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Procédé et dispositif pour la fabrication continue du ooke-
La présente invention a pour objet des perfectionns- monta au procède et au dispositif suivant le brevet principal n 679.331 destinas à assurer un rendement thermique améliore et une capacité de production accrue.
Suivant l'invention, on fait subir à la matière cokéfier, en stades successifs, un séchage, un préchauffage, une pyrolyse et un refroidissement par circulation de gaz à travers la matière qu'on déplaça 4'un stade au stade suivant, en imprimant à celle-ci soit un mouvement d'avancement continu, soit un Mouvement d'avuncement discontinu avec arrêt à chaque stades
Au moins pour les stades de pyrolyse et les premiers
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stades de''?8roidiaseaent en place la Matière a cokef 1er'dans'':'; das '. t-"'.-' .' .<gjw,. perdable ' aux < 'ax "e sont ; uxtapodés dea 4hàPiçts ¯qUi on*'àn fond perméable aux gaz et sont gaz >1.t',. .."1.ij< <..... , .
9ou.r constituer un transporteur sans fin, otancho aux gaz et main- ..;> ;',,.j ., . i . = ?;, ' " ' ; , :. talimit'la Matière à i.abi3.dd l'airt : . ':.. tt, ti63n"t)mTtltnia'brovot principale dane un procédé pour ; la tab2icatlôn,contïnue de coke métallgiq,3 on fait subir V .
:La matîèro k traitez uccoo-oîvcmontp un séchage, un pq6cllauftage, .;ta, , , ¯ , wie pyrôlyàà Avec ddgagément de gaz richose une pyrolyse avec déga- ---';"i;!'\''.';... gênent de gd e.nt3tomant paires et un roteoidissement on plu- bzz aicu,zs ' atiaês$,érl portant la matière à la température correspondant à chacun des différents stades de sèchacce de préchauffage et de " , , =, , . n ,,j, -<;-.
.pyrolyse au. moyen de"gaz chauds prélevés sur des stades corres- pontlants de'refroidis sèment du' coke.
,A.insii on recycle un gaz inerte entre le stade de prchauffage de la matière à cokefier et un des derniers stades
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de refroidissement , et on peut recycler de l'air entre le stade
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de sdclia e de cette matière et le dernier stade de refroidissement
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du coke' L'air peut être aspire à travers le dernier stade de
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refroidisscnont et est abandonne au moins partiellement à l'atmosphe-' ro après qu'il a t utilisé au séchage de la matière et après qu'on 41..Ia xow,4s au dépoussiérage.
Ce dernier peut s$opdrer de la .çan la plus simple en faisant passer l'air à travers la matière à s4;heà' ùe haut en bas, afin que les poussières soient retenues par la :na,t.o â sdoher, Si on préfère lui faire traverser la ¯ 1.wt.iùro de bas en haut, on le conduit ensuite par un cyclone avant <1<; 3.0 l&chor l'atmosphère. àvt;geu3umm%, on fait passer une partie des gaz :.'Ls'.s ;; t;^a partie du Gaz inerte par un eohangeur de chaleur en .f, ,)r i.<.>:: a.Ni'm,ffcr avant do les recycler. Cet échangeur de <;;.;i;i :;1.i> !.:''.;'â plusieurs compartiments sépares que l'on fait ihdf4 âi'4 par le!! gaz chauds relativement pauvres ,à
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l'effet de les refroidi? et de condenser les vapeurs d'eau qu>ils ">1 ¯,,,,.
Sj >i ,<..,jjµ, ¯ 1 .gpgyqp#,>,% i i,rt< <.. =. .</= i=,>fi ,Çi" < ' ... , ' ,l? / contiennent. ' On peut auaai prévoir un compartiment disposé à la fij. ' '{;: .,"1.n dc .iançur Catxeurpar lequel on fait passer une partie . de 9r^ de la matière à traiter. :.'.' ' - ;j'igi;j,éj, 1 / 4 ¯ " S'&A%#U%Qfff ,, p i % ><' ,' . i< ±l 'Z' ". ' . aâ,¯ f ;>Oanuem, re =-trai,ter,, on'utilise generaleaont i, $$''-'- , .. -, f 'un Mélange de fines 1 èob ..Cependant;, ai on'désire obtenir un Ir ...( ('t A J, ²1l}il ::'Jjvj11;)!'r\ .1 f f '² ." Prou1t(alant'e'tomè-ou calibrage bien définis, on peut avan- ;,. r;E i ,rK..ijl:;?7"'T5' H .*;' ; tagesem.ert;'It1l1er,,\1n mélange de fines à coke préalablement aga "glorni' pa11Ut"lIlo1èn!eou# par exemple en boulets ou briquettes ;
tfn ^.7aY 1 4i1iFe'l'û.,y;S' i"'hi^a'p 41 < .. #
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=,ou ou ne contenant pas de liant, ou un charbon
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..''.''.'' =r..: ,; t" 4 ,,,:.1".1;, . - , ; . 1- .!: calibré' convenant pour.la cokéfaction. " ?" > .,; ', '>';#it > tj ; .., ¯ '>" , : a i Y '.r.l;â:es agglomérés ou morceaux calibres conserveront leur - ...:-...{r. ! 1 . "} ""''':r.'"J>1 .
"'forme pendarit3.oh opdrât,ions. Pour éviter qu'ils adhérent les uns ...", .I "'1. 1'''' ,: # , , . ,
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aux autres, notamment durant la phase-de plasticité pendant la
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If.' i.l i'. ; 1 l. ...$"' pyrolyse a dégagement de gaz riches, on.peut a l'enfournement des .',' .. ..f "'1 ..
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agglomérés , ou du charbon calibré, remplir par une matière pulvé-
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rulente les espaces entre les agglomérés, ou entre les morceaux
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de charbon., Cette matière pulvérulente peut être inerte, ou
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....# être choisie de façon à exercer sur la matiore à traiter un effet favorisant la cokétactlon ou améliorant les propriétés du coke
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obtenu, en comportant par exemple des produits se gazéifiant dans
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une ganse Déterminée de température, ou donnant lieu,'a des tempéra- tures 4ÓtQrm1néos, à des phénomènes d'oxydation limitée de la ma- tière à traiter, ou ayant sur colle-ci une action catalytique acti-<
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vant la pyrolyse.
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Cette matière pulvérulente pormet aussi a la matière a;ulom6r60 ou ca11br& do subir a1961àmt les effets do dilatation et do contraction pondant les stades do pyrolyse* Ella constitue on. outre une protection thermique du matériel contenant la satiure à traiter, et elle assure une circulation rogu11Qro des gaz en es- pechant la formation do passages préférontiolo ou do colmatages.
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Un dispositif pour la fabrication continue de coke métallurgique comprend une suite de chariots juxtaposée ouverte vers la haut, pourvus au fond d'une grille et montée sur un support de transporteur à bande sans fin qui comporte une cuite de paires de caissons fixes supérieurs et inférieurs s'ouvrant l'un vers l'autre et constituant avec les parois des chariots des enceinte$ de réaction fermées et étanches, susceptibles d'être parcourues ver- , ticalement par des gaz traversant la matière à traiter contenue dans les chariots,
pendant que ces derniers passent successivement d'une paire de caissons à la paire suivante. Le nombre de ces paires de caissons correspond à celui des stades de traitement auxquels la matière à cokéfier et le coke à refroidir sont soumis sur le transporteur à bande sans fin.
Le nombre de paires de caissons fixes peut par exemple correspondre à celui des stades auxquels la matière à cokéfier humide doit être soumise jusqu'à l'obtention de coke refroidie ou celui des stades nécessites par une matière à cokéfier sèche, mais il doit correspondre au moins au nombre des différents stades de pyrolyse de la matière à cokéfier et des premiers stades de refroidissement du coke.
Sur le chemin de retour du transporteur sana fin, les chariots peuvent rester juxtaposés comme sur le brin actif, ou effectuer une translation individuelle sur leur gaieté de roulé- ment,, Cette translation individuelle est plus rapide que le retour en rang serre et les chariotssubissent de ce fait un refroidisse- ment moindre. D'autres avantages du retour individuel des chariots résident dans le fait que le nombre de chariots à prévoit pour une installation est sensiblement réduit et que leur entretien est plus aisé.
Lorsque le nombre de paires de caissons fixes du transe
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porteur à bande sans fin est inférieur à l'ensemble des stades né- cessaires pour la fabrication continue de coke, le dispositif peut comporter pour le stade de séchage de la matière à cokéfier, le cas échéant aussi pour le stade de préchauffage, un ou plusieurs appa- reils disposés en amont du transporteur. Ce ou ces appareils compor- tent avantageusement une grille placée dans une enceinte, sur laquelle la matière à traiter est maintenue en lit fluidisé par les gaz¯ chauds traversant la grille.
De même; le dispositif peut comporter pour les dernirs stades de refroidissement du coke un appareil disposé en aval du transporteur sans fin. Cet appareil peut de préférence comprandre un second transporteur sans fin avec des récipients ouverte vers le haut et pourvus au fond d'un* grille, et avec des paires de caissons fixes constituant avec les parois des récipients das en- ceintes pour les derniers stades de refroidissement qui nécessitant une étanchétié moindre que celle exigée pour les enceintes sur le premier transporteur sans fin.
Lorsqu'on utilise comme matière à cokéfier des fines à coke, le dispositif peut encore comporter un désintégrateur des sau- mons de coke partiellement refroidi et un désintégrateur est avan- tageusement prévu également quand on part d'agglomérée de charbon. Ce- lui-ni peut être disposé soit dans l'enceinte du dernier stade de refroidissement, soit entre les enceintes des premiers et des der- niera stades de refroidissement du coke.
Enfin, la grille des chariots est avantageusement sur- montée de cloches perforées, à l'effet d'augmenter la surface de passage des gaz devant traverser la matière à traiter contenue dans les chariots, Par cette mesure, il est possible .d'augmenter l'épais- seul' de la couche de matière dans les chariots sans augmentation sensible de la perte de charge.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple
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Les Fige.1 et 2 correspondent à la F3.1 du rtat prin- cipal et montrent plusieurs modifications apportées su dispositif suivant l'invention..
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La PIS j représente -un dispositif dans leçgel le ars ' des enceintes de réaction sur le transporteur sans tin est limité
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aux dlfférents stades de pyrolyse et aux premiers stades da 'tet=î- dis sèment du coke, et
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la Fig.4 montre la Fig.2 du brevet principal aarea ime ! modification apportée à la grille des chariots.
Sur toutes les figures, les références inférisures
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75 sont les Mêmes que celles des Figs. 1 et 2 du cvs' R3..
Les modifications apportées au dispositif suivant, le brevet principal visent, d'une part, à améliorer le bilan thermique
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du procédé, et, d'autre puti augmenter la capacité de produo- tion de l'installation.
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A cet effet, le nombre des stades de nofroidiD8eM0ù% est augmenté d'au moins une unité , par exempta par une enceinte
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75 constituée par une paire supplémentaire de eaiswëe fixes supérieurs 8 et inférieurs 9, ou par une trémie de décharge
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76 eg.2) fermée, et l'échangeur de chaleur 46 est Sabdtviaé m plusieurs compartiments Indépendants 77, 78 79 (?igJ.1 et 3)ou 77, 78 (Fig.2),
permettant de réchauffer plusieurs gaz par les
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gaz chauds relativement pauvres venant par la conduite .9 du-sta-* de 71 et propulsés par le ventilateur 73 vers un gazomètre 80 à gaz pauvres.
Le dispositif suivant la présente invention comporte en outre un désintégrateur 81 qui peut être disposé dans la trémie de dé-
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charge 76 constituant le dernier stade de refroidissement dacc&B(Fl6 en outre les premiers stades de refroidissement constitues par les enceintes 60 et 58 et les derniers stades de refroidissements 82
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et 83 (FiC.3). Les outils de trappe du désintégrateur périrent entre les barres d'une grille 84 et réduisent les saumons de coke en morceaux du calibre voulu, ce qui active le refroidissement du coke et permet de chauffer un gaz de circuhtion supplémentaire, pratiquement de l'air insufflé par un ventilateur 85 (figs.2 et 3), qui servira utilement dans le stade de séchage de la matière à cokéfier,
comme on le verra plus loin
Pour augmenter la capacité de production du disposi- tif, on peut de préférence aménager les paires de caissons supé- rieurs et inférieurs 8 et 9 de façon à pouvoir recevoir dans cha- que stade un plus grand nombre de chariots, par exemple six comme montré eu.- les figures 1 et 2, ou huit comme représenté sur la figure 3.
Toutes les enceintes de réaction seront alors séparées l'une de l'autre par un sas 10. Si l'avancement des chariots d'un stade au stade suivant sa fait par un mouvement interrompu, de translation déplaçant en une fois tous les chariots d'une anceinte, on prévoit avantageusement., entre les chariots destinés à occuper une enceinte, un chariot ne contenant pas de matière à traiter et dont le rôle unique est d'assurer l'étanchéité au' droit des sas.
On peut cependant se passer de ces chariots do sas, en utilisant des chariots dont une des parois transversales est pourvue au bord supérieur d'une bande de glissement 27 (Fig.4) et au bord infé- rieur d'ane bande de glissement 29, coopérant avec dos bandas d'étanchéité 28 et 30 correspondantes des sas, comme décrit dans le brevet principal. Ainsi, il est possible de limiter les mouve- ments d'avancement intermittent des chariots à une fraction du nombre des chariots occupant une enceinte, ou do prévoir un avance- , ment continu lent des chariots.
Le chariot placé momentanément dans un sas sera en communication avec l'enceinte précédente ou avec l'enceinte suivante, selon que les bandes 27 et 29 seront disposées sur la paroi transversale antérieure ou postérieure, et les gaz
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dégagés pendant ceooment pourront se joindre aux gaz dégages dans l'enceinte précédente ou dans l'enceinte suivante*
L'augmentation du nombre des stades sur le transporteur sans fin et celle du nombre des chariots se trouvant dans chaque en- , ceinte a pour conséquence de rendre ce transporteur très long et de nécessiter pour le déplacement des chariots par glissement une force considérable.
Suivant la présente invention,, oa remédie à ces : inconvénients en scindant le dispositif en plusieurs parties
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(FiG*3) et en ne conservant sur le transporteur que les stades exi- goant une trznch6it parfaite des enceintes, en particulier les enceintes de pyrolyse 55, 56 et 71 et les premières enceintes 60 et 58 de refroidissement du coke.
Il était déjà prévu dans le brevet principal la
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possibilité d'effectuer le odehage de la matière à eokefier dans tur appareil placé en amont du transporteur sans fin. Suivant la pré-
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sente invsntion,un appareil de séchage 86 et un appareil de p 6&w4- ,
fage 87 sont disposés en amont du transporteur* Avant&geueeaeat on ti choisi ces appareils pami les types à lit tluidlodp compoeunt une grille 88 sur laquelle la matière à cocotier venant de la
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trémie 36 est maintenue en suspension par des gaz qui %PaVo9*m% la grille et d4piacmt la matière vers une trémie de chargement 89 alimentant les chariots du transporteur sans fin. A cette trémie peuvent être accolées les trémies auxiliaires 35 et 37 dont il est question au brevet principal et qui sont représentées sur les figures 1 et 2 de part et d'autre de la trente 36.
En aval du transporteur comportant les enceintes à étanchéité complète est disposé un appareil pour achever le refroi- dissement du coke. Cet appareil peut être constitué par des hottes 82 et 83 surmontant un second transporteur 90 pourvu de récipients
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91 qui sont ouverts vers le haut et pguusd$ une grille tout comme les chariots du transporteur principal.mais sont dépourvus
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de la =Jours partie des =yens d'6%mohéit' particuUer4 des oha- riots* 2n%re les deux ' tfanjtporteups est placée une tre:
ai9 de transfert 92 enfermant le désintégrateur 81 ainsi in>un dlîtet- buteur-doseur 93. Dans la hotte 82 est insuffla un gaz Inerte et dans la hotte 83 de l'air.
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La présente Mention se rapporte encore à une mélicra- tion des grilles se trouvant au fond de chaque chariot* Sa vue de faciliter le passage des gaz à travers la matière contenue dans les
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chariots , des cloches perforées 94 (fin.4) sont fixées sur les barrae de la grille 14. Ces cloches peroettent d'augmenter lpaieur de la couche de matière sans codifier notablement la perte de charge des gaz*
Par rapport au brevet principal, les circuits des diffé-
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rents gaz ont subi plusieurs nodiricationa, d'abord en vue d'obtenir une récupération plus poussée des calories dïsponi'b5a,et ensuite dans l.intention de réaliser un meilleur réglage de la température des gaz entrant dans les différents stades.
Enfin, on a aussi voulu
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tenir conpte du fait que, lors de l'avancenent intermittent des chariots, surtout quand un nombre relativement élevé de chariots est déplacé à la fois d'un stade au stade suivant, la. température dos gaz sortant des différents stades de refroidissement du coke peut s'abaisser sensiblement vers la fin d'une période et devenir insuffisante pour porter au degré voulu la température de la matière
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à traiter dans les stades de prdchauffage et de pyrolyse avec déga- gement de gaz riches.
Les gaz pauvres,sortant par la conduite 49 de l'un-
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ceinte 71 ('.s .i 2, 3) cèdent maintenant leur chaleur aux diffé- ronts compartiments 77, 78, 79 de 1'±changeur 'de chaleur 48 pour gagner comro précédemment le réservoir soe d'où ils aont amend0j par la conduite 40, eaaentielleaxsit vers .antr6a de 1-*Qnoeinto 71 et les brdieurs 72.
Les gaz riches obtenus dans les enceintes 53 "( 56,
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);..Jl9' l'lfM réunis dans la contïa 3 en moni du céparatour de soude et aspiras par le fênt11atlUf 66; codent tcujOUfI ia partez excédent par la conduite 70 au réservoir 95, tandis que la partis destinée au refroidissement du coke dans les stades 60 et 58, passe maintenant par une conduite 96 traversant le compartiment 77 de l'é- changeur de chaleur, avant d'être répartie sur les stande 60 et 58.
Cette disposition, bien qu'elle diminue quelque peu l'effet de
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refroidissaient du coke dans les premiers stades de rohoiààhso- ment, assure aux gaz, quittant les enceintes 60 et j8 par les coin- duites 59 et 57 pour être aoenes dans les enceintes de pyrolyse A basse température 55 et 56, en tous temps une température convena- ble pour ces opérations.
La perte de rendement dans les enceintes 60 et 58 est au bénéfice du circuit du gaz inerte entre les stades de refroidissement du coke dans l'enceinte 46 et le stade de prêchent' face de la matière à traiter dans l'enceinte 44 (Pige.1 et ,2) ou
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87 (Fig.3), et est amplement compensée par llac1,jonction d'un. stade de refroidissement 75 , 76 ou 83 supplémentaire.
Le circuit du gaz inerte suivant les figures 1 et 2 est identiquo à celui du brevet principal , sauf que la partie de ce gaz amenée du récipient 44 par la conduite 50 et passant dana la conduite 51 et le ventilateur 52 pour être réchauffée dans
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l charc.tr de chaleur 48, ne dispose dans ce dernier que du oOJ:1PU- timent 78. Comme précédemment, la partie de gaz aspirée par le
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ventilateur 54 est amenée par la conduite 53 dans l*enceinte 46 et quitte celle-ci par la conduite 45 rejoignant la conduite 47 vanant
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de 11 &changeur de chaleur, avant de pénétrer par le haut dans 1''enceinte 44.
Le circuit de gaz'inerte est' quelque peu modifie
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quand le préchauffage de la matière se fait dans un appareils . lit fluidité 87 (11g.3) dans lequel le gaz chaud doit entrer pas le bas uu moyen d'une conduite 97 à ventilateur 98. * Le gag Intrte refroidi quitte alors cet appareil par le sommet au moyen d'un* con-
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duite 99 drn xaqû7xéetPvatagousaman intercalé ventila.
......'3. ... -- , . 'r, ^ teur 100$ En aval 'de ' ce dornry la conduite se bifurque en deux conduites ,0,t 02, dont la, preoibre alimente le refroidioseur "' ' du coke 82 'acôn la seconde traverse le compartîment 78 de 3.c,,a'n' t7.eur a ga tort du refroidisseur du coke par' une conduite'103 'qui rejoint, là conduite 102 en amont du ventila. tour 98. ' ' 'Y;.17 Le gaz provenant du stade supplémentaire 75," 76 ou 83 de refroidissement du coke sert en principe au séchage de la
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matière à cokefier dans l'enceinte 38 ou dans l'appareil 86, en y remplaçant la combustion de gaz pauvre prélevé sur la conduite 40 prévue au brevet principal* le brûleur 39 ou 39' ('ig.2j est cependant maintenu pour servir lors de la m3,se en marche de à.s3.nstallat.i.an.
Comme dans les différents circuits possibles entre le stade de refroidissement supplànentaire du coke et le stade de séchage de la matière$ les températures sont modérées, de l'ordre de 100 à 200 C ou légèrement supérieures, on peut utili- ser conne gaz de l'air ordinaire, tout danger d'inflammation du coke étant exclu.
Le circuit d'air le plus simple comprend une conduite 104 allant du récipient 76 (Fig. 2) vers le sommet de l'enceinte 38. L'air chaud traverse la matière de haut en bas-en y déposant les poussières qu'il entraîne , et il est aspiré par un ventilateur
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105 pour être lâché dans l'ati'1osphéro* La même disposition pour- rait être utilisée dans une installation dans laquelle le ventila- teur 85 (Fig.2) insuffle de l'air dans une enceinte 75 (Fig.1).
Dans ces cas, le cyclone 42 avec le ventilateur 43, ainsi que le
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cospartiaont 79 do l'échanceur de chaleur, prévus sur les fibres 1 et 3, sont inutiles.
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Pour assurer lé séchage de la matière à confier, aui;:1 à la fin d'une période de stationnement do la ratlure avi=J>b da
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passer au stade suivant, il est intéressant de prévoir dans l'échan- seul' de chaleur un compartiment 79 et de l'utiliser pour chauffer une partie de l'air destina au séchage de la matière.
On peut faire aspirer par un ventilateur 106 (Fig.3), de ,1'air venant de l'extérieur et traversant le compartiment 79 dans une conduite 107 et de l'air venant par une conduite 108 du dernier stade de re- froidissement du coke, tel que 75 (Fig.1), 76 (Fig.2) ou 83 (Fig.3), come représenté sur la figure 3' L'air humide quittant le séchoir
86 par la conduite 41 est rejeté en partie à l'extérieur en traversant 10 cyclone 42 et le ventilateur 43, et passe en partie par une conduite de recyclage 109 aboutissant au ventilateur
85 qui le réinjecte dans la hotte 83.
La présence de vapeurs d'eau dans l'air recyclé est avantageuse, car la chaleur spécifique de l'air humide est sensiblement supérieure à celle de l'air sec, ce qui favorise le dernier refroidissement du coke.
Le circuit d'air peut cependant être conçu de façon analogue à celui du circuit du gaz inerte. En ce cas un ventilateur
110 (Fig.l) envoie une partie de l'air recyclé par la conduite 111 vers l'enceinte du dernier refroidissement 75 et une autre partie de l'air recyclé par une conduite 112 vers le compartiment 79 de l'échangeur de chaleur. La conduite 113 sortant de ce damier rejoint la conduite 114 venant de l'enceinte 75, en amont de l'en- ceinte de séchage 38 qui est donc traversée par de l'air réchauffé en partie dans l'enceinte 75 et en partie dans le compartiment 79 de l'échangeur de chaleur.
Une rentrée d'air frais 115, remplaçant l'air évacué par le ventilateur 43, est avantageusement prévue sur la conduite 41. Ce circuit d'air peut évidemment 1 être utilisé également dans un dispositif scindé en plusieurs parties., contre au- la figura 3, et remplace le circuit d'air y représente.
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Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux t'ormes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications.