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Appareil pour l'agglomération de combustibles solides sans l'addition dépliants
Il est déjà connu de soumettre des combustibles solides divisés, sans l'addition de liants, avant agglomération, d'abord à un chauffage à une température notablement supérieure à 100 C., et on utilise notamment à cet effet des séchoirs de différents modes de construction, tels que des séchoirs à tambour ou à plateaux, qui sont chauffés par exemple à 200 C. environ. Il doit ainsi se produire également un chauffage approprié du combustible, sans que l'eau, contenue dans le combustible et dont une teneur résiduelle doit absolument être conservée dans les agglomérés, soit complètement expulsée.
Or, comme il est connu,
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il ne se produit un chauffage à plus de 1000 C, pour des matières se trouvant sous la pression atmosphérique, que lorsque l'eau contenue dans ces matières est complètement vaporisée. Le procédé mentionné ne peut par suite également pas atteindre le but recherché.
Il a déjà été constaté qu'il faut, pour agglomérer des combustibles sans liants, faire passer en solution les matières humiques, qui sont contenues dans les combustibles et qui produisent par elles-mêmes une action liante, et que ces matières humiques commencent, seulement pour un chauffage des combustibles à plus de 150 C en présence d'eau ou de vapeur d'eau, à se dissoudre à partir de ces combustibles et sont ainsi mises en liberté pour pouvoir constituer un liant. Pour atteindre ce chauffage nécessaire à plus de 150 et éviter en même temps une déshydratation complète des combustibles, il a déjà été proposé de chauffer les combustibles dans un récipient fermé, résistant à la pression., en présence d'eau ou de vapeur d'eau, en utilisant des températures de 260 par exemple, correspondant à une pression de 60 atm. dans le récipient.
Conformément à ce procédé connu, l'agglomération a également lieu à l'intérieur du récipient sous pression en maintenant la pression.
La présente invention a pour but d'obtenir un appareil qui permette une agglomération continue de combustibles solides, sans l'addition de liants, en se basant sur le principe mentionné ci-dessus ; elle consiste essentiellement en ce qu'un dispositif d'amenée des combustibles, assurant une fermeture étanche par rapport à l'air extérieur, ainsi qu'un dispositif agitateur, un dispositif de remplissage et un dispositif de compression, assurant également une fermeture étanche vis à vis de l'air extérieur, sont reliés entre eux de façon étanche à la vapeur d'eau et à la pres-
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sion et sont montés l'un à la suite de l'autre, et en ce que l'es- pace, situé à l'intérieur de l'appareil entre les deux dispositifs de fermeture, sert au chauffage sous pression du combustible, cheminant de façon continue à travers cet espace.
Cet espace peut être situé dans une conduite formant un circuit, par laquelle on' fait passer de façon continue de la vapeur surchauffée pendant l'agglomération, ou cet- espace peut lui-même servir de chaudière à vapeur et être chauffé de l'extérieur d'une manière quelconque.
Le dessin ci-joint représente à titre d'exemple un appa- reil suivant l'invention :
La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale (sui- vant la ligne C-D sur la figure 2); et
La figure 2 représente une vue en coupe suivant la ligne A-B sur la figure 1.
Dans une chambre 1 de forme tubulaire est monté, de façon à pouvoir tourner, un arbre 2, qui est commandé par un moteur électrique 3 avec interposition d'un train d'engrenages 4. L'arbre 2 porte une vis sans fin d'alimentation 5, des pales d'agitateur 6 et une vis sans fin de remplissage 7, qui sont disposées l'une à la suite de l'autre dans la chambre 1. A l'une des extrémités de la chambre 1, il est prévu, dans la région de la vis d'alimenta- tion 5, une ouverture de chargement 8 pour la matière à traiter.
La vis d'alimentation repousse la matière, dans le sens de la flèche x, dans la région des pales d'agitateur 6, en la faisant passer par un espace 9 de section transversale réduite, de sorte qu'il se produit dans cet espace une compression particulièrement forte de la matière. Il se forme ainsi dans ce compartiment de compression 9 un tampon 10, en mouvement, se renouvelant conti- nuellement, qui ferme sûrement, de façon étanche, le compartiment d'agitation 11 par rapport à l'ouverture de chargement 8.
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Dans le compartiment d'agitation 11 débouche, au voisinage du compartiment de compression 9, une conduite 12 d'entrée de vapeur d'eau, tandis qu'à l'autre extrémité du compartiment d'agitation 11, dans la région de la vis de remplissage 7, est raccordée une conduite 13 de sortie de vapeur d'eau.
La chambre 1 est reliée, de façon étanche à la vapeur et à la pression, à un dispositif de compression 14, dans la paroi duquel est également supportée, de façon à pouvoir tourner, l'extrémité avant de larbre 2 (voir la figure 2). Le dispositif dcom- pression comporte un ou de préférence plusieurs, par exemple deux, canaux de compression 15, qui communiquent avec la chambre 1 et dans chacun desquels est monté, de façon à pouvoir se déplacer, un poinçon de presse 16. Pour obtenir la contre-pression nécessaire pour une forte compression, la section transversale des canaux 15 va en diminuant graduellement au voisinage de l'orifice de sortie 17, de sorte qu'il se produit en cet endroit une retenue importante.
Il est ainsi produit en même temps une forte compression additionnelle des agglomérés formés dans les canaux 15.
La chambre 1 est entourée d'une enveloppe calorifuge 18, et l'intervalle entre ces deux parties est rempli d'une matière calorifuge 19.
La matière chargée et entraînée par la vis d'alimentation 5 dans le compartiment d'agitation 11 est chauffée par suite de son contact direct avec la vapeur d'eau introduite par la conduite 12. Pour amener le chauffage à plus de 150 , et en même temps ne produire la déshydratation que dans la mesure désirée ou nécessaire dans chaque cas considéré, on introduit de la vapeur d'eau surchauffée, qui suivant le degré de la surchauffe et suivant sa durée d'action sur la matière, enlève l'humidité de celleci et produit, par suite du chauffage simultané, un certain état
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de ramollissement de la matière.
Cet état de ramollissement, sur lequel il a déjà été publié des discussions approfondies dans la littérature technique s'y rapportant et qui est d'une importance capitale pour l'agglomération ultérieure sans liants, est atteint, pour les diffrents combustibles solides, par exemple la sciure de bois, la tourbe, le lignite, la houille, à des températures différentes. De celles-ci dépend par suite aussi, dans chaque cas considéré, le choix du surchauffage de la vapeur d'eau et de la vitesse avec laquelle on la fait'passer à travers l'appareil.
Par l'agitation de la matière soumise à l'action de la vapeur d'eau surchauffée, toutes les particules de matière sont amenées en contact avec la vapeur d'eau, de sorte qu'on obtient une matière ayant subi un traitement préalable uniforme pour l'agglomération.
La vapeur d'eau, qui est descendue à une température basse en raison du chauffage de la matière, est amenée à nouveau, de préférence par un surchauffeur 20 intercalé dans un circuit, à la température correcte nécessaire et est envoyée à nouveau à travers l'appareil.
En général il se produira, en raison de la vaporisation du liquide contenu dans la matière et du réchauffage de la vapeur d'eau à sa température initiale, un excès de vapeur d'eau, que l'on peut équilibrer de façon continue par une soupape de sûreté 21 ou par un prélèvement réglable et une réutilisation de la vapeur d'eau. S'il se produisait, pour une raison quelconque, une perte de vapeur d'eau, on peut intercaler dans le circuit une chaudière à vapeur à haute tension, 22, qui remplace la quantité de vapeur d'eau perdue. Une chaudière à vapeur de ce genre sera en' général nécessaire, pour produire d'abord la quantité de vapeur d'eau nécessaire à la ;mise train du procédé.
Au moyen d'une valve 23, on peut séparer la chaudière à vapeur de la conduite 24 Il?-- formant circuit, dès qu'il/se produit plus de pertes de vapeur.
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Dans la conduite 24 se trouve en outre un dispositif 25, produisant la circulation de la vapeur, qui assure le maintien du circuit de la vapeur d'eau.
La matière, ayant subi dans le compartiment d'agitation 11 un traitement préalable pour la compression, est refoulée par la vis de remplissage 7 à travers un ou plusieurs canaux 26 dans les canaux de compression 15. Dans l'exemple de réalisation con- sidéré, il est prévu deux de ces canaux ; il peut toutefois en exister un plus grand nombre. Le nombre de courses des poin- çons 16 est choisi de telle manière qu'entre deux courses consécutives, la quantité de matière, juste nécessaire pour la compression d'un aggloméré, soit parvenue dans le canal de compression.
Il se forme ainsi dans les canaux de compression une colonne d'agglomérés, qui assure également la fermeture du côté de l'orifice de sortie.
L'appareil peut, au lieu de former un tout continu , également consister en dispositifs distincts, qui sont reliés entre eux de façon étanche à la vapeur d'eau et à la pression.
Comme il a déjà été mentionné au début de la présente descriptioh, le compartiment d'agitation, c'est - à - dire la chambre 1, peut également servir de chaudière à vapeur. L'amenée d'eau à,lieu dans ce cas par le combustible, cheminant de façon continue à travers la chambre. Si ce combustible ne contenait pas par lui-même une quantité d'eau suffisante, on peut ajouter la quantité d'eau manquante. En tout cas, il faut veiller à ce qu'il existe toujours un faible excès d'eau, pour éviter avec certitude une déshydratation trop poussée des combustibles. La pression dans la chambre est, comme dans l'exemple de réalisation considéré, équilibréa par des soupapes de sûreté.
Dans la variante de l'appareil décrite en dernier lieu, il peut également être encore prévu une conduite, formant circuit,
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avec un dispàsitif assurant la circulation de vapeur d'eau.
Les combustibles n'ont pas besoin, pour l'utilisation de l'appareil suivant l'invention, 'être divisés ou broyés à un dégré particulier de finesse; c'est ainsi par exemple que, pour des charbons, il suffit d'une division à une grosseur de grain de 10 mm environ.
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Apparatus for the agglomeration of solid fuels without the addition of leaflets
It is already known to subject solid divided fuels, without the addition of binders, before agglomeration, first to heating at a temperature significantly above 100 ° C., and for this purpose dryers of different heating modes are used in particular. construction, such as drum or tray dryers, which are heated for example to about 200 C.. Appropriate heating of the fuel must thus also take place, without the water, contained in the fuel and of which a residual content must absolutely be retained in the agglomerates, being completely expelled.
Now, as it is known,
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heating to more than 1000 C only occurs for materials at atmospheric pressure when the water contained in these materials is completely vaporized. The mentioned method therefore also cannot achieve the desired goal.
It has already been observed that, in order to agglomerate fuels without binders, it is necessary to dissolve the humic materials, which are contained in the fuels and which produce by themselves a binding action, and that these humic materials begin, only for heating the fuels to more than 150 ° C. in the presence of water or water vapor, to dissolve from these fuels and are thus set free in order to be able to constitute a binder. In order to achieve this heating required for more than 150 and at the same time avoid complete dehydration of the fuels, it has already been proposed to heat the fuels in a closed container, resistant to pressure., In the presence of water or steam. water, using temperatures of 260 for example, corresponding to a pressure of 60 atm. in the container.
According to this known process, the agglomeration also takes place inside the pressure vessel while maintaining the pressure.
The object of the present invention is to obtain an apparatus which allows continuous agglomeration of solid fuels, without the addition of binders, based on the principle mentioned above; it essentially consists of a fuel supply device, ensuring a tight seal with respect to the outside air, as well as a stirring device, a filling device and a compression device, also ensuring a tight closure screw to the outside air, are connected to each other in a water-vapor-tight and pressure-tight manner.
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and are mounted one after the other, and in that the space, located inside the device between the two closing devices, is used for heating the fuel under pressure, passing through continuously through this space.
This space may be located in a duct forming a circuit, through which superheated steam is continuously passed during agglomeration, or this space may itself serve as a steam boiler and be heated from the outside. somehow.
The accompanying drawing shows, by way of example, an apparatus according to the invention:
Figure 1 is a longitudinal sectional view (taken along line C-D in Figure 2); and
Figure 2 shows a sectional view along line A-B in Figure 1.
In a chamber 1 of tubular shape is mounted, so as to be able to turn, a shaft 2, which is controlled by an electric motor 3 with the interposition of a gear train 4. The shaft 2 carries a worm of feed 5, agitator blades 6 and a filling worm 7, which are arranged one after the other in the chamber 1. At one end of the chamber 1, there is provided , in the region of the feed screw 5, a loading opening 8 for the material to be processed.
The feed screw pushes the material, in the direction of arrow x, in the region of the agitator blades 6, passing it through a space 9 of reduced cross section, so that it occurs in this space particularly strong compression of the material. In this compression compartment 9, a buffer 10 is thus formed, in movement, continuously renewing itself, which surely closes, in a sealed manner, the stirring compartment 11 with respect to the loading opening 8.
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In the stirring compartment 11 opens, in the vicinity of the compression compartment 9, a water vapor inlet pipe 12, while at the other end of the stirring compartment 11, in the region of the screw filling 7, is connected a pipe 13 for water vapor outlet.
The chamber 1 is connected, in a vapor-tight and pressure-tight manner, to a compression device 14, in the wall of which is also supported, so as to be able to turn, the front end of the shaft 2 (see FIG. 2 ). The compression device comprises one or preferably more, for example two, compression channels 15, which communicate with the chamber 1 and in each of which is mounted, so as to be able to move, a press punch 16. To obtain the pressure. against pressure necessary for a strong compression, the cross-section of the channels 15 gradually decreases in the vicinity of the outlet orifice 17, so that a significant retention occurs in this place.
At the same time, a strong additional compression of the agglomerates formed in the channels 15 is thus produced.
The chamber 1 is surrounded by a heat-insulating envelope 18, and the gap between these two parts is filled with a heat-insulating material 19.
The material loaded and entrained by the feed screw 5 into the stirring compartment 11 is heated as a result of its direct contact with the water vapor introduced through the line 12. To bring the heating to over 150, and in At the same time, only produce dehydration to the extent desired or necessary in each case considered, superheated water vapor is introduced, which depending on the degree of overheating and depending on its duration of action on the material, removes the humidity of this and produces, as a result of the simultaneous heating, a certain state
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softening of the material.
This state of softening, on which extensive discussions have already been published in the relevant technical literature and which is of paramount importance for subsequent agglomeration without binders, is achieved, for the various solid fuels, for example. sawdust, peat, lignite, hard coal, at different temperatures. On these also depends, in each case considered, the choice of superheating of the water vapor and the speed with which it is made to pass through the apparatus.
By stirring the material subjected to the action of the superheated steam, all the particles of material are brought into contact with the steam, so that a material which has undergone a uniform pretreatment is obtained. for the agglomeration.
The water vapor, which has fallen to a low temperature due to the heating of the material, is brought again, preferably by a superheater 20 interposed in a circuit, to the correct temperature required and is sent again through it. 'apparatus.
In general, due to the vaporization of the liquid contained in the material and the heating of the water vapor to its initial temperature, an excess of water vapor will occur, which can be continuously balanced by a safety valve 21 or by an adjustable sampling and reuse of the water vapor. If, for some reason, a loss of water vapor occurs, a high voltage steam boiler, 22, can be inserted in the circuit, which replaces the quantity of water vapor lost. A steam boiler of this kind will generally be necessary, in order to first produce the quantity of water vapor necessary to start the process.
By means of a valve 23, the steam boiler can be separated from line 24 II - forming a circuit, as soon as more steam losses occur.
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In line 24 there is also a device 25, producing the circulation of steam, which maintains the water vapor circuit.
The material, having undergone in the stirring compartment 11 a pretreatment for compression, is delivered by the filling screw 7 through one or more channels 26 into the compression channels 15. In the exemplary embodiment considered. , two of these channels are provided; however, there may be more. The number of strokes of the punches 16 is chosen such that between two consecutive strokes the quantity of material, just necessary for the compression of an agglomerate, has reached the compression channel.
A column of agglomerates is thus formed in the compression channels, which also closes the side of the outlet orifice.
The apparatus may, instead of forming a continuous whole, also consist of separate devices, which are interconnected in a vapor-tight and pressure-tight manner.
As already mentioned at the start of this description, the stirring compartment, that is to say the chamber 1, can also serve as a steam boiler. The water supply to, in this case by the fuel, traveling continuously through the chamber. If this fuel does not contain a sufficient quantity of water by itself, the missing quantity can be added. In any case, care must be taken to ensure that there is always a small excess of water, to avoid with certainty an excessive dehydration of the fuels. The pressure in the chamber is, as in the embodiment considered, balanced by safety valves.
In the variant of the device described last, there can also also be provided a pipe, forming a circuit,
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with a device ensuring the circulation of water vapor.
The fuels need not, for the use of the apparatus according to the invention, be divided or ground to a particular degree of fineness; Thus, for example, for coals, it suffices to divide at a grain size of approximately 10 mm.