BE378534A - - Google Patents
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Description
<Desc/Clms Page number 1> Combustible perfectionné à base de charbon de bois et de com- bustibles poreux analogues, et procédé pour sa préparation. La présente invention a pour but d'améliorer le char- bon de bois et autres combustibles poreux analogues de façon à augmenter leur valeur calorifique et leur vitesse d'inflam- mation, en vue de les rendre particulièrement appropriés pour allumer des combustibles moins facilement inflammables comme par exemple la houille ou le coke. On sait que l'on amorce la combustion libre du char- bon de bois et de combustibles en général en les échauffant d'abord jusqu'à leur température propre de combustion et en fournissant ensuite aux éléments combustibles (le plus souvent C et H) une quantité déterminée d'oxygène en vue de poursuivre la combustion. Bien que l'oxygène suffirait à lui seul pour conti- <Desc/Clms Page number 2> nuer la combustion, on n'en dispose pratiquement que sous forme que d'oxygène de l'air. Cet oxygène est emprunté à l'at- mosphère qui n'en contient que 21 % environ contre 79 % envi- ron d'azote. L'azote de l'air ne jouant aucun rôle dans la combustion, il faut fournir au combustible une quantité plus importante d'air pour obtenir la quantité d'oxygène stricte- ment nécessaire pour la combustion d'une certaine quantité de combustible. L'échauffement inutile de l'azote de l'air consomme beaucoup de chaleur de sorte que le rendement atteint est de loin inférieur à ce qu'il devrait être théoriquement d'après la formule: C + O2 = CO2. On a cherché à plusieurs reprises à utiliser avec le combustible des substances donnant naissance ou dégageant de l'oxygène, par exemple des chlorates, perchlorates, chro- mates, oxydes etc. par exemple sous forme de mélanges compri- més en briquettes, afin d'obtenir pour la combustion de l'o- xygène aussi pur que possible. Mais, abstraction faite de ce que l'oxygène ainsi apporté serait beaucoup plus coûteux pour l'usage courant, les matières en question sont le plus souvent très facilement inflammables et explosives. On sait aussi que le charbon de bois peut absorber plus rapidement et environ deux fois plus d'oxygène que d'a- zote de l'air. Sur ce phénomène sont basés de nombreux pro- cédés de décomposition de l'air en azote et oxygène et de pro- duction de ce dernier, en expulsant des pores du charbon de bois, par chauffage ou autrement, l'oxygène que celui-ci a absorbé. Les produits faisant l'objet de la présente inven- tion sont des combustibles poreux enrichis ou chargés d'oxy- <Desc/Clms Page number 3> gène fixé dans leurs pores. Si l'on met, sans précautions spéciales, du charbon de bois en contact intime avec de l'air, l'absorption d'oxy- gène n'est que limitée; de plus, pour une grande part, l'em- magasinage n'est que passager, l'oxygène étant facilement ré- trocédé. La raison de ce phénomène est que la tension de la vapeur d'eau tourbillonnante se trouvant dans les cellules parenchymateuses et formée par l'air passant sur l'eau retenue hygroscopiquement, est beaucoup trop élevée pour permettre une rétention plus importante et stable d'oxygène dans le charbon de bois. On a fait la constatation surprenante que du charbon de bois pratiquement déshydraté, échauffé de préférence jus- qu'à 70-75 C et placé dans un courant d'air comprimé sec ab- sorbait de telles quantités d'oxygène que la combustion ulté- rieure du charbon de bois ainsi imprégné d'oxygène était ac- compagnée de phénomènes très semblables à la combustion dans un courant d'oxygène pur. Suivant une forme de réalisation préférée de l'inven- tion, on utilise pour le traitement du charbon de bois alter- nativement de l'air comprimé chauffé (jusqu'à 70-730C environ) et d'air comprimé moins chaud (à 5-10 C environ). Le traite- ment par l'air comprimé qui peut durer plusieurs heures, a lieu par exemple sous pression de 4 à 6 atmosphères environ. Pour réaliser le procédé suivant l'invention on sè- che dans une installation de séchage appropriée du charbon de meule ou de cornue en morceaux aussi uniformes que possi- ble, de la grosseur d'une pomme sauvage par exemple, jusqu'à l'élimination totale de l'eau hygroscopique. La matière ainsi chauffée et déshydratée est ensuite traitée dans un appareil, A- <Desc/Clms Page number 4> dont un mode d'exécution est représenté dans le dessin anne- xé, partiellement en vue de côté et partiellement en coupe. L'appareil comporte un cylindre vertical 1 en fer d'environ 3 mètres de haut, qui peut être fermé hermétiquement et en haut et en bas au moyen de couvercles amovibles 2 et 3/dans lequel la matière probablement chauffée et déshydratée est in- troduite. Le cylindre 1 est fait de tôles à chaudières rivées et doit pouvoir supporter une pression de 12 atmosphères. A l'intérieur, ce cylindre comporte des tamis 10 cir- culaires facilement amovibles, en tôles d'acier perforées d'un diamètre correspondant à celui du cylindre, qui sont étagées horizontalement sur des consoles 11 appropriées et régulière- ment espacés de 250-300 mm. Par des tuyères 4 et 5 reliées aux couvercles 3 et 2, respectivement, de l'air est insufflé dans le cylindre. En outre des tubes 8 sont disposés dans le cylindres, qui sont pourvus de soupapes de sûreté 9 et qui servent à laisser échapper l'air du cylindre. Les tubes 8 traversent la matière à traiter ainsi que les tamis 10 et sont percés de trous 6 près de la surface supérieure des ta- mis. Les tamis servent d'une part à assurer un chemin d'écou- lement plus régulier pour l'air comprimé et d'autre part à décharger la matière des couches inférieures du poids propre des couches supérieures. Après avoir rempli et fermé herméti- quement le cylindre on commence à insuffler au moyen d'un compresseur, à travers un régulateur 12, de l'air comprimé qui, peu avant d'entrer dans le cylindre, est totalement déshydraté et en même temps chauffé à 70 C environ. Quand les soupapes de sûreté réglées pour une pres- sion de 8 atm. commencent à fonctionner, l'air comprimé qui parcourt le cylindre dans toute sa hauteur et traverse entiè- <Desc/Clms Page number 5> rement la charge de charbon, s'échappera pendant toute la durée du soufflage toujours à la même pression. La vitesse de l'air doit être choisie de façon à envoyer par minute à travers le cylindre 150 à 200 fois son volume d'air (mesuré à 760 mm et 0 C). Le soufflage d'air comprima continué pen- dant 5 à 6 heures,peut avoir lieu soit à une température constante de 70 C environ, soit en utilisant alternativement des courant d'air comprimé de températures très différentes (chaud et froid). Dans ce cas l'air froid est insufflé à tra- vers un deuxième régulateur d'air 13. Par un système de soupa- pes approprié les régulateurs à air 12 et 13 peuvent être reliés soit alternativement soit simultanément à l'une ou l'autre des tuyères 4 et 5. Après achèvement de l'imprégna- tion on ferme les soupapes 9 ainsi que les tuyères 4 et 5 et on laisse la charge du cylindre refroidir graduellement et sous pression. Du charbon ainsi imprégné absorbe 280 cm3 d'oxygène par cm3, tandis que le charbon séché à l'air, présentant sa teneur normale en humidité et non soumis à un courant d'air comprimé ne peut absorber que 14-16 cm3 d'oxygène mesuré à 760 mm. et 0 C. L'analyse calorimétrique de charbon de bois ainsi préparé a montré une augmentation de 6.500 Calo, ce qui correspond à une augmentation de presque 100 % du pouvoir ca- lorifique initial. Le charbon de bois peut être employé lui- même comme combustible, mais il constitue de plus un excellent allume-feu. Il en est de même pour d'autres combustibles po- reux imprégnés d'oxygène suivant l'invention, par exemple du lignite, du coke, de la cendre brûlante, de la tourbe et des produits analogues. L'enrichissement du combustible en oxygène obtenu de la façon décrite est stable, c'est-à-dire que la diminution <Desc/Clms Page number 6> de la quantité d'oxygène n'est que très faible même pour une durée de conservation assez prolongée. Il est utile d'enrober le combustible ainsi traité, par trempage ou d'une autre ma- nière appropriée, d'une mince pellicule superficielle de sub- stances comme la paraffine, le pétrole, la résine,.la colle, le caoutchouc, la gélatine, des huiles, des alcalis etc. ou de mélanges de ces substances, la pellicule produite servant à emprisonner le gaz. De cette façon la stabilité de la teneur en oxygène est encore augmentée. Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on peut faire agir sur la matière, en même temps que le gaz contenant l'oxygène, de faibles quantités de substances faci- lement combustibles, comme la benzine par exemple, On ajoute, par exemple, à l'air comprimé porté à une température appro- priée de faibles quantités de benzine provenant d'un réservoir 14 et introduite à l'état très finement divisé par.des injec- teurs 15 placés au milieu de la tuyère peu avant l'entrée du cylindre et dont les embouchures sont dirigées contre le cou- rant d'air comprimé, et l'on fait agir ce mélange sur le char- bon de bois sec pendant plusieurs heures sous une pression de 4 à 6 atmosphères. Dans ce cas, le courant d'air comprimé doit être enfermé sur tout son parcours ou doit pouvoir être inversé. Le pouvoir calorifique du charbon de bois ainsi pré- paré étant supérieur à la somme des pouvoirs calorifiques des deux matières premières (charbon de bois et benzine), il faut supposer qu'il se produit non seulement un emmagasinage im- portant d'oxygène, mais que le charbon de bois ainsi que la benzine subissent des modifications chimiques extrêmement favorables au,pouvoir calorifique. Le procédé suivant l'invention se distingue par sa <Desc/Clms Page number 7> simplicité et son bon marché, parce qu'on utilise pour amélio- rer considérablement les combustibles poreux, l'oxygène de l'air que l'on a toujours à sa disposition sans frais. Pour augmenter davantage la valeur calorifique des combustibles et pousser la vitesse d'inflammation et la tempé- rature de combustion encore plus loin au-delà des valeurs que l'on obtient en chargeant des combustibles avec de l'oxygène on peut incorporer aux combustibles ainsi chargés des métaux ou des alliages ayant une action réductrice, sous forme gra- nulée ou pulvérulente. Parmi les métaux réducteurs qui convien- nent particulièrement à cet effet, on peut citer en premier lieu l'aluminium en poudre et en outre le magnésium, le cal- cium et le silicium. Pendant la combustion d'un produit ainsi préparé, à côté du processus de la combustion. a lieu aussi une réaction exothermique connue sous le nom de "réaction ou procédé à la thermite" ou "réaction de Goldschmidt"o Par cet- te réaction,des températures très élevées sont développées rapidement de sorte que le combustible lui-même est porté, en un espace de temps extrêmement court, à la température propre d'inflammation. En comparant cette réaction avec celle se produisant dans le procédé Goldschmidt, on peut dire que les oxydes de métaux; employés par Goldschmidt en mélange avec des métaux finement divisés, oxydes qui doivent être réduits et fondus et dont l'emploi est de rigueur dans le procédé Goldschmidt, sont remplacés dans la réaction qui a lieu dans les produits obte- nus conformément à la présente invention, par l'oxyde fixé dans les pores du combustible. L'effet de la réaction exother- miqué surpasse aussi celui du procédé Goldschmidt, parce que l'oxygène présent peut très facilement entrer en combinaison avec le métal. <Desc/Clms Page number 8> De cette manière on obtient des produits, qui non seulement sont d'excellents moyens pour allumer d'autres com- bustibles difficilement inflammables, mais qui en outre se prêtent à être très avantageusement employés dans la fabrica- tion de matières explosives et en pyrotechnie. Enfin ces pro- duits peuvent aussi servir pour des procédés métallurgiques, par exemple pour fondre du fer. Par des expériences pratiques on a constaté que 40 grammes d'un charbon de bois imprégné avec de la poudre de métal suffisent pour enflammer à peu près complètement 6 kilo- grammes d'anthracite difficilement inflammable, dans un grand fourneau de faïence. Pour appliquer la poudre de métal on peut, si la poudre aussi bien que le combustible doivent rester à l'état sec, incorporer la poudre de métal au combustible imprégné d'oxygène, au moyen d'une soufflerie ou d'un appareil analo- gue, en faisant passer le combustible imprégné sur une bande transporteuse sans fin à grosses mailles, dans un espace clos, devant l'orifice de la soufflerie. Par ce traitement .on-peut . obtenir le résultat envisagé à un degré très satisfaisant, perce que la poudre de métal appliquée de cette manière pénè- tre à une profondeur considérable dans les pores du combusti- ble. Par exemple 100 kilogrammes de charbon de bois tendre peuvent de cette façon absorber à peu près 31 kilogrammés de poudre d'aluminium. D'autre part on peut aussi mélanger la poudre de mé- tal avec des liquides ou avec des substances facilement fusi- bles, propres à augmenter l'adhésion ou à provoquer immédia- tement le commencement de la combustion, et imprégner le com- <Desc/Clms Page number 9> bustible avec les substances contenant la poudre de métal soit au moyen d'un appareil de projection ou par immersion. En outre on peut diviser le combustible et le mélan- ger sous forme granulée ou pulvérulente avec le liquide con- tenant la poudre de métal (poudre d'aluminium) de façon à former une masse pâteuse qui, après séchage convenable, peut être pressée en pilules, en dés ou en briquettes. Parmi les substances propres à augmenter l'adhésion ou l'inflammabili- té, dans lesquelles on peut incorporer les poudres de métaux ou d'alliages, on peut citer par exemple: des solutions de colle ou de gomme, émul s ions de latex, hydrocarbures, huiles, graisses, alcools, de la naphtaline, de l'asphalte, du goudron, des matières résineuses, fractions de pétrole etc. Enfin,outre des poudres de métaux, on peut aussi incorporer des oxydes de métaux dans le combustible chargé d'o- xygène. -REVENDICATIONS- 1.- Combustible destiné notamment à servir d'allu- me-feu pour des combustibles plus difficilement inflammables, caractérisé en ce qu'il consiste en un combustible poreux, de préférence du charbon de bois, qui est enrichi ou chargé d'oxygène fixé dans ses pores.
Claims (1)
- 2.- Combustible suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'au combustible chargé d'oxygène sont ajoutés des métaux ou des alliages de métaux réducteurs, de préféren- ce de la poudre d'aluminium, éventuellement en mélange avec des oxydes de métaux.3.- Procédé pour la fabrication de combustibles sui- vant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on traite la ma- <Desc/Clms Page number 10> tière première pratiquement déshydratée (séchée), par de l'air sec ou d'autres gaz secs contenant de l'oxygène, de préféren- ce sous pression.4. - Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'on soumet la matière première à une température éle- vée, par exemple de 70 à 80 C, à l'action d'un courant d'air comprimé préalablement chauffé et séché, en faisant de pré- ,férence alterner ce traitement avec un traitement à l'air comprimé à une température moindre, par exemple de 5 à 10 C.5. - Procédé suivant les revendications 3 et 4, carac- térisé en ce que, en même temps que l'air ou d'autres gaz, on fait agir sur le produit à traiter des substances facilement inflammables comme par exemple de la benzine ou essence de pétrole, l'air comprimé étant à cet.effet carburé avec :de la benzine, par exemple.6. - Procédé suivant les revendications 3 à 5, carac- térisé par ce que, après le soufflage, on laisse refroidir la matière en maintenant la pression.7. - Procédé suivant les revendications 3 à 6, carac- térisé en ce qu'on enrobe la matière chargée d'oxygène d'une mince p:ellicule combustible, en vue d'emprisonner le gaz.8. - Procédé pour la fabrication du combustible sui- vant la revendication 2, caractérisé en ce que dans les com- bustibles chargés d'oxygène on incorpore des métaux ou allia- ges de métaux ayant une action réductrice, à l'état finement divisé, par exemple au moyen d'une soufflerie.9.- Procédé suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les métaux ou alliages de métaux réducteurs sont mélangés sous forme de poudre fine avec des surbstances aug- <Desc/Clms Page number 11> mentant l'adhésion ou favorisant l'inflammation par exemple avec des solutions de colle ou de gomme, émulsions de latex, hydrocarbures, huiles, graisses, alcools, de la naphtaline, de l'asphalte, du goudron et des résines,des fractions de pétrole etc. et que le mélange est appliqué à l'état liquide aux combustibles chargés d'oxygène.10. - Procédé suivant les revendications 3 à 9, carac- térisé en ce que les combustibles chargés d'oxygène sont em- ployés à l'état divisé, par exemple sous forme granulée ou pulvérulente.11.- Procédé suivant les revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les combustibles poreux imprégnés d'oxygène sont mélangés,, à l'état granulé ou pulvérisée avec un liquide contenant des métaux ou des alliages réducteurs très finement divisés de manière à former une masse pâteuse., qui est ensuite séchée et mouléeo
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