CH240749A - Procédé pour la production de charbon en partant de combustibles solides, riches en matières volatiles, et humides, tels que bois, tourbe, lignite, etc., installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. - Google Patents

Description

  Procédé pour la production de charbon en partant de combustibles solides, riches en  matières volatiles, et humides, tels que bois, tourbe, lignite, etc, et installation pour  la mise en     #uvre    de ce procédé.    La présente invention a pour objet un  procédé pour la production de charbon en  partant de combustibles solides, riches en ma  tières volatiles, et humides, tels que bois,  tourbe, lignite, etc. Le nouveau procédé est  plus particulièrement mais non exclusivement  destiné au traitement du bois frais pour l'ob  tention d'un charbon de bois et d'un bois sec  et chaud.  



  Le procédé suivant     l'invention    est carac  térisé par le fait que le combustible est  amené, après avoir été séché et chauffé, dans  une colonne où il est soumis à une carboni  sation en continu, une partie au moins des  gaz résultant de la carbonisation étant brûlée  et les gaz de cette combustion étant utilisés  pour le séchage et le chauffage du combus  tible humide.  



  Le charbon obtenu par ce procédé peut  être utilisé pour l'alimentation de gazogènes  à charbon, tandis que le combustible sec et    chaud sert de matière de départ pour la pro  duction du charbon dans le procédé suivant  l'invention, et, s'il est en excédent, peut être  utilisé pour l'alimentation d'appareils d'utili  sation quelconques, par exemple de gazogènes       dits    "à bois".  



  En ce qui concerne la carbonisation du  bois, le calcul montre que, si le bois est  déshydraté avant la carbonisation, et s'il est  porté à la     température    de 150  avant d'être       carbonisé    en procédé     continu,    la     chaleur    de  réaction aidant (100     cal/kg    de bois), la     car-          bonisation    peut avoir     lieu    avec un     apport    de  chaleur très faible.

   On sait que, pour la car  bonisation discontinue du     bois,    on fait cesser  le chauffage lorsque la     température    atteint  celle de la réaction     exothermique    de 270   environ. Pour la     carbonisation        continue,    par  contre, qui     est        seule    envisagée pour la     mise     en     oeuvre    du nouveau procédé, il suffit de  porter préalablement le bois à une tempéra-      turc telle que, lors de sa descente dans la  colonne de carbonisation, il se trouve ré  chauffé à la température voulue par les pro  duits gazeux venant de la zone de réaction.

    La chaleur de réaction exothermique se trans  met alors aux couches supérieures dont la  température, de 150  dans la partie haute,  s'élève progressivement     jusqu'à    275  environ,  température à laquelle on fait démarrer la  réaction avec émission de gaz ayant cette  température, qui se refroidissent     entraver-          saut    la colonne de bois qu'ils réchauffent.  



  Quoique l'expérience ait montré que ces       conditions    théoriques ne peuvent être remplies  intégralement, il suffit néanmoins d'un très  faible apport de chaleur pour assurer une car  bonisation parfaite, si le combustible de dé  part est bien sec et préalablement chauffé à  100  environ. Cet apport peut résulter soit  d'une combustion dans ladite colonne, soit  d'un chauffage de l'extérieur.  



  Le dessin annexé à titre d'exemple repré  sente un mode d'exécution d'une installation  pour la mise en     #uvre    du procédé suivant  l'invention.  



  La fig. 1 montre schématiquement une  coupe verticale de l'ensemble de l'installation.  La fig. 2 est une coupe transversale du  dégoudronneur suivant la ligne II-II de la       fig.    1.  



       L'installation    représentée se compose  essentiellement d'un four A pour la carbo  nisation du     combustible    préalablement séché  et chauffé qui, dans l'exemple envisagé, est       constitué    par du bois, d'un     ventilateur          d'extraction    B qui aspire les gaz de carboni  sation fournis par le four et les refoule dans  un séparateur de goudron C, d'où une faible       partie    des gaz est envoyée dans un appareil  de transformation non représenté, tandis que       l'autre        partie    est amenée dans un     brûleur    E.

    Les gaz de combustion sortant de ce dernier  sont dirigés dans le conduit     d'aspiration    d'un       ventilateur    F, d'où ils se mélangent avec de  l'air frais. Ce mélange est refoulé dans-un  sécheur de bois G.  



  Le four A comporte une cuve     verticale    1       garnie    d'un revêtement 2 de matériaux légers    et calorifuges. Cette cuve est prolongée dans  sa partie supérieure par un cylindre de char  gement 3 de diamètre plus petit, fermé par  un couvercle 4, que l'on ouvre à intervalles  réguliers pour introduire le bois. On procède  à l'alimentation en bois, de façon que le  niveau de la masse de combustible à l'inté  rieur de la cuve soit toujours maintenu     aussi     élevé que possible. Le charbon résultant de la  carbonisation du bois est recueilli dans une  caisse 5 raccordée à la partie inférieure du  foyer et d'où on peut le retirer après ouver  ture de la porte 7.  



  Dans l'exemple représenté, le haut de la  cuve 1 est relié par une tuyauterie 8 à l'aspi  ration du ventilateur d'extraction B destiné à  maintenir la capacité intérieure de cette cuve  en dépression permanente durant tout le  fonctionnement. La faible quantité d'air né  cessaire pour une     combustion    dans la colonne  est introduite par la tuyère 9 sous     l'action     du vide partiel.  



  Bien entendu, cet air de carbonisation  pourrait également être fourni par une source  d'air comprimé. On peut, par exemple, pré  voir une prise d'air sur le conduit de refoule  ment .du ventilateur de séchage F et la rac  corder à la tuyère 9 par une tuyauterie 10,  indiquée en pointillé sur la     fig.    1. Le choix  de l'un ou de l'autre mode d'alimentation en  air de carbonisation dépend de la qualité de  charbon que l'on désire recueillir dans la  caisse 5.  



  En effet, la marche en dépression du  four, avec une légère admission d'air à la  base, qui constitue le mode de mise en     oeuvre     préféré du procédé suivant l'invention, pro  duit un charbon entièrement dégazé. Au con  traire, la marche en surpression, avec refou  lement de gaz combustibles vers la base, a  pour effet de charger le charbon de gaz, ce  qui offre des avantages pour l'alimentation  de certains gazogènes modernes. Entre ces  deux modes de fonctionnement, on peut na  turellement prévoir des modes de fonctionne  ment intermédiaires, avec     réduction    ou sup  pression de la dépression à l'intérieur du four.      La possibilité d'alimenter le four en air  comprimé offre du reste l'avantage d'une  mise ou remise en marche très rapide.

   Grâce  au revêtement calorifuge 2 de la cuve 1 assu  rant un isolement de haute qualité, le four,  arrêté par exemple le soir, peut repartir le  lendemain très     rapidement    tout en conservant  son rendement très élevé. Dans ce but, il  suffit d'introduire l'air de carbonisation à  grande vitesse dans la cuve, de façon à pro  duire un gaz riche en C0, permettant l'allu  mage immédiat du brûleur E. Dès que le  four A et le sécheur G ont     atteint    leur régime  de fonctionnement, on peut considérablement  réduire la vitesse d'admission de l'air de car  bonisation dans le four A, de façon à pro  duire un gaz très riche en C02 et à obtenir  ainsi un maximum d'effet thermique avec  une consommation minimum de charbon.

    Pour ce dernier mode de fonctionnement,  avec production de gaz riche en C02, on peut  du reste introduire l'air de carbonisation, non  seulement par la tuyère 9, mais en outre par  une série d'orifices (non représentés) disposés  sur le pourtour de la cuve 1.  



  Le régime de fonctionnement, avec pro  duction d'un gaz riche en C0, soumet le nez  de la tuyère 9 à l'action d'une température  très élevée. Mais, comme les périodes de ce  genre de fonctionnement sont toujours de  courte durée, il suffit de prévoir une tuyère  ayant     un    nez en métal épais ou en matière  réfractaire pour lui assurer une longue durée.       Bien        entendu,    on peut améliorer la protection  du nez de la tuyère en le refroidissant par  une circulation d'eau ou en prévoyant des       dispositifs    de refroidissement à métaux ou  sels fondus.

      Le four     est    en quelque sorte un gazogène  aliments en combustible sec et chaud, ne  fonctionnant en gazogène générateur de CO  que lors de la mise ou de la remise en marche  et fournissant en régime normal un gaz riche  en     C03    ne contenant en CO que ce qu'en four  nissent la réaction de carbonisation et celle  qui est due au passage du     C03    sur le charbon  chaud et dont la'     proportion    est     déterminée       par les     lois    de l'équilibre     chimique    des trois  constituants     COZ-CO-C.     



  Les gaz de     carbonisation    sortent du four  par une courte tubulure en fer calorifugée 11,  partant de son extrémité supérieure et raccor  dée à la tuyauterie verticale 8 également en  fer et calorifugée. Cette disposition est desti  née à éviter le ruissellement de liquide sur  les parois de fer dans le but de leur assurer  une longue     conservation.     



  La tuyauterie 8 est raccordée au côté  aspiration du ventilateur d'extraction B, dont  le conduit de refoulement 13 est raccordé tan  gentiellement à la périphérie et au bas d'un  récipient cylindrique calorifugé 14 à axe ver  tical contenant les organes du séparateur de  goudron C.  



  Ces organes sont constitués, d'une part,  par un tube axial 15     pénétrant    dans le réci  pient 14 par son fond inférieur et s'élevant à  l'intérieur de ce récipient     jusqu'à    une certaine  hauteur au-dessus du fond, où il s'évase en  forme     d'entonnoir.    Un tube plongeur 16 pêne  ire dans le récipient 14 par le dessus et s'ar  rête à une faible distance au-dessus de l'ori  fice du tube 15.  



  Ainsi agencé, ce dispositif constitue une  sorte de cyclone ayant pour effet de séparer  les produits gazeux des produits liquides. En  effet, les gaz     issus    de la carbonisation, lors  qu'ils sont soumis à une centrifugation à  chaud, abandonnent les produits liquides,  c'est-à-dire les goudrons qui se trouvent à  l'état vésiculaire et dont une partie est solu  ble dans l'eau. La     centrifugation    rassemble  les gouttelettes et il en résulte un écoulement  continu de goudron.  



  Si l'on effectuait la condensation suivant  la méthode     habituelle,    on ne pourrait récupé  rer les goudrons solubles que par une évapo  ration intégrale de l'eau. Ceci serait     très    dif  ficile à réaliser, surtout dans une installation  qui doit être essentiellement transportable  pour pouvoir servir dans les exploitations fo  restières. D'autre part, cette façon de procé  der est la cause     d'une    perte considérable de  chaleur qui, si elle est récupérée, peut contri-      huer utilement au séchage préalable du com  bustible frais.  



  Un autre avantage de la centrifugation  à chaud réside dans le fait qu'elle permet  d'éviter sans inconvénient l'emploi de métaux  non ferreux pour la construction des appa  reils. On a bien déjà construit des condenseurs  entièrement en fer, mais, avec le mode de  condensation pratiqué jusqu'à présent, ces  condenseurs ne peuvent résister à la corrosion  et s'usent même très rapidement. L'avantage  du procédé suivant l'invention est dû au fait  que les parties métalliques des appareils n'ar  rivent en contact qu'avec des vapeurs acides  et non pas, comme dans les appareils connus,  avec des liquides acides. Il ne se produit  aucun lavage des surfaces et celles-ci ne  peuvent se corroder.  



  Le tube montant 15 porte des palettes dé  flectrices 17 (fig. 2) partant tangentielle  ment de la périphérie du tube 15 dans le sens  du mouvement de giration des produits gazeux  et liquides à l'intérieur du récipient 14. Il en  résulte un balayage des palettes 17 par les  goudrons en suspension.  



  Or, on sait que le goudron même est le  meilleur dissolvant du goudron. Les palettes  17, enduites de goudron liquide, captent les       gouttelettes    de goudron en suspension dans le  gaz de carbonisation. Les goudrons s'accumu  lent au fond du récipient et s'écoulent par  une     tuyauterie    d'évacuation 18 pour être re  cueillis dans un récipient 19.  



  Une partie des gaz pénétrant dans le ré  cipient 14 peut être prise par le tube plon  geur 16 relié par une tuyauterie 20 à un  appareil     d'utilisation        non    représenté.  



  L'autre partie des gaz que reçoit le sépa  rateur C passe dans le tube 15 raccordé à la  tuyère 25 d'un injecteur 26, dont la buse  d'aspiration est reliée au brûleur E par un  tuyau qui y débouche tangentiellement. Dans  ce brûleur, les gaz subissent donc un mouve  ment giratoire, tout en brûlant et progressant  vers l'orifice de     sortie.    Cet orifice est placé  en face de l'orifice d'entrée évasé d'une buse  27 qui peut coulisser     axialement    sur un con  duit 28 raccordé à l'ouïe du ventilateur F.    Le     conduit    de refoulement 29 du ventilateur  est relié à la partie inférieure du sécheur de  bois G de construction. usuelle.

   Sur ce con  duit de refoulement est branchée une tuyau  terie 30 qui débouche dans la buse de l'injec  teur 26, et alimente le brûleur en air.  



  Le conduit d'aspiration 28 du ventilateur  F recueille ainsi un mélange à     température     définie de gaz de combustion chauds sortant  du brûleur et d'air frais que le ventilateur F  envoie dans le sécheur de bois G. Le rapport  gaz de     combustion-air    peut être modifié à  volonté par un simple déplacement axial de  la buse 27.  



  L'emploi du brûleur E, alimenté par des  gaz combustibles provenant de la     carbonisa-          tion    du combustible et dont les gaz de com  bustion se mélangent à l'air aspiré par le  ventilateur F, offre un avantage considérable  en ce sens qu'il assure une grande simplifica  tion de l'installation. En effet, pour le sé  chage préalable du combustible frais, on uti  lisait jusqu'à présent en général des foyers  à bois avec parois d'échange lourdes et coû  teuses, exigeant des masses considérables de  métal. On a bien proposé de mélanger les  fumées de ces foyers à bois avec de l'air et  d'envoyer le mélange dans le sécheur. Mais  cette disposition     exigeait    l'emploi de filtres  destinés à arrêter les flammèches.

   Ces filtres  étaient     également    lourds et coûteux et leur       construction    demandait de grandes quantités  de métal.  



  Du reste, le brûleur E pourrait être d'un  type quelconque. Grâce au fait qu'il est ali  menté en mélange comburant chaud par le  ventilateur F, on peut prévoir un     brûleur    de  faible encombrement et de haut rendement.  D'autre part, son alimentation en mélange  comburant permet d'éviter les corrosions de  son bec en fer, corrosions qui se produiraient  inévitablement par suite des condensations, si  le brûleur était alimenté avec de l'air froid.  



  Le bois sec et chaud que fournit le  sécheur G est recueilli à sa partie inférieure  munie d'une porte d'évacuation,. tandis que le  chargement s'effectue comme d'habitude par  le haut. En principe, ce bois sec et chaud est      utilisé à l'alimentation du carbonisateur A,  mais si la capacité de production du sécheur  G est supérieure à la consommation du     car-          bonisateur    A, l'excédent de bois sec et chaud  peut servir à l'alimentation d'appareils étran  gers à l'installation suivant l'invention, par  exemple d'un gazogène à bois.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS I. Procédé pour la production de charbon en partant de combustibles solides, riches en matières volatiles, et humides, tels que bois, tourbe, lignite, etc., caractérisé en ce que le combustible est amené, après avoir été séché et chauffé, dans une colonne où il est soumis à une carbonisation en continu, une partie au moins des gaz résultant de la carbonisation étant brûlée et les gaz de cette combustion étant utilisés pour le séchage et le chauffage du combustible humide. II.

   Installation pour la mise en #uvre du procédé suivant la revendication I, caracté risée en ce qu'elle comprend un four pour la carbonisation du combustible sec et chaud, un ventilateur d'extraction qui aspire les gaz de carbonisation fournis par le four et les refoule dans un séparateur de goudron, des moyens pour conduire une faible partie des gaz dans un appareil d'utilisation, et des moyens pour amener l'autre partie dans un brûleur d'où les gaz de combustion sont di rigés dans le conduit d'aspiration d'un venti lateur où ils se mélangent avec de l'air frais, ce ventilateur refoulant ensuite ce mélange dans un sécheur du combustible humide. SOUS-REVENDICATIONS: 1.

   Procédé selon la revendication I, dans lequel le combustible traité est du bois, ca ractérisé en ce qu'une partie seulement du bois qui a été séché est utilisée pour la pro duction du charbon. 2. Procédé selon la revendication I, ca ractérisé en ce que les gaz de la combustion sont mélangés à de l'air frais avant d'arriver en contact avec le combustible à sécher et chauffer. 8.

   Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que tous les appareils sont groupés en un aggrégat transportable. 4. Installation suivant la -revendication II, -caractérisée en -ce que- parties métalliques sont en métal ferreux.

   5. Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que la partie supérieure du four de carbonisation est reliée au ven tilateur d'extraction par une tuyauterie calo rifugée, de façon à éviter le ruissellement des particules liquides. 6.

   Installation suivant 1a revendication II, caractérisée en ce que le séparateur de, goudron est constitué par un récipient cylin drique calorifugé, à axe vertical, formant cyclone, au centre duquel s'élève un tube montant garni extérieurement de palettes tan gentielles orientées dans le sens du courant, le conduit d'arrivée des gaz de carbonisation pénétrant tangentiellement dans le séparateur. 7. Installation suivant la revendication II, caractérisée en ce que le fond du sépara teur est muni d'une conduite d'évacuation du goudron. 8.

   Installation suivant la revendication II et la sous-revendication 6, caractérisée en ce que ledit tube montant est relié à la tuyère d'un injecteur dont la buse d'aspiration est munie d'une prise d'air et est raccordée tan- gentiellement à un brûleur, dont l'orifice de sortie est placé devant l'orifice d'entrée d'une buse reliée, d'autre part, au conduit d'aspira tion du ventilateur de séchage. 9.

   Installation suivant la revendication II et les sous-revendications 6 et 8, caracté risée en ce que la buse reliée au conduit d'as piration du ventilateur de séchage est de position réglable, de façon à permettre de mo difier à volonté les proportions de gaz de combustion et d'air frais du mélange aspiré par ledit ventilateur de séchage. 10. Installation suivant là revendication II et les sous-revendications 6 et 8, caracté risée en ce que le conduit de refoulement du ventilateur de séchage est relié par une con duite à la buse d'aspiration de l'injecteur. 11.

   Installation suivant la revendication II et les sous-revendications 6 et 8, caracté risée en ce que le conduit de refoulement du ventilateur de séchage est relié par une conduite à la tuyère d'admission d'air du four de carbonisation, de façon à permettre la marche en surpression de ce four.