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Procédé de traitement thermique de combustible et autres substances et appareillage propre à la mise en oeuvre de ce procède.
Le problème du défumage ou de la distillation totale ou partielle des combustibles, schistes et autres matières susceptibles de donner un dégagement gazeux sous l'action de la température a fait l'objet de nombreuses recherches. Il est résolu industriellement par de nombreux procédés qui présentent généralement
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certains inconvénients. Pour résoudre rationnellement ce problème:
1 Il faut porter progressivement la matière à une température déterminée, la maintenir un certain temps à cette température et la refroidir progressivement, réaliser un cycle thermique favorable et éviter éventuellement l'inflammation ou la détérioration de la matière.
2 Il faut que chaque grain de matière subisse exactement le même cycle thermique.
3 Il faut évacuer les produits de la distillation au fur et à mesure de leur formation afin d'activer la marche de l'opération.
4 Il faut éviter la déformation cu l'écrasement des produits sounis à la chaleur (cas des agglomérés par exemple).
Aucun des procédés et appareils actuellement en service ne réalisent exactement ces conditions.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement thermique et d'entraînement à la vapeur combinée, procédé qui donne une solution simple et satisfaisante du problème énoncé ci-dessus; elle a également pour objet un appareillage propre à la mise en oeuvre de ce procédé.
Le procédé objet de l'invention consiste essentiellement à faire cheminer sous une faible épaisseur la substance à traiter dans une atmosphère renfermant de la vapeur d'eau et à la diriger vers une zone dans laquelle règne la température maximum à envisager dans le traitement thermique, puis à ramener cette substance à une température plus basse, ue préférence en la laissant en contact au moins pendant une partie de son
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refroidissement,avec de la vapeur d'eau, les produits volatils engendrés étant évacués avec la vapeur. Le procédé est, de préférence, exécuté en continu .
Pour la mise en oeuvre de ce procédé, il y a intérêt à faire en sorte que l'atmosphère de vapeur se renouvelle constamment et qu'ainsi les produits volatils soient évacués continuellement de la zone de traitement.
Il est égalen.ent préférable de laisser s'effectuer le refroidissement dans la zone parcourue par de la vapeur et traversée par la substance au début du traitement.
En particulier, on peut faire en sorte que la substance se dirigeant vers la zone de traitement thermique intense et la substance qui en revient et se refroidit passent à proximité immédiate l'une de l'autre de manière que les calories abandonnées par la substance en cours de refroidissement soient récupérées au profit de la substance à soumettre à ce traitement thermique.
Afin d'exécuter le traitement dans les meilleures conditions au point de vue du rendement, on peut d'abord faire circuler la substance à traiter et la vapeur en courants parallèles avant l'arrivée dans la zone la plus chaude puis ramener ladite substance à contre-courant par rapport à la vapeur de manière que l'épuisement en produits volatils se fasse systématiquement. Dans la zone la plus chaude, on peut prolonger le séjour de la substance par exemple en allongeant son parcours.
Pour la production de la vapeur d'eau, on peut soustraire pendant la phase de refroidissement des calories captées lors du passage de la substance
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à traiter dans la zone où règne la température la plus élevée ; la quantité de vapeur produite de cette manière n'est pas suffisante ou pour toute autre raison, par exemple lorsqu'on ne désire pas procéder à un tel échange thermique, on crée l'atmosphère de vapeur exclusivement ou pour partie à l'aide de vapeur engendrée séparément.
On récupère les produits volatils résultant du traitement et, parmi eux, on peut distraire les produits combustibles pour les utiliser au chauffage de la zone de traitement thermique intensif ou à la produc- tion de vapeur d'eau..
On peut activer le mouvement de la vapeur en créant une dépression à la sortie de la zone de traitement; il y a également intérêt dans beaucoup de cas à disposer cette zone verticalement pour profiter, à cet égard, de la force ascensionnelle des gaz et vapeurs rais en jeu dans l'exécution du procédé.
Le procédé exposé ci-dessus peut être exécuté, dans ses modes de réalisation plus ou moins particularisés, avec l'aide de divers appareillages.
La présente invention a pour objet, en dehors du procédé, un appareillage spécialement intéressant au point de vue industriel.
Cet appareillage comprend essentiellement une chambre allongée, montée de préférence verticalement ou à peu près verticalement et comportant, dans le haut, un dispositif de chauffage indirect ou plus généralement un dispositif de chauffage évitant l'accès des produits de combustion à ladite chambre, cette dernière, alimentée en vapeur à sa base, renfermant des moyens de transport @
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destinés à faire cheminer la substance à traiter dans ladite chambre. La disposition horizontale peut également être adoptée pour la chambre de chauffage mais la disposition verticale est souvent jugée préférable.
La chambre comporte à l'extrémité de la zone de chauffage, c'est-à-dire au sommet, un dispositif d'évacuation de la vapeur et des produits volatils engendrés dans la chambre, ce dispositif d'évacuation étant, de préférence, combiné à une installation de récupération.
Les moyens de transport comprennent avantageusement un ou plusieurs transporteurs sans fin décrivant un circuit dans la chambre de sorte que l'entrée des substances à traiter et la sortie du produit obtenu peuvent s'effectuer à l'extrémité opposée à la zone de traitement thermique, là où arrive la vapeur; cet agencement est extrêmement avantageux en ce sens qu'aux postes de chargement et de déchargement on n'a pas à redouter de rencontrer de mélanges détonants car le fluide prédominant ou occupant exclusivement la chambre en cet endroit est de la vapeur d'eau.
La chambre peut comporter, à sa base ou plus généralement à l'extrémité opposée à la zone de traitement thermique intense, un bain d'eau dans lequel le ou les transporteurs qui avec leur charge ont emmagasiné des calories dans ladite zone de traitement thermique peuvent plonger et céder ces calories à l'eau qu'ils vaporisent tout en améliorant le refroidissement du produit.
Le ou les transporteurs peuvent consister en des chaînes ou organes similaires auxquels sont suspendus
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par des balancelles des plateaux recevant en couches minces la substance à traiter.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La fig. 1 est une coupe verticale, par 1-1 de la fig. 2 d'un four réalisé conformément à l'invention.
La fig. 2 est une coupe horizontale par II-II de la fig. 1.
La fig. 3 est une autre coupe verticale par III-III de la fig. 1.
La fig. 4 est une coupe horizontale par IV-IV de la fig. 3.
La fig. 5 est une vue analogue à la fig, 1 et relative à une variante.
La fig. 6 est un schéma concernant une deuxième variante.
Le four comporte une chambre verticale 1 dont la partie supérieure est chauffée; il est prévu, à cet effet, un foyer latéral tel que2 qui, par des carneaux tels que 3, assure une circulation de gaz chauds à, l'extérieur de plaquesmouflées 4 ; ces gaz sont ensuite évacués par un conduit 5 à une cheminée 6. Dans la chambre 1, est monté un appareil transporteur dit "à balancelles". Ces balancelles 7 comportent une ou plusieurs caissettes 9 dans lesquelles se trouve la chatière à chauffer. En augmentant le nombre de caissettes, il est possible de traiter la matière en couche aussi mince qu'on le désire. Cela est avantageux pour éviter la déformation ou l'écrasement des produits soumis à la uistillation.
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Ces balancelles, avec leur charge de caissettes pleines sont suspendues à des axes horizontaux 10 ; ces axes sont articulés par leurs extrémités à des chaînes sans fin 11 et 12, supportées, à proximité des parois latérales de la chambre 1, par des roues 13. On réalise ainsi un appareil transporteur sans fin astreint, par une commande appropriée, à se déplacer dans la chambre 1, suivant la flèche tracée sur les dessins. Grâce à cette disposition, les diverses balancelles sont constamment maintenues en position horizontale pendant leur déplacement dans la chambre du four.
Une porte 14, placée à la partie inférieure de la chambre permet l'enfournement et le détournement des caissettes. Il y a d'ailleurs lieu de noter que, pour des productions importantes, il serait loisible d'avoir deux portes placées de part et d'autre de l'axe de la chambre ( une porte d'enfournement et une porte de détournement).
On voit qu'avec un tel appareillage, la matière est mise sous une faible épaisseur et qu'elle est chauffée et refroidie progressivement. D'autre part, les balancelles froides s'échauffent au détriment des balancelles chaudes qui se refroidissent; on réalise ainsi un cycle thermique rationnel.
.4 la partie supérieure de la chambre 1, il est prévu une tubulure 15 par laquelle peuvent s'échapper les gaz de distillation et la vapeur d'eau dont il va être parlé ci-après. Cette tubulure 15 est reliée à un système bien connu de condensation avec aspirateur, non figuré sur les dessins. Il est alors possible, suivant les cas, de récupérer et d'épurer les gaz de distillation
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après condensation de la vapeur d'eau et des divers produits condensables, pour les utiliser. On peut notamment chauffer la chambre 1 en utilisant ces gaz après épuration sommaire.
A la partie inférieure de la chambre 1, est disposée une cuvette 16 dans laquelle on maintient une hauteur d'eau constante mais réglable de l'extérieur au moyen d'un trop-plein; ce niveau peut être réglé de façon que les parties métalliques des balancelles puissent venir plonger dans l'eau et former ainsi un certain dégagement de vapeur. Cn peut également prévoir une addition de vapeur vive provenant d'une source extérieure ou encore engendrée par un dispositif de chauffage aux dépens de l'eau de la cuvette 16.
Cette vapeur d'eau s'élève dans la chambre 1 et balaye les gaz de distillation; le mélange (vapeur d'eau et gaz de distillation) est évacué par la tubulure
15 dont il vient d'être question.
Si l'on désire prolonger le séjour des balancelles et de leur contenu dans la zone chauffée par les plaques mouflées 4, on peut, comme le montre la fig. 5, obliger la ou les chaînes, à l'aide de roues multiples 17,18, à décrire des festons dans le haut du four; la charge de chacune des roues se trouve d'ailleurs diminuée; on peut dans ce cas prévoir en outre un écran chauffant 19 affectant par exemple la forme d'un U et recevant intérieurement, lui aussi, des gaz chauds venant du foyer 2. Dès lors le maximum de chaleur est concentré dars la zone où le transporteur subit la charge de traction la plus faible.
Comme le
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montre le schéma de la fig. 6, le four peut encore affecter la forme a'une potence dont l'une des branches disposée horizontalement comprend la zone de chauffage (par exemple par les plaques mouflées 4) et l'autre bran- che, disposée verticalement est la zone réservée plus spécialement au cheminement des balancelles au sein de la vapeur d'eau.
Il vu de soi que diverses modifications de détail peuvent être apportées au procédé et appareils qui viennent d'être décrits sans pour cela sortir du cadre de la présente invention,
REVENDICATIONS
1. Procédé de traitement de combustibles et autres substances, procédé qui consiste à faire cheminer sous une faible épaisseur la substance à traiter dans une atmosphère renfermant de la vapeur d'eau et à la diriger vers une zone dans laquelle règne la température maximum à envisager dans le traitement thermique, puis à ramener cette substance à une température plus basse, de préférence en la laissant en contact au moins pendant une partie de son refroidissement avec de la vapeur d'eau, les produits volatils engendrés étant évacués avec la vapeur.
2. Procédé selon 1 , caractérisé par le fait qu'on renouvelle constamment l'atmosphère de vapeur et ainsi on évacue continuellement les produits volatils engendrés.
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A method of heat treatment of fuel and other substances and equipment specific to the implementation of this method.
The problem of smearing or total or partial distillation of fuels, shales and other materials liable to give off gas under the action of temperature has been the subject of much research. It is solved industrially by numerous methods which generally present
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some drawbacks. To rationally solve this problem:
1 It is necessary to gradually bring the material to a determined temperature, to maintain it for a certain time at this temperature and gradually to cool it, to carry out a favorable thermal cycle and possibly to avoid ignition or deterioration of the material.
2 Each grain of matter must undergo exactly the same thermal cycle.
3 It is necessary to evacuate the products of the distillation as and when they are formed in order to activate the operation.
4 Deformation or crushing of heat-insulated products must be avoided (eg agglomerates).
None of the methods and apparatus currently in use meet exactly these conditions.
The present invention relates to a method of heat treatment and combined steam stripping, which method gives a simple and satisfactory solution to the problem stated above; it also relates to an apparatus specific to the implementation of this method.
The method which is the subject of the invention consists essentially in making the substance to be treated pass under a small thickness in an atmosphere containing water vapor and in directing it towards a zone in which the maximum temperature to be considered in the heat treatment prevails, then to bring this substance to a lower temperature, preferably by leaving it in contact at least during part of its
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cooling, with water vapor, the volatile products generated being evacuated with the vapor. The process is preferably carried out continuously.
For the implementation of this method, it is advantageous to ensure that the vapor atmosphere is constantly renewed and that thus the volatile products are continuously evacuated from the treatment zone.
It is also preferable to allow the cooling to take place in the zone traversed by the vapor and crossed by the substance at the start of the treatment.
In particular, the substance moving towards the intense heat treatment zone and the substance returning and cooling down can be made to pass in close proximity to each other so that the calories abandoned by the substance in during cooling are recovered for the benefit of the substance to be subjected to this heat treatment.
In order to carry out the treatment under the best conditions from the point of view of yield, it is first possible to circulate the substance to be treated and the vapor in parallel currents before arriving in the hottest zone and then bring back said substance against -current with respect to the vapor so that the exhaustion of volatile products takes place systematically. In the hottest zone, one can prolong the stay of the substance for example by lengthening its course.
For the production of water vapor, during the cooling phase, the calories captured during the passage of the substance can be subtracted.
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to be treated in the area with the highest temperature; the quantity of vapor produced in this way is not sufficient or for any other reason, for example when it is not desired to carry out such a heat exchange, the vapor atmosphere is created exclusively or in part by means of steam generated separately.
The volatile products resulting from the treatment are recovered and, among them, the combustible products can be diverted for use in the heating of the intensive heat treatment zone or for the production of water vapor.
The movement of steam can be activated by creating a vacuum at the outlet of the treatment zone; In many cases, there is also an advantage in arranging this zone vertically in order to take advantage, in this regard, of the upward force of the gases and vapors involved in carrying out the process.
The method described above can be carried out, in its more or less particularized embodiments, with the help of various equipment.
The subject of the present invention is, apart from the process, an apparatus which is particularly interesting from an industrial point of view.
This apparatus essentially comprises an elongated chamber, preferably mounted vertically or more or less vertically and comprising, at the top, an indirect heating device or more generally a heating device preventing access of combustion products to said chamber, the latter , supplied with steam at its base, containing means of transport @
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intended to convey the substance to be treated in said chamber. The horizontal arrangement can also be adopted for the heating chamber, but the vertical arrangement is often considered preferable.
The chamber comprises at the end of the heating zone, that is to say at the top, a device for discharging the steam and volatile products generated in the chamber, this discharge device preferably being combined with a recovery facility.
The means of transport advantageously comprise one or more endless conveyors describing a circuit in the chamber so that the entry of the substances to be treated and the exit of the product obtained can be effected at the end opposite to the heat treatment zone, where the steam arrives; this arrangement is extremely advantageous in the sense that at the loading and unloading stations one does not have to fear to encounter detonating mixtures because the predominant fluid or exclusively occupying the chamber in this place is water vapor.
The chamber may include, at its base or more generally at the end opposite the intense heat treatment zone, a water bath in which the conveyor (s) which with their load have stored calories in said heat treatment zone can immerse and transfer these calories to the water that they vaporize while improving the cooling of the product.
The carrier (s) may consist of chains or similar members from which are suspended
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by swings of the trays receiving the substance to be treated in thin layers.
The description which will follow with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 is a vertical section, through 1-1 of FIG. 2 of an oven produced in accordance with the invention.
Fig. 2 is a horizontal section through II-II of FIG. 1.
Fig. 3 is another vertical section through III-III of FIG. 1.
Fig. 4 is a horizontal section through IV-IV of FIG. 3.
Fig. 5 is a view similar to FIG, 1 and relating to a variant.
Fig. 6 is a diagram relating to a second variant.
The oven has a vertical chamber 1, the upper part of which is heated; there is provided, for this purpose, a side hearth such as2 which, through flues such as 3, ensures a circulation of hot gases to the outside of the blown plates 4; these gases are then evacuated through a pipe 5 to a chimney 6. In the chamber 1, a so-called "swing" conveyor device is mounted. These swings 7 comprise one or more boxes 9 in which the cat flap to be heated is located. By increasing the number of boxes, it is possible to process the material in as thin a layer as desired. This is advantageous in order to avoid deformation or crushing of the products subjected to the uistillation.
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These swings, with their load of full boxes are suspended from horizontal axes 10; these axes are articulated by their ends to endless chains 11 and 12, supported, near the side walls of the chamber 1, by wheels 13. This produces an endless conveyor device constrained, by an appropriate control, to be move into chamber 1, following the arrow drawn on the drawings. Thanks to this arrangement, the various swings are constantly kept in a horizontal position during their movement in the oven chamber.
A door 14, placed in the lower part of the chamber allows the charging and the diversion of the boxes. It should also be noted that, for large productions, it would be permissible to have two doors placed on either side of the axis of the chamber (an oven door and a diversion door) .
It can be seen that with such an apparatus, the material is placed under a small thickness and that it is gradually heated and cooled. On the other hand, cold swings heat up to the detriment of hot swings which cool down; a rational thermal cycle is thus achieved.
.4 the upper part of the chamber 1, there is provided a pipe 15 through which can escape the distillation gases and water vapor which will be discussed below. This tubing 15 is connected to a well-known condensing system with a vacuum cleaner, not shown in the drawings. It is then possible, depending on the case, to recover and purify the distillation gases
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after condensation of the water vapor and the various condensables, to use them. Chamber 1 can in particular be heated using these gases after summary purification.
At the lower part of the chamber 1, there is a bowl 16 in which a constant water height is maintained but adjustable from the outside by means of an overflow; this level can be adjusted so that the metal parts of the swings can dive into the water and thus form a certain release of steam. Cn can also provide an addition of live steam from an external source or generated by a heating device at the expense of the water in the bowl 16.
This water vapor rises in chamber 1 and sweeps the distillation gases; the mixture (water vapor and distillation gas) is discharged through the pipe
15 just mentioned.
If it is desired to extend the stay of the swings and their contents in the zone heated by the muffled plates 4, it is possible, as shown in FIG. 5, force the chain or chains, using multiple wheels 17,18, to describe scallops in the top of the oven; the load of each of the wheels is moreover reduced; in this case, it is also possible to provide a heating screen 19, for example having the shape of a U and also internally receiving hot gases from the hearth 2. Therefore the maximum heat is concentrated in the area where the conveyor experiences the lowest tensile load.
As the
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shows the diagram of fig. 6, the furnace can still take the form of a bracket, one of the branches of which disposed horizontally comprises the heating zone (for example by the muffled plates 4) and the other branch, disposed vertically, is the more reserved zone. especially to the path of the swings in the water vapor.
It will be seen that various modifications of detail can be made to the method and apparatus which have just been described without departing from the scope of the present invention,
CLAIMS
1. Process for the treatment of fuels and other substances, process which consists of making the substance to be treated pass under a small thickness in an atmosphere containing water vapor and directing it towards a zone in which the maximum temperature to be envisaged prevails. in the heat treatment, then in bringing this substance to a lower temperature, preferably by leaving it in contact at least during a part of its cooling with water vapor, the volatile products generated being evacuated with the vapor.
2. Method according to 1, characterized in that the vapor atmosphere is constantly renewed and thus the volatile products generated are continuously removed.
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