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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
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BREVET D I Id V L I 'r I 0 I1 "Procédé pour la faorication d'un combustible pauvre en cendres".
La présente invention est relative à un procédé pour la fabrication d'un combustible, par exemple pour le chauffage des chaudières, des fours et, entre autres, pour la recuis son, la fonte et la calcination, combustible qui peut également servir pour les moteurs à combustion interne, plus particulièrement ceux comportant une chemise de cylindre en matériau dur et des segments de piston également en matériau dur.
On sait que le charbon comporte la cendre comme addition de gangue et des cendres d'origine végétale combinées avec le charbon même. En employant du charbon en poudre dans les moteurs à combustion interne, on a constaté que principalement les mélanges de gangue du charbon, que l'on désignera d'ailleurs ci-après comme cendres mixtes, attaquent particu-
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lièrement les parois intérieures de l'espace de combustion.
Parcontre, la cendrée propre combinée avec le charbon présente beaucoup moins de danger pour attaquer le métal et cela particuè lièrement pour la raison que cette cendrée est finement répartie dans le charbon et reste à l'état de fine division pendant la combustion même/
On a déjà proposé de fabriquer du charbon pauvre en cendres par une séparation à sec ou humide, selon le poids spécifique, et notamment par lavage, de façon que d'une manière principale on élimine les cendres mixtes du charbon. On a utilisé dans ce but autant que possible le charbon collecté à la mine et qui a été réduit considérablement et l'on a pris, dans ce but et en vue du rendement industriel du procédé, du charbon déjà réduit na -turellement à l'état de fine division sans avoir recours au meulage.
Le charbon pur ainsi obtenu contient cependant également encore une quantité de grains de cendres qui sont trop volumineux pour être utilisés dans les foyers à combustible et qui provoquent des scories aux parois des moteurs à combustion interne et qui donc causent une usure considérable sur la paroi des cylindres.
On a reconnu que l'usure dans un moteur à combustion interne se trouve être réduite d'autant quand le rapport de la grosseur du grain de cendre par rapport à l'épaisseur du film de l'huile de graissage employée, est plus réduit. Il est, d'autre part, avantageux d'utiliser soit une huile, de graissage visqueuse et épaisse pour réduire l'usure, soit encore d'assurer,par une mouture correspondante du charbon, de réduire de prime abord la cendrée pour qu'elle soit moindre que l'épaisseur du film d'huile de graissage et, d'autre part, on a proposé d'utiliser les deux moyens simultanément. La réduction des grains de cendrée peut être poussée plus loin que l'obtention d'une couche d'huile de graissage épaisse entre le piston et le cylindre.
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Le procédé selon l'invention consiste maintenant en ce que du charbon menu est transformé par voie humide ou par la méthode sèche, dans des dispositifs de tamisage, pour obtenir des parties pauvres en cendres et des parties riches en cendres, et la partie pauvre en cendres, après élimination de la partie riche en cendres, est traitée avan son utilisation dans la machine, de manière à la moudre à une grosseur de grain telle jusqu'à ce que le diamètre le plus grand des grains de cendres mixtes ne soit pas plus grand que l'épaisseur du film de graissage entre le piston, respectivement entre les segments de piston et la paroi du cylindre, cette opération de mouture s'opérant dans le même liquide ou dans un autre liquide (dans lesturbines fonctionnant à la poussière de charbon,
ces grains ne seront pas plus grands que les grains de scories qui sont éliminés de la turbine). D'après ce procédé, on sépare donc de la poussière combustible les grains de cendrées mixtes plus gros qui d'ailleurs d'après la nature, se laissent moudre généralement beaucoup plus difficilement que, par exemple, les particules de charbon. On obtient de cette façon des grains de poussière combustible pauvres en cendres qui possèdent cependant encore toujours des grains de charbon plus épais, soit sans,soit encore avec un peu de cendres mixtes.
Quand ces grains de poussière combustible sont maintenant moulus dans le moulin servant à les réduire finement, de préférence avec addition d'un liquide, les grains les plus gros sont réduits à une dimension correspondant à une épaisseur de film de ce liquide, quoiqu'en même temps il se constitue à côté des grains encore beaucoup plus fins et même les plus fins et qui, généralement, s'allument d'une façon meilleure.
Quand ce méle est alors porté à combustion dans les moteurs à combustion interne, cette cendre est alors projetée sur les faces de friction du piston et du cylindre sans présenter de prime abord le danger d'attaquer la chemise du cylindre
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du piston ou de ses segments. 'Cette cendre n'attaque pratiquement plus les parties de la machine, de manière que la totalité des difficultés résultant d'une usure par friction considérable de la cendrée sur les surfaces de glissement de l'espace de combustion, est éliminée.
L'usure qui se présente actuellement dans les moteurs à combustion interne et le travail de friction qui en résulte, se trouvent donc être supprimes par l'intervention du moulin préliminaire, de façon que les moteurs à combustion interne se trouvent considérablement soulagés en raison de ce fait.
Dans certaines circonstances,il est recommandé de moudre le charbon avec le liquide en présence de chaleur, notamment quand le produit de mouture se laisse plus facilement réduire à une température élevée, ou encore quand des matières très épaissespeuvent acquérir pour cette raison une plus grande fluidité. On peut encore utiliser alors pour la mouture des matières qui sont très épaisses à la température normale.
Le liquide de mouture qu'on ajoute peut, après que l'opération de mouture est terminée, soit encore pendant l'opération de monture même, soit encore vers la fin de l'opération de mouture, être évaporé selon que l'on désire utiliser le combustible produit à l'état sec comme poussière combustible ou comme un mélange liquéfié de poussière de charbon que l'on peut pomper pour l'employer dans les moteurs à combustion.
Le liquide de mouture évaporé peut alors être utilisé avan- tageusement pour moudre une nouvelle nasse de poudre combustible. uand on fabrique le combustible comme un mélange de liquide avec de la poussière de charbon, et qu'on utilise un liquide de mouture non combustible, ce dernier sera avantageusement remplacé par un liquide combustible, dans le but de ne devoir évaporer complètement le liquide de mouture non combustible. Il esb, en effet, difficile d'évaporer le dernier reste du liquide de mouture sans que le produit moulu fume ou donne de la poussière.
Conformément
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à l'invention, on peut dons laisser un reste du liquide de mouture non combustible dans le produit de mouture même et on peut ajouter un liquide combustible, ce dont il résulte que l'on peut pomper le mélange de poussière combustible et de liquide,soit encore le transporter et le mettre en réserve dans des tanks.
Afin de prévenir que le mélange de poussière combustible et de liquide ne se dépose ou se précipite dans les réservoirs de tankage, quand notamment la poussière de charbon doit être conservée longtemps, on peut ajouter au procédé ci-devant les matièresstabilisantes connues, que l'on incorpore au liquide de moût tire.
L'épaisseur de film de l'huile visqueuse de graissage pour cylindres est évidemment plus grande que l'épaisseur de film d'une huile à gaz très fluide, par exemple. Il sera donc avantageux d'ajouter,pour cette raisonna. la poussière de charbon que l'on veut traiter, une huile très fluide comme liquide de mouture, plus fluide dans tous les cas que l'huile qu'on utilisera plus tard pour graisser les pistons et ainsi, par exemple, on utilisera de l'huile à gaz et on réduira la poudre de charbon par mouture avec de l'huile à gaz très fluide.
Pour des épaisseurs de film moindres de l'huile à gaz, les grains de poussière de charbon seront certainement moulus plus finement que l'épaisseur de film de l'huile de graissage du piston, de façon que la cendre mixte, qui se mlan -ge avec l'huile de graissage du piston sur les faces de friction, ne peut plus causer une usure nuisible par friction, On peut, de cette manière, augmenter l'effet de l'invention en utilisant pour les pistons actifs des machines utilisant de la poussière de charbon,telleshuiles de graissage ou typesd'huiles de graissage qui produisent l'épaisseur maximum dans le film d'huile de graissage.
L'épaisseur du film d'huile de graissage est déterminée en raison de ce que, pour des conditions de fonctionnements déterminées, elle puisse pratiquement être réduite sans autre augmentation de la pression des éléments de piston et de paroi qui
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frottent l'un contre l'autre.
Pour la mouture, au lieu d'huile à gaz on peut employer d'autresmatières qui sont plus fluidesque le lubrifiant du piston, soit notamment du pétrole, de l'abool, de la benzine, de l'huile de térébenthine ou d'autres matières qui ne sont pas combustibles, soit, par exemple, de l'eau soit encore des sub- stances gazeuses, telles, par exemple, de l'acide carbonique, de l'azote, des gaz de distillation, de l'air ou similaires.
Dans le but d'économiser autant que possible sur le tra- vail de mouture et la durée de mouture lors de la fabrication du combustible, on peut procéder à une mouture préliminaire du charbon tout en produisant déjà du charbon pauvre en gangue, en le traitant d'abord dans un moulin à croisillon, soit encore dans un moulin à marteau, à batteur ou à broche ou dans un moulin similaire quelconque. On sait que ces éléments de batta- ge rejettent dans leur course les grains du produit de mouture contre les parois du moulin.
Par un réglage convenable,on peut d'ailleurs réaliser que les particules de charbon plus faibles et pauvres en cendres sont déjà réduites à l'état de fine divi- sion, cependant que les grains de gangue plus @ durs, qui sont constitués, par exemple, par du quartz, du feldspath, du silice ou des combinaisons de fer, ne sont pas encore réduits dans les mêmes conditions ou tout au moins dans une mesure moindre.
Le produit de mouture est alors séparé selon les grosseurs de grains différentes à l'aide de tamis ou de tamis à ventilati- on, soit encore d'après le poids spécifique ou selon les degrés de pureté différents, séparation qui se fait dans les installations de tamissge connus dans ce but. Ainsi, on peut déjà séparer une quantité plus grande ou plus petite des matières minérales. On procède ensuite à la mouture du. charbon ainsi épuré et déjà pauvre en cendres, avec incorporation des opérations dtépurati- on et de triage soit par voie humide, soit par la voie sèche,
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mouture qui se poursuit éventuellement en présence d'un liquide.
Le moulin de finissage ne doit donc réduire que peu de matière dure et par le fait même les surfaces de broyage sont réellement soumises à une moindre usure et il est requis moins de puissance et de durée pour le broyage même.
Conformément à l'invention, on peut donc prodéder suivant trois méthodes: 1 / on laisse évaporer le liquide de mouture, de façon à traiter la poussière combustible à sec; 2 / on laisse le liquide de mouture incorporé et le tout est utilisé comme liquide ou pâte humide dans le brûleur pulvérisateur du four ou dans le moteur ; 3 / on peut également traiter le charbon d'utilisation en l'absence de tout liquide (préférablement après avoir procède dans un moulin de préparation travaillant à la volée, de façon à provoquer une élimination des grains durs avec séparation subséquente de ces grains durs); et l'on procède ensuite par le traitement du charbon ainsi épuré et déjà rendu pauvre en cendres, pour le réduire à l'état de fine division dans un moulin de finissage et l'utiliser ensuite dans un moteur à combustion interne.
Afin de réaliser, conformément à l'invention, l'effet voulu avec ce combustible, il est naturel que l'huile employée pour le graissage du piston actif soit sélectionnée telle que, pendant le fonctionnement, le film de graissage produit entre les surfaces en contact ne soit pas moindre ou tout au moins aussi épais que la grosseur de grain du combustible obtenu dans le moulin de finissage, de façon que pendant le fonctionnement les grains de cendrées mixtes, qui s'incorporent dans le film d'huile de graissage, ne puissent attaquer la surface venant, en friction.
Le combustible obtenu pat le présent procédé est particulièrement approprié pour les machines à piston et les turbines 'et plus particulièrement pour les machines à piston qui comportent une @@chemise en matériau dur et des segments de piston en
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matériau dur. Dans les turbines fonctionnant à poudre combustible, la dureté des parois qui sont attaquées par la cendre mixte, (tel -les notaient les surfaces de déviation, les aubes 'de guidage- ; les aubes des roues de turbine et les parties coudées) est sélectionnée de façon telle que les grains de cendrée n'attaquent plus ces dits éléments de parois.
Pratiquement, on utilise, pour la réalisation du procédé, une installation de mouture qui comporte un moulin préliminaire pour le traitement des grains durs avec séparation immédiate de ces grains durs et, ensuite, un moulin de finissage qui réalise la mouture de la poudre de charbon avec addition d'un liquide de mouture, ces moulins étant directement commandés de préférence par la machine à combustion interne qui utilise le combustible produit même.
REVENDICATIONS.
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PATENT D I Id V L I 'r I 0 I1 "Process for the manufacture of low-ash fuel".
The present invention relates to a process for the manufacture of a fuel, for example for heating boilers, furnaces and, among others, for annealing, smelting and calcination, fuel which can also be used for engines. internal combustion, more particularly those comprising a cylinder liner of hard material and piston rings also of hard material.
It is known that charcoal comprises ash as an addition of gangue and ash of vegetable origin combined with the charcoal itself. By using powdered coal in internal combustion engines, it has been found that mainly mixtures of coal gangue, which will be referred to hereinafter as mixed ash, particularly attack
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the interior walls of the combustion space.
On the other hand, clean ash combined with the coal presents much less danger to attack the metal and this especially for the reason that this ash is finely distributed in the coal and remains in a state of fine division during the combustion itself.
It has already been proposed to produce low-ash charcoal by dry or wet separation, depending on the specific weight, and in particular by washing, so that the mixed ash is mainly removed from the charcoal. The coal collected at the mine and which has been reduced considerably was used for this purpose as much as possible, and for this purpose and with a view to the industrial efficiency of the process, coal already naturally reduced to the state of fine division without resorting to grinding.
The pure coal thus obtained, however, also still contains a quantity of ash grains which are too large to be used in fuel stoves and which cause slag on the walls of internal combustion engines and which therefore cause considerable wear on the walls of the combustion engines. cylinders.
It has been recognized that wear in an internal combustion engine is found to be reduced even more when the ratio of the size of the ash grain to the film thickness of the lubricating oil employed is reduced. It is, on the other hand, advantageous to use either an oil, viscous and thick lubricant to reduce wear, or to ensure, by a corresponding grinding of the coal, to reduce firstly the ash so that it is less than the thickness of the lubricating oil film and, on the other hand, it has been proposed to use the two means simultaneously. The reduction of ash grains can be done further than obtaining a thick lubricating oil layer between the piston and the cylinder.
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The process according to the invention now consists in that small coal is transformed by the wet route or by the dry method, in sieving devices, to obtain parts low in ash and parts rich in ash, and the part low in ash. ash, after removal of the ash-rich part, is treated before its use in the machine, so as to grind it to a grain size such until the largest diameter of the mixed ash grains is not more greater than the thickness of the lubricating film between the piston, respectively between the piston rings and the cylinder wall, this grinding operation taking place in the same liquid or in another liquid (in turbines running on coal dust ,
these grains will not be larger than the grains of slag which are removed from the turbine). According to this process, therefore, the larger mixed grains of ash are separated from the combustible dust which, moreover, according to nature, are generally much more difficult to grind than, for example, coal particles. In this way, grains of combustible dust low in ash are obtained which, however, still always have thicker grains of coal, either without or still with a little mixed ash.
When these grains of combustible dust are now ground in the mill serving to reduce them finely, preferably with the addition of a liquid, the larger grains are reduced to a size corresponding to a film thickness of this liquid, although at the same time it is formed alongside grains which are still much finer and even the finest and which, generally, light up better.
When this mixture is then brought to combustion in internal combustion engines, this ash is then projected onto the friction faces of the piston and the cylinder without initially presenting the danger of attacking the cylinder liner.
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piston or piston rings. This ash practically no longer attacks machine parts so that all of the difficulties resulting from considerable frictional wear of the ash on the sliding surfaces of the combustion space are eliminated.
The wear which presently occurs in internal combustion engines and the friction work which results from it, are therefore removed by the intervention of the preliminary mill, so that the internal combustion engines are considerably relieved due to thereby.
In certain circumstances, it is recommended to grind the charcoal with the liquid in the presence of heat, in particular when the ground product can be reduced more easily at a high temperature, or even when very thick materials can acquire greater fluidity for this reason. . Materials which are very thick at normal temperature can still be used for milling.
The grinding liquid which is added can, after the grinding operation is finished, either still during the actual mounting operation, or again towards the end of the grinding operation, be evaporated as desired. using the fuel produced in the dry state as combustible dust or as a liquefied mixture of coal dust which can be pumped for use in combustion engines.
The evaporated grinding liquid can then be advantageously used to grind a new basket of combustible powder. When the fuel is made as a mixture of liquid with coal dust, and a non-combustible milling liquid is used, the latter will be advantageously replaced by a combustible liquid, in order not to have to completely evaporate the carbonate liquid. non-combustible grind. It is in fact difficult to evaporate the last remainder of the milling liquid without the ground product smoking or giving off dust.
In accordance
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to the invention, a remainder of the non-combustible grinding liquid can therefore be left in the actual grinding product and a combustible liquid can be added, whereby the mixture of combustible dust and liquid can be pumped out, or still transport it and put it in reserve in tanks.
In order to prevent the mixture of combustible dust and liquid from being deposited or precipitated in the tankage tanks, when in particular the coal dust must be kept for a long time, it is possible to add to the above process known stabilizing materials, such as it is incorporated into the must liquid.
The film thickness of viscous cylinder lubricating oil is obviously greater than the film thickness of highly fluid gas oil, for example. It will therefore be advantageous to add, for this reasoning. the coal dust that we want to treat, a very fluid oil as the grinding liquid, more fluid in all cases than the oil that will be used later to lubricate the pistons and thus, for example, we will use gas oil and the coal powder will be reduced by grinding with very fluid gas oil.
For smaller film thicknesses of gas oil, the grains of coal dust will certainly be ground finer than the film thickness of the lubricating oil of the piston, so that the mixed ash, which melts - ge with the lubricating oil of the piston on the friction faces, can no longer cause harmful wear by friction. In this way, the effect of the invention can be increased by using for the active pistons machines using carbon dust, such lubricating oils or types of lubricating oils which produce the maximum thickness in the lubricating oil film.
The thickness of the lubricating oil film is determined because, for certain operating conditions, it can practically be reduced without any further increase in the pressure of the piston and wall elements which
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rub against each other.
For grinding, instead of gas oil, other materials which are more fluid than the lubricant of the piston can be used, namely petroleum, abool, benzine, turpentine oil or others. materials which are not combustible, either, for example, water or gaseous substances, such as, for example, carbonic acid, nitrogen, distillation gases, air or similar.
In order to save as much as possible on the grinding work and the grinding time during the fabrication of the fuel, one can carry out a preliminary grinding of the coal while already producing coal low in gangue, by processing it. first in a cross-type mill, or again in a hammer, beater or spindle mill or in any similar mill. It is known that these threshing elements reject in their course the grains of the ground product against the walls of the mill.
By suitable adjustment, moreover, it can be realized that the weaker, low-ash particles of coal are already reduced to the state of fine division, while the harder grains of gangue, which are formed by for example, by quartz, feldspar, silica or combinations of iron, are not yet reduced under the same conditions or at least to a lesser extent.
The ground product is then separated according to different grain sizes using a sieve or ventilating sieve, either according to the specific weight or according to the different degrees of purity, separation which takes place in the installations. sieves known for this purpose. Thus, it is already possible to separate a larger or smaller amount of the minerals. We then proceed to the grinding. charcoal thus purified and already low in ash, with the incorporation of purification and sorting operations either by wet or dry process,
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grinding which may continue in the presence of a liquid.
The finishing mill therefore has to reduce only a little hard material and thereby the grinding surfaces are actually subjected to less wear and less power and time are required for the grinding itself.
In accordance with the invention, it is therefore possible to produce according to three methods: 1 / the grinding liquid is allowed to evaporate, so as to treat the combustible dust dry; 2 / the milling liquid is left incorporated and the whole is used as liquid or wet paste in the spray burner of the oven or in the motor; 3 / one can also treat the charcoal of use in the absence of any liquid (preferably after having proceeded in a preparation mill working on the fly, so as to cause an elimination of the hard grains with subsequent separation of these hard grains) ; and one then proceeds by treating the coal thus purified and already rendered low in ash, to reduce it to the state of fine division in a finishing mill and then to use it in an internal combustion engine.
In order to achieve, according to the invention, the desired effect with this fuel, it is natural that the oil used for lubricating the active piston is selected such that, during operation, the lubricating film produced between the surfaces in contact is not less than or at least as thick as the grain size of the fuel obtained in the finishing mill, so that during operation the mixed ash grains, which are incorporated into the film of lubricating oil, cannot attack the surface coming in friction.
The fuel obtained by the present process is particularly suitable for piston machines and turbines and more particularly for piston machines which have a hard material liner and piston rings made of solid material.
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hard material. In turbines operating with combustible powder, the hardness of the walls which are attacked by the mixed ash, (as noted by the deflection surfaces, the guide vanes; the vanes of the turbine wheels and the bent parts) is selected. in such a way that the ash grains no longer attack these said wall elements.
In practice, a milling installation is used for carrying out the process, which comprises a preliminary mill for the treatment of hard grains with immediate separation of these hard grains and, subsequently, a finishing mill which grinds the coal powder. with the addition of a milling liquid, these mills being directly controlled preferably by the internal combustion machine which uses the fuel produced itself.
CLAIMS.
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