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La présente invention a trait à un procéda et à différents appareillages destinés au traitement thermique des combustibles solides agglomérés,et plus particulière- ment des boulets ovoïdes, bien qu'ils puissent également s'appliquer au traitement de charbons en grains ou de substances carbonaoées diverses,telles que lignite et
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schistes bitumineux.
On sait que le traitement thermique,des combustibles agglomérés peut avoir trois objectifs principaux: le sécha- ge, l'oxydation et la carbonisation.
Le séchage est appliqué aux briquettes agglomérées au moyen de lessive sulfitique résiduaire de papeterie ou à l'aide de tout autre liant en solution aqueuse. Il est généralement pratiqué dans des fours tunnels, dans lesquels les agglomérés, mus par une bande transporteuse ou par tout autre système approprié, sont mis au contact direct de fu- mées chaudes.
Le traitement oxydant est appliqué aux briquettes ag- glomérées au brai, afin de les convertir en combustibles non fumeux ou en vue de réduire'leurs propriétés agglutinantes avant leur carbonisation. Les appareils utilisés à cet effet ne diffèrent pas essentiellement des appareils de séchage, mais l'opération est généralement plus longue. Les briquettes à oxyder sont habituellement placées dans des paniers métal- liques perforés et introduites dans une enceinte où circule un mélange d'air et de fumées chaudes.
La carbonisation des briquettes peut être réalisée dans des conditions très diverses suivant le but poursuivi.
Pour récupérer tous les sous-produits de distillation, on opère habituellement par fournées dans des chambres chauf- fées par la paroi. On a d'autre part imaginé divers procédés continus: procédés à circulation de gaz ou carbonisation sur grille mécanique, mais ces procédés ont pour inconvénient de diluer les produits de carbonisation en les mélangeant à un grand volume de fumées.
Le procédé et les appareillages qui font l'objet de la présente invention peuvent s'adapter à la réalisation des trois traitements thermiques envisagés ci-dessus. L'idée
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fondamentale est de réaliser ces traitements dans un bain de sable ou de tout autre matériau finement divisé de densi- té appropriée, chauffé à une température appropriée et main- tenu en fluidisation dense par un courant ascensionnel de vapeur de gaz ou de fumées pendant toute la durée de l'- opération, ou tout au moins pendant les périodes de chargement et de déchargement du combustible.
La granulométrie, la densité du sable et la vitesse de fluidisàtion sont choisies de manière à amener la densité apparente du lit fluidisé à une valeur un peu supérieure à. la densité du combustible traité. Grâce à ce réglage,les agglomérés se maintiennent au sein du lit et participent à des mouvements de convexion qui assurent la parfaite homo- généité du système. Dtautre part, la chaleur nécessaire au traitement est apportée par le préchauffage du' sable, avant introduction de la charge d'agglomérés, par le chauffage des gaz de fluidisation ou simultanément par les deux méthodes.
Par rapport aux procédés connus, le procédé conforme à l'invention présente.les avantages suivants:
1. 'Réglage précis de la température de traitement.
2. Capacité de traitement élevée grâce au haut coéf- ficient de transfert de chaleur du lit fluidisé.
3. Suppression des risques d'inflammation par surchauf- fes locales, grâce à l'uniformité de la température du l@t et à la proportion élevée de matériaux inertes qui s'y trou- vent,
4. Possibilité de réalisation d'appareils en fonction- nement continu permettant d'effectuer la carbonisation des boulets par exemple., sans que les sous-produits de distil- lation soient dilués dans des gaz inertes:,
Afin de mieux faire comprendre le procédé conforme à l'invention, celui-ci est exposé ci-après avec référence à
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quatre appareillages conçus en vue de son application, les- quels sont représentés, à titre d'exemple uniquement, au des- sin annexé au présent mémoire, et décrits en détails succès;.- sivement comme suit:
Figure 1 montre en coupe en élévation un appareillage à fonctionnement discontinu particulièrement approprié au traitement de charges relativement faibles.
Cet appareillage est constitué par une cuve 1 en maté- riaux réfractaires, dans laquelle se trouve intercalée une dalle 2 en matériau réfractaire poreux, celle-ci pouvant être remplacée éventuellement par une grille à perforation fine surmontée d'un lit de cailloux formant couche de répar- tition,
Les fumée s de chauffage provenant d'un brûleur ou d' un foyer en surpression sont introduites par le canal 3 sous la dalle 2 et passent de bas en haut au travers du lit de sable 4, ou de tout autre matériau qui la surmonte. Dans ce lit de sable,on immerge un panier 5 constitué par un treillis métallique à larges mailles,dans lequel sont conte- nus dans le cas présent des boulets b à traiter.
Ce panier est relié à une chaîne 6 accrochée au cable 7 d'un appareil de levage, tandis que la cuve 1 est surmontée par un couver- cle 8 dont le pourtour est rendu étanche par un joint de sa- ble 9, ou par tout autre dispositif,approprié. Le couvercle 8 est conditionné de manière à permettre simultanément sa manoeuvre et celle du panier 5 par l'appareil de levage,
Deux modes opératoires sont possibles:
on peut soit réaliser un apport de chaleur continuel par le courant de gaz chauds, le traitement thermique des boulets s'effectuant par immersion du panier 5 dans le lit fluidisé pendant le temps jugé nécessaire, soit alterner des périodes de chauffa- ge du lit de sable, par injection de fumées chaudes, avec des
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périodes de traitement des boulets en présence de vapeur surchauffée ou de gaz de distillation recyclé. Cette seconde méthode's'indique plus particulièrement lorsqu'on veut réa- liser la semi-carbonisation des boulets en diluant au minimum n' les sous-produits. En pareil cas, le lit peut/être fluidisé que de façon intermittente lors du préchauffage du sable et au moment des enfournements et des défournements de boulets.
En choisissant judicieusement la granulométrie du ma- tériau qui constitue le lit, on peut modifier dans une large mesure les débits gazeux nécessaires pour maintenir ce der- nier à l'état fluidisé, Ceci permet d'adapter l'appareillage, qui vient d'être décrit, à des opérations de durées très va- @iables.
Un appareillage à fonctionnement continu est maintenant représenté en Figures 2 à 4. Fig.2 est une coupe longitudi- nale en élévation au travers de cet appareillage, dont Fig.3 est une coupe par III-III, la sole de travail supposée non chargée, et Fig.4 une coupe par IV-IV de Fig.3
Dans cet appareillage, les fumées chaudes provenant du foyer 10 d'une cuve 11 traversent la couche de sable 12 re, posant sur une plaque 13 en matériau, réfractaire poreux, qui peut être remplacée par une grille, Les fumées sont évacuées par une cheminée 14, leur chaleur sensible étant éventuelle- ment récupérée par un réchauffeur d'air ou tout autre dispo- sitif approprié.
Le sable chaud est entrainé par gravité dans une charnu bre 15 accolée à la cuve 11 et dont la partie inférieure ho- rizontale ou à faible pente forme chenal de fluidisantion; son fond est constitué par une grille à perl@ration fine surmontée par un lit de cailloux ou par des plaques 16 en coranique po-. reuse, Le gaz fluidisant qui, suivant les applications, peut être constitué par des fumées, par du gaz de distillation re-
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cycle ou par de la vapeur surchauffée, est amené par une série de caissons calorifugés 17, surmontant une canalisation 18.
La parfaite répartition du débit de gaz chauds est assurée par des vannes 19. Dans la voûte du chenal 15 est prévue une hotte 20, ou se rassemblent les gaz pour être aspirés au tra- vers de la conduite 21.
Les boulets à traiter sont introduits par gravité en passant au travers d'un chenal incliné 22 (Fig.3); un sas ou un écluseur rotatif peut au besoin être prévu pour éviter toute rentrée ou toute sortie de gaz. Le mélange de sable et de boulets b chemine le long du chenal 15 et il est évacué par un bec de déversement 23, qui alimente, dans un compartiment 24 distinct du chenal 15, un crible vibrant 25.
Le sable qui traverse le crible 25 tombe dans un lit fluidisé 26 prévu à la base du compartiment 24, où il est repris par un dispositif de relevage pneumatique constitué ici par une tuyère verticale conique 26 formant injecteur (Fig.4). Cette tuyère est alimentée à sa partie inférieure par un jet d'air ou de gaz sous pression introduit par la vanne 27.
On peut évidemment utiliser d'autres systèmes de rele- vage du sable, tels que: convoyeurs à vis ou à raclettes ou colonne de fluidisation alimentée à la base par un distribu- teur à vis.
Après son relevage, le sable chemine dans un chenal de fluidisation 28 pour être ramené à la cuve 11. Les boulets sortant du crible 25 passent sur un transporteur en treillis 29. Suivant le cas, on assure leur refroidissement par simple convexion naturelle de l'air ambiant ou par une pulvérisation d'e:,u en quantité exactement contrôlée.
L'appareillage représenté en Fig..5 et 6, respectivement lar une coupe longitudinale en élévation @ par 'une coupe
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suivant VI-VI de Fig.5, convient plus particulièrement pour des opérations de séchage ou de préoxydation.
Il ne diffère de l'appareillage suivant Fig.2 à 4 que par la suppression du four de préchauffage du sable 11, la chaleur nécessaire au traitement est introduite directement dans le lit de sable et de boulets par le courant gazeux, qui assure sa fluidisa- tion, courant qui est amené également par des caissons calo.- rifugés 17 surmontant une canalisation de chauffage 18. D'autre part,les mêmes indices désignent les mêmes organes qu'en Fig.2 à 4.
Enfin, l'appareillage représenté en coupe longitudi- nale en élévation en Fig.7, ne diffère de celui représenté en Fig.2 à 4 qu'en ce qu'il est spécialement adapté pour un fonctionnement discontinu. A cet effet,les deux extrêmités du chenal de traitement 15 sont constituas par deux éléments de chenal 15' et 15''relativement courts, dont la fluidisa- tion peut être arrêtée à volonté en vue d'interrompre la cir- culation du sable et des boulets par la formation d'un barra- ge tel que 30.
Dans cet appareillage également les mêmes indices désignent les mêmes organes qu'en Fig.2 à 4.
Le mode opératoire est d'autre part le suivant:
1. Préchauffage du sable dans le four 11.
2. Admission simultanée du sable chaud et des boulets dans le chenal 15, l'écoulement étant obtenu par la mise en fluidisation des tronçons 15' et 15.
3,Arrêt de la fluidisation et poursuite du traitement thermique des boulets dans le lit immobile pondait la durée requise
4. Vidange du chenal 15, l'écoulement étant obtenu par mise en fluidisation des tronçons 15 et 15''.
Il est à noter qu'un même four 11 peut alimenter plu- sieurs chenaux de traitement,ceci permet d'aboutir à un trai-
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tement continu, bien que chacun des chenaux travaille de façon intermittente.