d'environ 14 C, ne peut être utilisée que dans un in- tervalle bien défini. La limite supérieure de cet intervalle est constituée par la température compatible avec les matériaux de construction des appareils ou la température que peut sup- porter le produit à traiter sans inconvénient.
La température inférieure de l'intervalle est limitée par la différence de température devant exister entre les gaz et le corps à ré- chauffer.
Dans les installations de traitements thermiques existantes la réduction nécessaire de la température des gaz de combustion à la température compatible avec le métal de construction des installations de traitements thermiques, ainsi que l'utilisation de la chaleur de l'intervalle inférieur, chaleur inutilisable aux installations de traitements thermiques existantes, se fait d'une manière peu économique, ce qui est mis en lumière par les exemples qui suivent:
Dans les installations thermo-dynamiques actionnées au moyen d'air comprimé, l'air est passé en circuit fermé par un compresseur suivi d'un réchauffeur d'air et d'une tur- bine. La température de l'air de travail est comprise entre les limites d'environ 350 - 650 , c'est-à-dire l'air introduit dans le réchauffeur à une température de 350 C quitte l'appa- reil à une température d'environ 650 C.
Le réchauffeur est chauffé au moyen de gaz de combustion, dont la température de 1400 C est préalablement réduite à la température compatible avec les matériaux de construction du réchauffeur, soit par exemple à 800 C, en mêlant ces gaz avec une certaine propor- tion de gaz perdus recyclée en circuit fermé. Or, cette rotation du fluide recyclé donne lieu à une consommation de force motrice supplémentaire.
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A la sortie du réchauffeur les gaz ont une température qui dépasse d'environ 100 C la température des gaz introduits, soit une température de 450 C Cette chaleur résiduelle est gaspillée en simplement rejetant ces gaz à l'atmosphère , ou elle est utilisée d'une manière peu économique, par exemple au préchauffage de l'air de combustion? Or, ce préchauffage a pour effet encore une augmentation de la température des gaz de combustion, augmentation donnant lieu à une augmenta- tion du volume des gaz de refroidissement à recycler, d'où encore une augmentation de la consommation force motrice.
Au fours rotatifs des cimenteries les gaz de combus- tion sortant des fours ont une température d'environ 600 C.
Dans la plupart des cas la chaleur de ces gaz est utilisée pour la génération de la vapeur au moyen d'une chaudière à chaleur perdue suivie d'une machine à vapeur ayant le rende- ment peu satisfaisant qui caractérise toutes les installations à vapeur.
Comme troisième exemple nous citerons une installa- tion de séchage devant traiter un produit contenant un pour- centage d'eau élevé. Dans ce cas, les fumées d'échappement, même pour le cas que celles-ci auraient une température rela- tivement peu élevée, par exemple 2000 C, ont une contenance thermique élevée à cause de la vapeur d'eau qu'elles ont ab- sorbée au cours du séchage . Tous les efforts qmi ont pour but d'utiliser cette chaleur au moyen d'échangeurs de chaleur à une échelle pratiquement importante, soit pour la production de la force motrice, soit pour n'importe que autre but, ne sauraient guère être mis en pratique, parce que ces solutiohs exigeraient des surfaces d"échange excessives.
Du reste, l'utilisation de la chaleur de vaporisation au moyen d'échan- geurs de chaleur serait rendue impossible simplement par le fait que dans presque tous les cas le mélange, gaz-vapeur,
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entraîne des poussières dégagées au cours du traitement thermique, et que ces poussières se déposeraient aux sur- faces d'échange humides aussitôt que la température de la vapeur se réduit en dessous du point de rosée, et que ces dépôts de poussières gêneraient ou empêcheraient la trans- mission de la chaleur. De plus, il serait à craindre qu'en présence de composés sulfurés condensant déjà à des tempé- ratures en- dessous de 100 C il y aurait des corrosions.
Il est un des objets de la présente invention d'utiliser cette chaleur pour la production de force motrice et de réaliser le refroidissement des gaz de combustion aux températures utilisables aux installations de traitement thermique d'une manière plus économique, en utilisant la force expansive des gaz de combustion et, cas échéant, également celle des vapeurs ou des gaz produits au cours des traitements thermiques.
Selon mon invention ce but est atteint en produi- sant les gaz de combustion au cours d'une combustion des combustibles continue, tout en maintenant une pression de service constante, et en passant ces gaz de combustion, soit en avant ou à la suite de leur passage par l'installation de traitement thermique, par un transformateur d'énergie, dans lequel est utilisé pour la transformation en énergie cinétique: non seulement la force expansive des fumés due à l'augmentation de leur volume au cours de la combustion - l'installation selon mon invention permettant au gaz de com- bustion d'augmenter en volume, tout en maintenant leur pres- sion - mais également la détente des gaz au prix de leur ref ro i di s seme nt .
Dans les cas où il s'agit d'utiliser l'intervalle inférieur des fumées, les gaz sont d'abord passés par l"in- stallation de traitement thermique, où ils cèdent la chaleur
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nécessaire au traitement thermique, tout en maintenant leur pression de plusieurs atmosphères. Par la suite les gaz, encore sous la même pression, passent au transformateur d' énergie. Dans ce dernier la force expansive, qui correspond à ce qu'il reste de leur chaleur, a pour effet de mettre en mouvement un élément mobile d'un dispositif susceptible d'émet- tre de l'énergie cinétique. De plus, il y aura une d'éventé des gaz de combustion au prix d'un refroidissement, détente ayant pour effet que l'élément mobile mentionné plus haut reçoit des impulsion dans le même sens.
De ce fait, il n'y a pas d'inconvénient à admettre un refroidissement très poussé en adpotant un rapport de pression optimum, par exemple un rapport de 1 :10. les cas où au cours du traitement thermique les gaz de combustion ont absorbé de la vapeur, une partie de la chaleur de vaporisation peut être utilisée également.
La grande importance économique d'un tel procédé est illustrée par .l'exemple qui suit.
Les lignites tout-venant ont une teneur d'eau de 52% tandis que l'humidité des lignites prêtes à être vendues ne doit pas dépasser 15%. Pour une installation devant traiter 230 tonnes de lignites brutes à l'heure, la quantité de vapeur engendrée correspond à 100 tonnes de vapeur à l'heure. En brûlant la même quantité de combustibles que celle nécessaire jusqu'ici au séchage de la quantité de lignites brutes men- tionnée, mon invention permettra théoriquement de récupérer une énergie supplémentaire d'environ 34 000 HP. Même dans l'hypothèse que les installations selon mon invention auraient un rendement peu élevé, la quantité d'énergie récupérée serait quand même de la plus grande importance pour une mine à lignites.
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En utilisant l'intervalle de température supérieur, les gaz de combustion sont passés dans l'ensemble de trans- formation d'énergie sous la pression de plusieurs atmosphères entretenue à la chambre de combustion. Dans cet ensemble 1' énergie des gaz de combustion est utilisée complètement pour la transformation en énergie cinétique, non seulement l'éner- gie des gaz résultant de l'augmentation de leur volume sans réduction de pression et de température ; également l'éner- gie résultant de la détente au prix d'un refroidissement. Il est entendu que le degré de la détente et du refroidissement dépend de la nature du traitement thermique auquel le produit sera soumis à la suite de cette opération.
Ce degré dépendra par exemple de la température compatible avec les matériaux de construction d'un réchauffeur d'air disposé à la suite de l'ensemble de transformation d'énergie, réchauffeur destiné su réchauffage de l'air comprimé servant à l'actionnement d'une installation de force motrice.
Le choix de l'appareillage servant à la réalisation de ces procédés dépend d'un nombre de facteurs dont il faut tenir compte. Par exemple, les gaz de combustion entraînent toujours un certain pourcentage de poussières.
Dans l'état actuel de la technique, les appareils de captation de poussières existants n'assurent pas le degré d'épuration indispensable à l'opération d'une machine à piston ou d'une turbine à gaz. De plus, en utilisant les intervalles de températures supérieures des gaz de combustion, il faut tenir compte de la température élevée des gaz et de l'influence que cette température pourra avoir sur les matériaux de construc- tion des appareils de traitement thermique. D'autre part, en utilisant l'intervalle de température inférieur, il y a le danger de condensation des vapeurs et des gaz que contiennent les produits de combustion.
Pour éviter les inconvénients qui pourraient être occasionnés par les poussières, l'énergie de
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travail des gaz est transmise de préférence à un liquide lequel mis en mouvement transmet son énergie cinétique à une turbine hydraulique. La présence de quelques impûre-tés dans le liquide de travail n'aura pas un effet nuisible sur l'opération d'une turbine hydraulique. Du reste, les poussières accumulées peuvent être séparées en un endroit convenable de la trajec- toire parcourue par le liquide.
En utilisant des gaz de tra- vail ayant une température comprise entre 200 et 6000 C, l'éner- gie de travail de ces gaz peur être transférés immédiatement à un liquide par exemple en réalisant la détente des gaz au moyen d'une tuyère disposée au sein du liquide qui de cette façon est mis en mouvement. Le passage par la tuyère a pour effet que la chaleur des gaz est transformée en énergie ciné- tique. Dans ce cas la différace de température entre les gaz et le liquide est peu élevée, et la perte d'énergie qui dans le cas d'une différence de température plus élevée serait occasionnée par la vaporisation du liquide est réduite à un minimum.
Au cours de la transmission de l'énergie cinétique des gaz au liquide, le liquide est mêlé avec les gaz. Dans le cas que les bulles de gaz seraient susceptibles de gêner la marche de la turbine hydraulique, on pourra séparer le gaz du liquide par exemple en faisant parcourir 'au mélange (liquide-gaz) une trajectoire horizontale d'une longueur suf- fisante ce qui permettra aux bulles de gaz de sortir du liquide.
Une séparation des gaz plus rapide s'obtient en faisant passer le mélange (liquide-gaz) par un coude de forme annulaire ce qui a pour effet que par l'action des forces d'inertie le liquide se trouve pressé vers la courbe extérieure du coude, qui est fermée, tandis que les gaz sont forcés vers la courbe intérieure du coude, qui est ouverte. Une séparation pratique-
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ment complète s'obtient en faisant passer les gaz par une tuyère et en utilisant l'énergie cinétique y résultant pour monter le liquide a un récipient élevé, d'où la hauteur de chute permet de transformer l'énergie statique du liquide en énergie cinétique.
Lors du repos du liquide à sa position élevée les gaz légers se séparent du liquide ce qui permet de les évacuer automatiquement à l'atmosphère à la hauteur prescrite par les lois en vigueur dans les divers pays.
L'énergie ainsi récupérée, qui correspond au pro- duit de la hauteur de chute multipléepar la masse d'eau, non- comptéesles pertes à l'écoulement, sera égale à l'énergie de travail des gaz admis au transformateur, énergie majorée cas échéant, de l'énergie de travail des vapeurs absorbées.
En utilisant l'intervalle inférieur des gaz de com- bustion, intervalle comprenant les températures d'environ 600 C et en-dessous, les poussières entraînées pourraient être éliminées jusqu'à environ 0,3 g/m3 au moyen d'une installation de captation de poussières. Cependant, comme on le comprendra facilement même ce pourcentage peu élevé serait susceptible de gêner la marche d'une turbine à gaz.
En utilisant l'intervalle supérieur des gaz de com- bustion, soit l'intervalle compris entre 1400 - 1750 C et les températures compatibles avec les installations de traitement thermique, il sera indiqué de prendre des mesures spéciales pour le dépoussiérage des gaz. En adoptant par exemple les foyers du type "Cyclone" qui assurent la fusion des cendres, on obtient déjà un degré de dépoussiérage relativement élevé.
Dans le cas que les foyers de ce genre sont opérés sous pres- sion et qu'il y a une différence appropriée entre la pression de l'air de combustion à l'entrée et les gaz de combustion à la sortie, il sera bien possible d'intercaler des dispositifs
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assurant le dépôt et l'écoulement des cendres fondues? D'une manière analogue les gaz de combustion provenant d'un foyer à grille opéré sous pression peuvent être dépoussiérés égale- ment. En d'autres mots, en faisant le choix du type de trans- formateur d'énergie on devra, dans la plupart des cas, s'at- tendre à un certain pourcentage de poussières et à des tempé- ratures des gaz assez élevées.
Si, au contraire, l'énergie des gaz dans l'inter- valle de température supérieur est transférée à un liquide, il faut éviter le contact entre le liquide et les gaz de com- bustion, contact pouvant occasionner des pertes excessives dues à la vaporisation du liquide. Un mode d'exécution préféré prévoit que l'énergie cinétique des gaz est transférée à un liquide que l'on fait passer par une tuyère. L'énergie des gaz due à leur augmentation en volume est utilisée immédiate- ment pour conférer au liquide de l'énergie cinétique, et cela sans changer la pression ni la température du gaz. Cette énergie cinétique est constante puisqu'il y a une augmenta- tion de volume constante qui a lieu au cours d'un processus de combustion constant.
L'énergie cinétique récupérée par la détente des gaz au prix de leur refroidissement se transforme en énerhie mécanique d'une façon analogue. Il est à remarquer cependant que cette énergie diminue de plus en plus et que de ce fait la vitesse d'écoulement du liquide diminue par rapport.
Afin d'éviter que la marche de la turbine hydraulique soit gênée par les fluctuations de ce genre, les deux flux de li- quide sont de préférence réunis en un seul flux.
Pour éviter le contact direct entre les gaz chauds et le liquide contact susceptible de provoquer une vaporisa- tion du liquide,en contact avec les gaz, un mode de réalisa- tion préf érable de mon invention prévoit un chapeau protec- teur qui sépare la surface du liquide des gaz chauds. D'après les lois régissant la propagation de la pression, un jeu @
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minime existant entre le chapeau et la paroi de la chambre suffira pour transférer la pression des gaz au liquide tandis que la transmission directe de la chaleur des gaz au liquide est réduite à un minimum sans importance pratique.
Ce chapeau ainsi,que les parois du récipient consistent de préférence en un matériau ayant des pores fins qui se remplissent du liquide. L'humidité que le matériau poreux a absorbée empêche la cession de chaleur à travers les parois du chapeau et de la chambre, étant donné que la température de ces parois ne peut jamais dépasser celle du liquide ou celle de la vapeur correspondant à la pression des gaz. Malgré . l'adoption de température élevées, la va- porisation de l'humidité absorbée par la masse poreuse prend un temps assez long, ce qui explique le fait qu'au cours de la période assez courte où pendant une course les gaz se trouvent en contact avec les parois du récipient, la quantité d'humidité des pores évaporée n'est que minime.
Un transformateur de cette construction est in- sensible à l'effet des poussières entraînées par les gaz de travail. Du reste, les poussières qui pourraient s'accumuler dans ,le liquide s'éliminent facilement à un endroit convenable du cycle.
La figure 1 représente une installation pour la réalisation d'un procédé selon mon invention, installation utilisant l'intervalle de température supérieur des gaz de combustion-. Un dispositif faisant partie de l'installation est représenté par une coupe longitudinale tandis que les autres éléments ne sont illustrés que schématiquement.
La figure 2 est une coupe longitudinale de l'in- stallation représentée par la figure 1 suivant la ligne II-II.
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La figure 3 est une coupe longitudinale d'une installation pour la réalisation d'un procédé selon mon in- vention, installation destinée à l'utilisation des gaz de combustion à l'intervalle de température inférieur.
La figure 4 est une coupe longitudinale d'une partie modifiée de l'installation représentée à la figure 3.
A l'installation représentée par les figures 1 et 2, le charbon pulvérisé prélevé du silo 1 est refoulé sous une pression de 13 kg/cm par un tuyau 2 dans la direction indiquée par la flèche A dans une chambre de combustion 3.
La combustion se fait donc sous une pression de 13 kg/cm .
La chambre de combustion peut être construite d'une manière connue de telle façon que les cendres sont granulées à l'eau dans un récipient 4 d'où elles sont évacuées. Les gaz de combustion, cas échéant libérés de leur teneur en cendres au moyen de surfaces de choc, de grilles ou autrement, gaz ayant une pression analogue à celle mentionnée plus haut, soit 13 kg/cm , et une température d'environ 140000, sont passés par un carreau 5 et un tuyau d'amenée 6 dans un ensemble composé de trois chambres juxtaposées 7. Il est indiqué de prévoir un nombre de chambres plus élevé, par exemple, quatre ou six chambres identiques. L'amenée et la distribution des gaz de combustion au diverses chambres 7 se fait par une soupape 8 refroidie à l'eau.
La noix 9 de la soupape 8 com- porte pour chaque chambre un orifice de passage 10 permettant de raccorder une des chambres 7, soit au tuyau d'amenée 6 ou à une des branches 11. Dans une troisième position la sou- pape 8 ferme la chambre 7. Les orifices de passage au diverses chambres sont calés les uns par rapport aux autres de façon que par suite du recouvrement des divers flux de volume des gaz admis et celui des gaz évacués reste égal à tout moment.
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La soupape 8 est construite de façon à former un couvercle fermant les chambres. Les parois des chambres 7 sont revêtues d'une masse poreuse, de préférence d'une masse réfractaire.
Un chapeau de protection 12 d'un matériau identique ou sem- blable sépare les gaz de combustion de la colonne d'eau 14, qui remplit la chambre au commencement de l'opération. Le chapeau est construit soit en forme de flotteur ou il est muni d'une tige de piston 15 et d'un guidage 16. Entre le chapeau 12 et les parois de la chambre 7 il y a un jeu d'en- viron lmm.
L'extrémité inférieure de la chambre 7 est munie d'une tubulure de sortie 17 pour l'écoulement de l'eau. Les tubulures 17 reliées entre elles sont munies d'une soupape d'écoulement commune.
La soupape comporte pour chacune des chambre 7 un orifice de passage qui, suivant la position de la noix, met la soupape en communication, soit avec un espace 18 disposé parallèlement à la série des chambres, où avec un espace 19 entourant l'espace 18 d'une façon concentrique,ou avec une conduite 33.
L'une des extrémités de l'espace 18 est munie d'une tuyère 20 aboutissant centralement à une tuyère 21 disposée à l'extrémité de l'espace 19. A la tuyère 21 le flux sortant de la tuyère 20 sous une pression constante et à une vitesse élévée se réunit avec le flux sortant de l'espace 19 à une pression qui varie avec la détente des gaz. Le flux sortant de la tuyère 21 à une vitesse moyenne est dirigé par la con- duite 22 vers la turbine hydraulique 23 dont l'extrémité de sortie est raccordée au tuyau 33.
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La branche 11 aboutit à un échangeur de chaleur 24.
L'extrémité de sortie de l'échangeur de chaleur aboutit à une cheminée 25. L'échangeur de chaleur est muni d'un système tubulaire 26 dont l'extérieur est frappé par les gaz qui par dans la branche 11 entrent/l'échangeur de chaleur d'où ils sont vers évacués / la cheminée 25.
L'extrémité d'entrée du système tubulaire 26 est raccordée au premier étage 27 d'un compresseur à trois étages commandé par une turbine à air 30. Les deux autres étages 28 et 29 du compresseur à air sont commandés par le même arbre que l'étage 27 du compresseur ainsi que la turbine 30. Entre les étages 29 et 28 ainsi qu'entre les étages 28 et 27 l'air comprimé parcourt les refroidisseurs 31 respectivement 32.
L'extrémité d'entrée de la turbine à air est raccordée à l'extrémité de sortie de l'échangeur de chaleur 24. L'extré- mité de sortie de la turbine à air est raccordée d'une part au silo à charbon pulvérisé 1 et d'autre part à la chambre de combustion 3.
Le fonctionnement de cet ensemble est le suivant: L'air d'échappement de la turbine 30,air ayant une tempéra- ture d'environ 200 C et une pression de 13 kg/cm2,est passé dans le silo à charbon pulvérisé 1 d'où il refoule le char- bon pulvérisé par le tuyau 2 dans la chambre de combustion.
En même temps l'air d'échappement de la turbine 30 est passé dans la chambre de combustion 3 comme air de combustion.
A la chambre de combustion les gaz de combustion se chauffent à une température d'environ 1400 C, et cela sous une pression constante d'environ 13 kg/cm2. Tout en mainte- nant cette pression et cette température; les gaz passent ensuite, suivant la position de la soupape 8, dans une des chambres 7, où par suite de l'augmentation de leur volume ils refoulent le liquide par l'espace 18 et la tuyère 20
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dans la conduite 22. Dès que le chapeau 12 ainsi que la co- lonne d'eau protégée par ce chapeau ont parcouru une certaine trajectoire, la soupape est renversée de façon que l'extrémité supérieure de la chambre 7 est fermée et une autre chambre est ouverte pour l'admission des gaz par la conduite 6.
Dans la chambre 7 traitée em premier lieu les gaz enfermés en ce moment se détendent à environ 1,5kg/cm2 en se refroidissant à environ 700 - 800 C. Pendant cette opération la soupape 13 se trouve renversée de façon à faire passer le liquide de la chambre 7 à l'espace 19 et de là, par la tuyère 21, à la con- duite 22. De préférence les souappes 8 et 13 sont accouplées l'une à l'autre. Dès que la détente a eu lieu dans l'étendue mentionnée, la soupape 8 est renversée de façon à raccorder l'intérieur de la chambre 7 à la branche 11. En même temps, la soupape 13 est renversée de façon à raccorder l'extrémité d'écoulement de la chambre 7 à la conduite 33.
Les gaz de combustion à l'intérieur de la chambre 7, gaz ayant une tem- pérature de 700 - 80 C et une pression finale d'environ 1,5kg/cm2 passent en ce moment par la branche 11 à l'échangeur de chaleur 24 et puis à la cheminée 25. En même temps le liquide d'écou- lement de la turbine 23 vient remplir la chambre 7 en passant par la soupape 13 et la conduite 33. Dès que le chapeau 12 est arrivé à sa position supérieure, la soupape 8 et en même tamps la soupape 13 sont renversées de nouveau, et toute l'opération se répète.
Les gaz de combustion venant de la chambre 7, gaz admis au réchauffeur d'air 24 à une pression d'environ 1,5 kg/cm2 et une température D'ENVIRON 700 à 800 c frappent le système tubulaire 26 du réchauffeur d'air et cela en sens opposé à l'air circulant à l'intérieur du système tubulaire 26.Pendant cette circulation les gaz cèdent la plus grande partie d e dans 2 leur chaleur de façon à entrer/la cheminée 25 à environ 1 kg/cm et 200 C.
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A l'entrée du premier étage 29 du compresseur l'air se trouve à la pression de l'air atmosphérique et à la tempé- rature ambiante, soit à 1 kg/cm et environ 20 C. Cet air est comprimé au premier étage 29, et la chaleur produite au cours de la compression est soutirée à l'air par le refroidis- seur 31.A la suite de cette opération l'air entre le second étage 28 du compresseur, et la chaleur produite au cours de la compression est soutirée à l'air par un deuxième refroi- disseur 32. L'air ainsi comprimé est passé dans l'étage final 27 du compresseur d'air d'où il sort à une température d'en- viron 100 C et une pression de 21 kg/em2.
Cet air comprimé est passé dans le système tubulaire 26 de l'échangeur de cha- leur 24 d'où il sort sous la même pression d'environ 21 kg/cm et à une température d'environ 500 à 600 C. L'air ainsi chauffé est passé dans la turbine d'air 30, et il actionne cette turbine. L'air d'échappement de la turbine à air, et qui est di- rigé au foyer comme air de combustion, a encore environ 200 CT et 13 kg/cm2.
Il résulte de ce qui précède qu'un type d'instal- lation bien connu et destiné à l'utilisation des gaz de com- bustion est complété par l'adjonction d'un ensemble au moyen duquel le refroidissement des gaz de combustion à une tempé- rature de 700 - 800 C est réalisé par une détente des gaz.
C'est en deux endroits que l'ensemble permet la production de l'énergie cinétique dont la prise se fait aux arbres de la turbine hydraulique 23 et de la turbine à air 30. La chute de température des gaz de combustion jusqu'à environ 200 C est utilisée au moyen d'un seul fuide (air de combustion) pour la production de force motrice.
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L'air passe d'abord par le premier étage du compresseur d'air 29 où il se trouve comprimé à 21 kg/cm . Ensuite l'air passe par la turbine 30 où il se détend à 13 kg/cm2: Sous cette pression l'air parcourt le silo à charbon pulvérisé 1 ainsi que la chambre de combustion 3. Après transformation en gaz de combustion le fluide se détend à la chambre 7 à environ 1,5 kg/cm2, tout en cédant son énergie, augmentée par l'éléva- tion de la température, à l'eau qui se trouve à l'intérieur de la conduite 22. Par la suite, le fluide subit une autre dé- tente jusqu'à la pression de l'air atmosphérique, et cela dans l'échangeur de chaleur 24 où il cède le reste de sonenergie thermique à l'air admis à la turbine 30.
Cette disposition assure donc non seulement l'utilisation de l'énergie thermique des gaz de combustion mais également l'énergie due à l'augmen- tation du volume que les gaz subissent par suite de leur ré- chauffement. Par conséquent, le rendement thermique d'un tel ensemble est très élevé: en effet il atteint une valeur de 0.65.
Les indications concernant les températures et les pressions, ainsi que les détails de l'ensemble ne sont renseignées qu'à titre d'exemple. Il sera par exemple recommandé de prévoir des chambres de combustion permettant de porter les gaz de chauffage à des températures beaucoup plus élevées, par exemple 1750 C, ceci pour assurer la fusion et l'évacuation facile des cendres. Même dans l'hypothèse que dans ces installations les impûretés résiduelles des gaz. de combustion soient éliminées, les températures obtenues à l'endroit de consommation, c'ést-à- dire à l'entrée de la chambre 7 dépasseront toujours 1650 C- Ces installations permettent également de régler la détente de telle façon que la température des gaz à la sortie s'élève à 700- 800 C.
Il est à remarquer que dans ce cas la température la de des gaz correspondra au minimum à/moitié/la température d'entrée.
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Pour plus de clareté les chambres destinées à la transforma- tion de l'énergie ne sont illustrées que d'une façon schéma- tique. Il est entendu que les détails des chambres sont pro- pres à recevoir toutes les modifications constructives qu' implique l'usage pratique.
Les figures 3 et 4 représentent des exemples selon mon invention où l'intervalle de température inférieur des gaz de combustion est utilisé d'une façon telle que l'énergie perdue d'une installation de séchage, énergie jusqu' ici inutilisable pour la transformation en énergie cinétique, est transformée directement en énergie cinétique et avec un rendement très favorable.
En adoptant la disposition illustrée par la fi- gure 3, le charbon pulvérisé repris d'un silo à charbon pul- vérisé 35 est passé par un brûleur 37 dans la chambre de combustion 38. De plus, le brûleur 37 est alimenté d'air de combustion, air ayant également une pression de 13 kg/cm2.
La pression de l'air introduit au silo à charbon pulvérisé 35 et celle de l'air admis au brûleur 37 est produite par un compresseur 57 qui n'est illustré que d'une façon schématique.
Les gaz de combustion passent dans la direction de la flèche B dans le séchoir 39. L'appareil de séchage illustré est un séchoir à plateaux tournants bien connu dans l'industrie.
L'appareil se compose essentiellement d'un carrousel tour- nant à plateaux annulaires 40 comportant un grand nombre de plateaux superposés 41 composés de segments séparés par des fentes, le produit à sécher parcourant le séchoir de haut en bas. Le séchoir 39 est muni d'une ouverture d'alimentation 44 et d'une ouverture de sortie 45. Etant donnée la pression de 13 kg/cm existant à l'intérieur du séchoir 39, les ou- vertures d'entrée et de sortie sont munies d'écluses lesquelles cependant ne sont pas représentées au dessin. Au centre du
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carrousel à plateaux tournants 40 tourne un arbre 43 compor- tant un nombre de turbines superposées 42.
Les gaz de com- bustion passant de la chambre de combustion 3 dans le séchoir par un nombre d'ouvertures 46, 47,48 aménagées dans l'enve- loppe cylindrique du séchoir 39 sont animés d'un mouvement circulaire par les turbines 42 de façon à frapper le produit à sécher à plusieurs reprises. Pendant cette circulation les gaz absorbent la vapeur d'eau générée et de ce fait ils se refroidissent à une température sensiblement moins élevée.
En traitant de la tourbe et des lignites, cette température s'élève par exemple à environ 200 C. Il est entendu que cette température peut varier suivant le type de séchoir adopté et suivant la nature du produit à traiter. Quand on veur conserver par exemple les dimensions du séchoir et en même temps en augmenter le débita la température peut être à l'ordre de 500 C. Les gaz refroidis d'environ 500 à 200 C mais chargés de vapeur sont amenés par une conduite 49 à un distributeur annulaire 50 raccordé à un nombre de tuyères 51. Aux tuyères 51 les gaz se détendent et leur vitesse s' augmente à environ 100 m/s.
Les tuyères sont disposées à 1' intérieur d'un récipient annulaire 52 qui est rempli d'eau et auquel aboutissent de par en haut des tuyaux 53 dont les extrémités supérieure aboutissent à un récipient d'eau 54 disposé par exemple à une hauteur de 30 m. Chacun de ces tuyaux aboutit par son extrémité inférieure, qui forme tuyère, en-dessus d'une tuyère d'écoulement 51. Le flux des gaz sortant des tuyères 51 à une vitesse élevée entraîne de l'eau du récipient 52 dans les tuyères des tuyaux 53, et de cette façon le liquide est monté dans le récipient 54 à une vitesse sensiblement réduite . Par suite de leur légèreté,
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les bulles de gaz ont l'effet d'accélérer la vitesse du flux du liquide circulant à l'intérieur des tuyaux 53. Au réci- pient 54 les gaz se séparent du liquide.
Au centre du réci- pient 54 il y a un tuyau de descente de l'eau 55, tuyau abou- tissant à une turbine 56 disposée immédiatement en dessus des tuyères 51 et dont le caniveau d'écoulement est raccordé au récipient 52. La forme ainsi que la disposition des tuyères
51 et 53 assurent que la pression de la colonne d'eau lors de l'échappement des gaz, pression mesurée à l'intérieur de la tuyère, s'élève à 1 kg/cm . De cette façon l'eau d'écoule- ment de la turbine passe au récipient 52 sans contre-pression.
L'eau de travail parcourt donc un circuit continu, du récipient
52, par les tuyaux 53 et le récipient 54, le tuyau 55, la turbine 56 et retour au récipient 52.
Les détails de l'ensemble représenté par la fi- gure 3 sont propres à recevoir toutes les modifications con- structives qu'implique l'uasage pratique. Le type de séchoir illustré n'est qu'un exemple. La forme cylindrique de l'en- veloppe du séchoir est indiquée parce que celle-ci doit sup- porter une pression de 13 kg/cm . De plus, le type de séchoir illustré présente cet avantage que les poussières entraînées par les gaz de combustion ainsi que les poussières qui pour- raient se dégager à l'intérieur de séchoir se séparent auto- matiquement par les fréquents changements de direction brusques que subissent les gaz aux parois extérieures du séchoir et à l'espace intérieur annulaire. En effet, ces poussières se déposent au fond du séchoir d'où elles sont évacuées séparé- ment ou conjointement avec le produit à sécher.
En adoptant ce type de séchoir, le pourcentage de poussières que con- tiennent les gaz d'échappement n'est que minime, pourcentage normalement correspondant à environ 0,3 g/m3, et de ce fait ces gaz peuvent être passés sans inconvénients directement
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dans l'ensemble de transformation d'énergie, sans avoir à passer préalablement par une installation de captation de poussières.
En adoptant l'ensemble de transformation d'énergie représenté à la figure 4, l'énergie cinétique que les gaz cèdent au liquide est transmise directement à une turbine hydraulique. Les gaz qui se trouvent sous une pression d'en- viron 12 kg/cm2 sont dirigée par la conduite annulaire 60 dans un nombre de tuyères 61 disposées à l'intérieur d'un récipient rempli d'eau 62.
En dessous de chacune des tuyères 61 aboutissent des tuyères d'introduction 64 munies chacune d'un coude 63.
Les gaz sortant des tuyères 61 à une vitesse élevée entraînent de l'eau du récipient 62 laquelle, par les tuyères 64, est passée dans les coudes 63. Par suite de la vitesse élevée et par l'action des forces d'inertie y résultant, le mélange, eau-gaz, est forcé vers la courbe extérieure du coude ce qui a pour effet que les gaz sortent séparés de l'eau. Une lan- guette réglable 65 sépare le flux des gaz du flux de l'eau qui, par la tuyère de sortie 66, est dirigé en un jet fermé vers les aubes d'une turbine hydraulique 67 du type Pelton.
En utilisant l'intervalle de température inférieur des gaz de combustion, il n'y a pas d'inconvénient à réduire la température en-dessous de la limite de condensation de vapeurs ou de gaz, dont les produits de condensation pourraient provoquer des corrosions,puisque les éléments de l'ensemble de transformation d'énergie sont d'une construction simple et facile à enduire d'un revêtement anti-corrosif.