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La présente invention concerne un appareil destiné à introdui- re une matière pulvérisée emmagasinée à la pression atmosphérique dans un courant de gaz sous pression. Elle concerne en particulier la fluidification du charbon pulvérisé dans un courant d'oxygène comprimé.
On introduit dans un réacteur une suspension de charbon dans l'oxygène à titre de stade faisant partie d'un traitement de gazéification du charbon. Afin d'assurer un tel mélange, il était nécessaire de concevoir un appareil permettant de fournir un courant constant de charbon s'écoulant librement, à partir d'une source de charbon à la pression atmosphérique, dans un courant d'oxygène à grande vitesse sous des pressions pouvant attein- dre 315, 5 g/cm2 au-dessus de la pression atmosphérique.
Pour que le récipient de mélange puisse fonctionner convenable- ment, il doit recevoir un courant constant de charbon s'écoulant librement qui est à une pression légèrement plus élevée que celle sous laquelle l'oxy- gène y est introduit. Si l'on ne maintient pas une telle différence de pres- sion en faveur de l'écoulement du charbon, l'oxygène est refoulé et refoule le charbon dans le mécanisme d'alimentation, en causant ainsi un risque d'explosion. Par suite, cette différence de pression en faveur de l'écoulement du charbon doit pouvoir être immédiatement sensible aux variations ou à-coups dans l'écoulement du courant d'oxygène, à la fois pour assurer un mélange convenable du charbon et de l'oxygène et pour empêcher une explosion.
La présente invention a pour objet un appareil destiné à mettre en suspension de façon continue une matière pulvérisée emmagasinée à la pression atmosphérique dans un courant de gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique, comme par exemple du charbon pulvérisé dans un courant d'oxygène comprimé, ledit appareil comprenant une chambre d'alimentation pour la matière pulvérisée communiquant, d'une part, par l'intermédiaire d'un dispositif d'alimentation commandé par moteur et étanche au gaz, avec une trémie ouverte, et d'autre part, par un transporteur mécanique fonctionnant à l'intérieur d'une enveloppe l'entourant étroitement , avec une chambre de mélange ayant un conduit d'entrée en vue de l'admission audit gaz sous pression et un conduit de sortie pour la suspension gazeuse résultante de la matière pulvérisée.
L'invention comprend également un premier dispositif de commande situé dans la chambre d'alimentation et sensible à la charge de la matière pulvérisée en vue de commander le fonctionnement du dispositif d'alimentation afin de maintenir un niveau choisi de la matière dans ladite chambre, et un second dispositif de commande sensible à la différence de pression du gaz entre la chambre d'alimentation et la chambre de mélange et disposé de manière à commander l'écoulement du gaz entre des conduits d'entrée et de sortie du gaz inerte reliés à la chambre d'alimentation afin de maintenir la pression dans ladite chambre à une valeur donnée, supérieure à celle régnant dans la chambre de mélange.
En utilisant des soupapes commandées automatiquement de manière à fournir le charbon à la chambre de mélange selon un taux constant, toute variation de la pression de l'oxygène admis est immédiatement et automatiquement compensée par une variation correspondante de la pression exercée par l'anhydride carbonique ou autre gaz inerte sur le charbon qui se trouve dans la chambre à charbon à partir de laquelle il est transporté.
On va décrire maintenant l'invention en détail en se référant au dessin annexé, dont la figure unique -est une vue, en partie en coupe, d'un appareil selon l'invention.
Sur le dessin, 10 désigne une trémie d'alimentation en charbon, dans laquelle le charbon pulvérisé à traiter est emmagasiné à la pression atmosphérique. De cette trémie, le charbon est fourni par l'intermédiaire d'un dispositif rotatif a'alimentation 12 à une chambre sous pression 14, dite chambre à charbon. Afin de maintenir constante la pression résultant'du poids du char-
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bon llâ'd'ns lar'chambre à aorr;'-'h' fn8.1ntient' dans cette chambre une quan- tité de charbon relativement uniforme au moyen d'un-.interrupteur16 actionnépar
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diaphragme et sensible au niveau du charbon. L'interrupteur 16 est connecté par des fils 19 à un relais 20, par l'intermédiaire duquel il commande le moteur 22 qui entraîne en rotation le dispositif rotatif ou boisseau d'alimentation 12.
Lorsque le niveau du charbon contenu dans-la chambre 14 descend au-dessous d'un minimum déterminé, la pression qu'il exerce sur l'interrupteur à diaphragme 16 diminue et le moteur 22 est actionné, en amenant le boisseau 12 à fournir davantage de charbon en provenance de la trémie 10 dans la chambre, jusqu'à ce que le niveau maximum soit atteint et que le charbon exer- ce de nouveau une pression suffisante sur l'interrupteur 16 pour arrêter le moteur 22.
Le charbon est receuilli à la base de la chambre 14 par une vis 24 à pas constant tournant dans un cylindre 38 et entrainée à une vitesse constante par um moteur 26 par l'intermédiaire d'un réducteur de vitesse 28.
La vis est relativement très près de la paroi du cylindre afin d'empêcher le charbon d'être soufflé en arrière le long de la vis. La vis 24 fournit le charbon pulvérisé dans une chambre de mélange 30. L'oxygène est admis dans cette chambre par un conduit 32 se raccordant au fond de la chambre et s'élève dans celle-ci, en entraînant le charbon pulvérisé fourni par la vis 24.
Dans la chambre 30, le charbon pulvérisé et l'oxygène forment un mélange pré- sentant les propriétés d'une suspension gazeuse et quittant la chambre de mélange sous cette forme par un ou plusieurs tuyaux de sortie 34. Un disque de rupture 36 est disposé dans la chambre à titre de précaution contre l'établis- sement accidentel d'une pression de force explosive.
La différence de pression existant entre la chambre de mélange et la chambre à charbon est enregistrée par l'intermédiaire de tuyaux de rac- cord entre un régulateur 54 de pression différentielle et un orifice 64 de. la chambre de mélange d'une part et un orifice 50 de la chambre à charbon d'autre part. Un tuyau 62 relie l'orifice 64 de la chambre de mélange à un côté du régulateur 54 de pression différentielle, en permettant ainsi à l'oxygène comprimé venant de ladite chambre d'influencer le régulateur. L'autre coté de ce dernier est relié par un tuyau 60 à l'orifice 50 de la chambre à charbon, de sorte que la pression régnant dans ladite chambre influencé le régulateur.
Le régulateur 54 comprend un mécanisme destiné à mesurer la différence des pressions entre l'orifice 64 de la chambre 30 et l'orifice 50 de la chambre 14, ainsi qu'un mécanisme d'interrupteur destiné à actionner l'une ou l'autre de deux soupapes à moteur 68 et 42 qui règlent la fourniture de l'anhydride carbonique ou autre gaz inerte à la chambre 14 et son évacuation hors de ladite chambre lorsque la différence de pression est au-dessus ou au- dessous d'une valeur donnée. On a constaté qu'il est'préférable de maintenir dans la chambre 14 une pression d'eau supérieure de 2,54 cm. à celle qui rè- gne dans la chambre 30. On peut incorporer au mécanisme régulateur un graphique enregistreur et un 'indicateur à cadran.
Lorsque la pression de l'oxygène dans la chambre de mélange 30 augmente , en nécessitant le maintien' dans la chambre 14 d'une pression plus élevée en conséquence pour- maintenir la différence de pression nécessaire, le régulateur 54 agit par le tuyau 70 pour ouvrir la soupape 42, en permettant ainsi au gaz inerte de s'écouler dans la chambre 14 à travers l'orifice 50 par les tuyaux 44, 46 et 48 jusqu'à ce que la pression nécessaire se soit établie dans la chambre 14, sur quoi la soupape 42 se referme.
Lorsque la pression dans la chambre 30 commance à descendre au- dessous de la différence maximum de pression qu'il est nécessaire d'établir avec la chambre 14, le régulateur 54 agit par le tuyau 66 pour ouvrir la soupape 68, en permettant ainsi au gaz inerte de quitter la chambre 14 par l'orifice 50 et les tuyaux 48, 46 et 76 jusqù'à ce que la pression dans la chambre soit ramenée au niveau convenable, sur quoi la soupape 68 se referme.
Dans le cas où la pression de l'oxygène dans la chambre 30 s'abaisserait très soudainement, une grande quantité de charbon serait refoulée
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dans la chambre de mélange avant que le régulateur 54 et la soupape 68 puis- sent coopérer pour réduire la pression dans la chambre 14. Afin d'empêcher cette éventualité, les chambres 30 et 14 pont reliées par les tuyaux 48 et
72, ce dernier comportant une soupape de retenue 74. En cas de baisse sou- daine et excessive de la pression de l'oxygène dans la chambre 30, donnant lieu à une différence de pression supérieure à 12,7 cm d'eau, la soupape 74 s'ouvre et permet au gaz inerte de s'écouler directement de la chambre 14 vers la chambre 30, en rétablissant ainsi rapidement la différence de pres- sion convenable entre les deux chambres.
L'appareil s'est avéré commme grandement satisfaisant en servi- ce et 4 fourni une alimentation constante et ininterrompue en un mélange fluidifié de charbon et d'oxygène en proportions convenables. On peut faci- lement renouveler l'alimentation en charbon en introduisant simplement du charbon à la pression atmosphérique dans le sommet ouvert de la trémie d'a- limentation. Il ne se pose pas de problème de chargement par fournées sépa- rées à travers des portes étanches à la pression, attendu que le boisseau rotatif 12 assure le joint étanche à la pression nécessaire. Le boisseau fonctionne de façon intermittente, en étant commandé par l'interrupteur à diaphragme, et aux vitesses très faibles, on a constaté que 5 à 7 tours par minute suffisent, amplement.
Cette vitesse lente ne produit qu'une faible usure du boisseau et des éléments qui coopèrent avec lui, de sorte qu'il en résulte une diminution des frais d'entretien.
Du fait que la différence de pression est maintenue par un système de soupapes automatiques commandant la pression du gaz inerte, il y a peu de chance qu'une augmentation soudaine de la pression de l'oxygène refoule le charbon par la vis transporteuse. Par suite, on peut donner à celle-ci un pas constant, c'est-à-dire létablir de façon qu'elle ne travaille pas en compression et qu'elle ait un diamètre constant, et la faire tourner à une vitesse relativement lente. Auparavant, lorsqu'on désirait charger une matière granulaire à l'encontre d'une pression, on avait coutume d'établir la vis de façon qu'elle travaille en compression et de la faire tourner à vitesse élevée. Il s'ensuivait que la matière granulaire était tassée à l'ex- trémi,té de décharge, plus petite, de la vis.
Bien qu'un tel type de vis résiste aux pressions de refoulement dans une certaine mesure, il donne une charge en morceaux, non aérés, de façon indésirable, et provoque une usure élevée par abrasion des parties travaillantes, entraînant des problèmes et des dépenses excessifs d'entretien. La vis d'alimentation selon l'invention a par suite l'avantage de fournir un charbon coulant librement, ainsi que de fonctionner avec une usure minimum et une faible vitesse, ce qui diminue grandement les problèmes d'entretien.
Pour obtenir un fonctionnement convenable de l'invention, il est nécessaire de régler la différence de pression dans la vis d'alimentation, entre la chambre de mélange et la chambre à charbon, à une valeur n'excédant pas 2,54 cm. d'eau. Des différences de pression supérieures tendent à provoquer des variations excessives du taux d'alimentation en charbon. On permet ce réglage à l'aide des soupapes à moteur, commandé'es par le régulateur de pression différentielle, afin de régler l'écoulement du gaz inerte à l'admission et à la sortie de la chambre à charbon et par suite la pression régnant dans ladite chambre. Ce système compense les variations normales de la pression de l'alimentation en oxygène.
Un avantage supplémentaire de l'invention consiste en ce qu'elle donne une assurance contre un abaissement excessif de la pression de l'alimentation en oxygène. La ligne directe entre la chambre à charbon et la chambre de mélange, comportant une soupape de retenue, sert à égaliser rapidement les pressions dans un tel cas et empêche le charbon d'être refoulé trop rapidement dans la vis d'alimentation.
On peut, si on le désire, utiliser à la place de la vis transporteuse représentée un transporteur à courroie ou à raclettes, à condition
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qu'il soit suffisamment renfermé, et remplacer l'interrupteur à diaphragme représenté par tout autre type d'interrupteur sensible au niveau du charbon dans la chambre à charbon.