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Combustible à base de tourbe, en particulier pour gazogènes, et procédé de fabrication de ce combustible.
La présente invention a pour objet la fabrication industrielle d'un combustible à base de tourbe en menus morceaux calibrés, durs et compacts, convenant à la cokéfac- tion ou à l'utilisation directe dans les gazogènes.
On sait que, par sa constitution propre, la tourbe convient particulièrement bien, non seulement à la cokéfaction, mais aussi à l'utilisation directe dans les gazogènes. Mais pour cette utilisation, spécialement dans les gazogènes de véhicules automobiles soumis à des trépidations incessantes, il faut que le combustible en ignition reste solide et qu'il forme un coke solide et non friable. Il est aussi reconnu qu'un bon combustible de gazogène doit être calibré en petits morceaux de la grosseur d'une noisette à celle d'une noix, afin de présenter une grande surface de contact avec les gaz
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tout en permettant un passage libre et régulièrement réparti de ceux-ci, à travers la masse du combustible.
De plus, sa teneur en eau doit être régulière (maximum 15 à 20%) et sa densité assez grande pour permettre une charge suffisante du gazogène sous un volume aussi faible que possible.
Les procédés connus ne permettent pas d'obtenir à partir de tourbe brute, qui contient une proportion d'eau de l'ordre de 90%, un produit réunissant les qualités indiquées ci-dessus. Ces procédés sont les suivants: a) Extraction et séchage à l'air libre, sur le sol de la tourbière, des mottes telles qu'elles sont extraites.
On n'obtient ainsi qu'un combustible de très faible densité, non calibré, sans résistance au feu, impropre à l'usage en gazogène. b) Extraction de la tourbe suivie d'une déshydrata- tion mécanique par pressage en un ou plusieurs étages pour réduire l'humidité de 90% en-dessous de 65%, proportion à partir de laquelle le séchage artificiel n'est plus prohibi- tif. A cet effet, la tourbe, telle qu'elle est extraite, est avantageusement réduite, en évitant autant que possible de la malaxer, en petits tronçons que l'on enrobe de poussier et que l'on soumet à la pression. Lorsque l'humidité a été réduite à environ 60%, la tourbe, qui a perdu les 5/6 de son eau (la proportion entre la matière sèche et l'eau est en effet passée du rapport 10/90 à celui de 40/60), peut être broyée et séchée thermiquement sous forme de poussier, jusqu'à une teneur d'eau de 15%.
Ce poussier se laisse agglomérer sans liant en briquettes dans des presses à haute compression.
Ce procédé, à part la déshydratation mécanique préalable, est semblable à celui couramment employé pour la fabrication de briquettes de lignite.
Les briquettes obtenues sont solides, de bel aspect et denses. On a donc songé à fabriquer des briquettes
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semblables, de très petit calibre, destinées aux gazogènes.
Mais l'expérience a montré que ces briquettes, ou comprimés de poussier agglomérés sous haute pression sans liant, ne donnent qu'un coke friable et, s'ils peuvent à la rigueur être utilisés dans des gazogènes stationnaires, ils ne con- viennent pas pour l'usage dans les gazogènes de véhicules automobiles parce qu'ils s'effritent au feu. c) Extraction, 'puis égouttage ou léger pressage suivi du malaxage et du tréfilage de la tourbe à l'état humide (environ 75 à 85% d'eau) dans des malaxeuses-étireuses comportant une filière percée de trous d'où sortent des ru- bans ou boudins, que l'on sectionne à longueur convenable.
Les tronçons de pâte ainsi obtenus subissent au séchage un retrait d'autant plus considérable que le malaxage a été plus énergique. Ils pourraient fournir un combustible dense et solide, donnant un coke résistant et convenant pour l'uti- lisation en gazogène, s'il était possible de réaliser leur séchage, à échelle industrielle, avec suffisamment de régula- rité et de progressivité.
Mais le séchage à l'air libre ne peut convenir, parce qu'il est impossible pendant les mois d'hiver, et.que même en bonne saison il est trop irrégulier et devrait être effectué à l'abri des coups de soleil afin d'éviter le retrait trop rapide de la couche superficielle sur un noyau encore humide, qui provoque des craquelures et des fissures enlevant toute solidité au combustible produit; de plus, il donnerait lieu, pour l'étendage, le retournage, l'empilage et le ramassage de milliers de petits tronçons par tonne, à une manutention dont le coût serait prohibitif.
Quant au séchage par chaleur artificielle, il doit être rejeté ici pour la double raison que la pâte, pour être formable en boudins doit rester plastique. Pour remplir cette condition, elle doit nécessairement contenir plus d'eau qu'il n'est
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possible d'en évaporer économiquement par séchage'thermique artificiel. Par ailleurs, la lenteur du séchage aux tempéra- tures réduites, qu'on ne pourrait dépasser sous peine de provoquer des craquelures, conduirait fatalement à des dimen- sions prohibitives des appareils de séchage et à un rendement inacceptable de ceux-ci.
Il a été envisagé, d'autre part, d'employer des mala- xeuses-étireuses à vide, semblables à celles utilisées pour le dégazage des terres plastiques employées en céramiques, ce qui permettrait d'abaisser de quelques pour cents le degré d'humi- dité le plus réduit, auquel la pâte malaxée conserve une plas- ticité suffisante pour la former en boudins homogènes. Mais la fabrication industrielle d'un combustible, à base de tour- be, pour gazogènes, par cette méthode n'en resterait pas moins impraticable, aussi bien par voie de séchage thermique que par séchage à l'air libre, parce que la quantité d'eau à éliminer reste encore trop considérable.
La présente invention permet d'écarter les difficul- tés exposées ci-dessus et d'obtenir industriellement et économiquement un produit à base de tourbe possédant toutes les qualités requises, tant pour la cokéfaction en menus fragments solides, que pour l'utilisation directe non seule- ment en gazogènes fixes, mais aussi en gazogènes de véhicu- les automobiles soumis aux trépidations continuelles et aux chocs de la route.
Elle est basée sur l'observation des deux faits suivants: Mise sous la forme de fragments plats, d'une épaisseur de 1 à 2 mm. par exemple, la tourbe se laisse sécher rapidement sans donner naissance aux craquelures et fissures qui tendent toujours à se produire quand on sèche thermiquement des corps plus épais tels que des dés ou des boudins; ces fragments, de plus, se gondolent ou se cintrent légèrement sous l'effet du séchage, de sorte qu'ils peuvent
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être empilés en une masse perméable aux gaz, sans se tasser en amas compacts.
Dans ses grandes lignes, le procédé conforme à l'in- vention consiste à mettre la tourbe sous forme de minces plaquettes ou tablettes dont le degré d'humidité est ré- duit par compression à une valeur aussi basse que possible, en tout cas telle que le séchage thermique puisse être ef- fectué économiquement (en pratique de 52 à 60%). puis à sé- cher les plaquettes telles quelles, c'est-à-dire sans réduire la matière en poussier. Les plaquettes séchées, légèrement gon- dolées, constituent un combustible idéal pour gazogènes. Elles présentent une surface considérable par rapport à leur poids, ce qui leur assure une excellente réactivité.
Entassées dans le gazogène, elles ont une densité apparente légèrement supé- rieure à 0,5, ne s'agglomèrent pas et permettent un passage facile et une répartition uniforme du gaz dans toute la masse.
Pour former les plaquettes, il est avantageux d'uti- liser le procédé de malaxage suivi d'étirage par une filière d'où sortent des petits boudins ou cylindres vermiculaires que l'on sectionne en tronçons réguliers par un couteau rotatif ou autre dispositif approprié. Toutefois, pour obtenir de bons résultats, il convient de procéder d'abord à une déshydrata- tion préalable, telle que la tourbe soit amenée à la consis- tance (de 70 à 85% d'eau suivant les cas) la plus favorable à l'étirage après malaxage.
L'exécution du procédé suivant l'invention peut se faire de la manière suivante: la tourbe brute est d'abord soumise à une première déshydratation par égouttage ou par légère compression méca- nique par des moyens connus afin de lui donner la consistance la rendant la plùs apte à la formation en boudins compacts et solides, après le malaxage auquel elle est soumise, soit direc-
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tement, soit après avoir été débarrassée des fibres ligneuses et des racines ou radicelles qui s'y trouvent, ou après dé- chiquetage et hachage de celles-ci.
Le malaxage peut être effectué dans une malaxeuse- étireuse ordinaire. L'emploi d'une malaxeuse à vide, quoique favorable, n'est pas indispensable parce que la compression élevée que subira ensuite la matière, assurera de toute façon l'expulsion de l'air qu'elle contient.
On emploie de préférence une malaxeuse-étireuse du type vertical, dont la filière est constituée d'une plaque percée d'orifices circulaires, ou d'autre forme, aussi rappro- chés que possible. La plaque a par exemple une épaisseur de quelques centimètres et les orifices commencent par une par- tie légèrement conique pour se terminer par une partie cy- lindrique d'un diamètre de 10 à 20 mm.
La pâte de tourbe sort de la filière sous forme d'une série de petits boudins ou cylindres compacts et denses qu'on sectionne à une longueur de 15 à 30 mm. par un couteau rotatif, ou tout autre dispositif approprié. Les petits tronçons cylindriques sont ensuite saupoudrés, de manière connue, de poussier de tourbe. Ensuite, ces petits tronçons sont soumis à une ou plusieurs compressions successives dans des presses de type connu, la dernière compression s'effectuant à un taux de l'ordre de 50 kgs. par cm2 ou da- vantage, ce qui permet d'abaisser le degré d'humidité de la matière le plus loin possible, soit en pratique jusqu'à une valeur de 52 à 60% d'eau.
Après la compression, la matière passe sur un tamis vibrant afin de récupérer le poussier d'adjonction, lequel peut être réutilisé pour une nouvelle opération de saupoudra- ge, soit tel quel, soit avec ajoute de poussier sec. Les tronçons comprimés se séparent parfaitement les uns des au- très et se présentent.sous la forme de plaquettes aplaties,
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de forme circulaire ou légèrement oblongue, d'un diamètre de 20 à 30 mm. et d'une épaisseur de 1 à 2 mm.
Ces plaquettes sont ensuite séchées thermiquement jusqu'aux environs de 15% d'eau, sans être préalablement broyées.
L'expérience a montré que leur séchage peut s'effectuer aussi rapidement que celui du poussier, dans des séchoirs de types courants, chauffés soit à la vapeur, soit au gaz ou à l'air chaud, les températures utilisées et le rendement calorifique étant du même ordre. Le retrait relativement considérable que subissent les plaquettes minces au cours de ce séchage, s'ef- fectue sans provoquer les craquelures ni les fissures qui se produiraient immanquablement si l'on tentait de sécher rapi- dement les petits cylindres avant de les soumettre à la com- pression mécanique. Après le séchage, les plaquettes sont ré- duites d'environ moitié en épaisseur et en diamètre. Elles sont dures, résistantes, légèrement gondolées et d'une densi- té un peu supérieure à l'unité. ,
Sous cette forme, elles conviennent admirablement comme combustible de gazogène.
Le coke qui résulte de leur carbonisation reste dur, et non friable, les plaquettes carbo- nisées conservant parfaitement leur forme. On peut donc, sui- vant les circonstances, utiliser en gazogène soit directement les plaquettes de tourbe séchées à 15%, soit le semi-coke résultant de leur carbonisation préalable avec récupération éventuelle des sous-produits de cette carbonisation.
Le procédé décrit peut être modifié dans son exécu- tion sans sortir du cadre de l'invention. C'est ainsi qu'au lieu d'être débitée et comprimée sous forme de petits cylin- dres, la matière peut être laminée et éventuellement comprimée en feuilles, que l'on divise pour obtenir les plaquettes des- tinées au séchage. Le mode d'exécution ci-dessus décrit a cependant l'avantage d'utiliser des appareils existants.
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Fuel based on peat, in particular for gasifiers, and method of manufacturing this fuel.
The present invention relates to the industrial manufacture of a peat-based fuel in small sized pieces, hard and compact, suitable for coking or for direct use in gasifiers.
It is known that, by its own constitution, peat is particularly suitable not only for coking, but also for direct use in gasifiers. But for this use, especially in gasifiers of motor vehicles subjected to incessant tremors, it is necessary that the ignited fuel remains solid and that it forms a solid and non-friable coke. It is also recognized that a good gasifier fuel must be sized into small pieces the size of a hazelnut to that of a walnut, in order to present a large contact surface with the gases.
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while allowing a free and evenly distributed passage of these, through the mass of the fuel.
In addition, its water content must be regular (maximum 15 to 20%) and its density large enough to allow a sufficient charge of the gasifier in as small a volume as possible.
The known processes do not make it possible to obtain, from raw peat, which contains a proportion of water of the order of 90%, a product combining the qualities indicated above. These processes are as follows: a) Extraction and drying in the open air, on the soil of the bog, of the clods as they are extracted.
This gives a very low density fuel, not calibrated, without fire resistance, unsuitable for use as a gasifier. b) Extraction of the peat followed by mechanical dehydration by pressing in one or more stages to reduce the humidity from 90% below 65%, a proportion from which artificial drying is no longer prohibited. tif. To this end, the peat, as it is extracted, is advantageously reduced, avoiding as much as possible mixing it, in small sections which are coated with dust and which are subjected to pressure. When the humidity has been reduced to about 60%, the peat, which has lost 5/6 of its water (the proportion between dry matter and water has in fact gone from the 10/90 ratio to that of 40 / 60), can be ground and thermally dried as a dust, to a water content of 15%.
This dust is allowed to agglomerate without binder in briquettes in high compression presses.
This process, apart from the prior mechanical dehydration, is similar to that commonly used for the manufacture of lignite briquettes.
The briquettes obtained are solid, of good appearance and dense. So we thought about making briquettes
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similar, very small caliber, intended for gasifiers.
But experience has shown that these briquettes, or dust tablets agglomerated under high pressure without binder, only give a crumbly coke and, if they can be used in stationary gasifiers, they are not suitable. for use in motor vehicle gasifiers because they crumble on fire. c) Extraction, 'then draining or light pressing followed by mixing and drawing of the peat in the wet state (approximately 75 to 85% of water) in kneader-stretchers comprising a die pierced with holes from which exit ribbons or sausages, which are cut to a suitable length.
The sections of dough thus obtained undergo on drying a shrinkage which is all the more considerable as the mixing has been more vigorous. They could provide a dense and solid fuel, giving a resistant coke and suitable for use as a gasifier, if it were possible to carry out their drying, on an industrial scale, with sufficient regularity and progressivity.
But drying in the open air cannot be suitable, because it is not possible during the winter months, and. Even in good season it is too irregular and should be carried out protected from sunburn in order to 'avoid too rapid removal of the surface layer on a still wet core, which causes cracks and cracks removing all solidity from the fuel produced; moreover, it would give rise, for the spreading, the turning, the stacking and the collection of thousands of small sections per ton, to a handling whose cost would be prohibitive.
As for drying by artificial heat, it must be rejected here for the double reason that the dough, to be formable in strands, must remain plastic. To fulfill this condition, it must necessarily contain more water than is required.
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possible to evaporate it economically by artificial thermal drying. Moreover, the slowness of the drying at reduced temperatures, which could not be exceeded under penalty of causing cracks, would inevitably lead to prohibitive dimensions of the drying apparatuses and to an unacceptable yield thereof.
It has been envisaged, on the other hand, to use vacuum joint-stretchers, similar to those used for the degassing of plastic earths used in ceramics, which would make it possible to reduce the degree of lowest humidity, at which the kneaded dough retains sufficient plasticity to form it into homogeneous strands. However, the industrial manufacture of a peat-based fuel for gasifiers by this method would nonetheless remain impracticable, both by thermal drying and by drying in the open air, because the quantity of water to be eliminated is still too considerable.
The present invention makes it possible to overcome the difficulties set out above and to obtain industrially and economically a peat-based product having all the qualities required, both for coking into small solid fragments, and for direct non-use. only in fixed gasifiers, but also in gasifiers for motor vehicles subjected to continual trepidation and road shocks.
It is based on the observation of the following two facts: Formed in the form of flat fragments, with a thickness of 1 to 2 mm. for example, peat can be dried quickly without giving rise to the cracks and fissures which always tend to occur when thicker bodies such as cubes or sausages are thermally dried; these fragments, moreover, curl or bend slightly under the effect of drying, so that they can
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be stacked in a gas permeable mass, without settling into compact clusters.
In general terms, the process according to the invention consists in putting the peat in the form of thin plates or tablets, the moisture content of which is reduced by compression to a value as low as possible, in any case such that thermal drying can be carried out economically (in practice 52 to 60%). then drying the platelets as they are, that is to say without reducing the material to dust. Dried, slightly swollen platelets are ideal fuel for gasifiers. They have a considerable surface area in relation to their weight, which gives them excellent reactivity.
When packed in the gasifier, they have an apparent density slightly greater than 0.5, do not agglomerate and allow easy passage and uniform distribution of the gas throughout the mass.
To form the platelets, it is advantageous to use the kneading process followed by stretching by a die from which emerge small strands or vermicular cylinders which are cut into regular sections by a rotary knife or other suitable device. . However, to obtain good results, it is advisable to proceed first with a preliminary dehydration, such that the peat is brought to the consistency (from 70 to 85% water, depending on the case) most favorable to stretching after mixing.
The process according to the invention can be carried out as follows: the raw peat is first subjected to a first dehydration by draining or by slight mechanical compression by known means in order to give it the consistency making it most suitable for forming into compact and solid strands, after the mixing to which it is subjected, either directly
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tement, either after having been freed of the woody fibers and of the roots or radicles which are there, or after shredding and chopping of these.
The kneading can be carried out in an ordinary kneading-stretching machine. The use of a vacuum mixer, although favorable, is not essential because the high compression which the material will then undergo will in any case ensure the expulsion of the air which it contains.
A vertical type kneading machine is preferably employed, the die of which consists of a plate pierced with circular orifices, or of other shape, as close together as possible. The plate is for example a few centimeters thick and the orifices start with a slightly conical part and end with a cylindrical part with a diameter of 10 to 20 mm.
The peat moss leaves the die in the form of a series of small, compact and dense rods or cylinders which are cut to a length of 15 to 30 mm. by a rotary knife, or any other suitable device. The small cylindrical sections are then sprinkled, in a known manner, with peat dust. Then, these small sections are subjected to one or more successive compressions in presses of known type, the last compression taking place at a rate of the order of 50 kgs. per cm2 or more, which makes it possible to lower the moisture content of the material as far as possible, ie in practice up to a value of 52 to 60% water.
After compression, the material passes through a vibrating screen in order to recover the additional dust, which can be reused for a new dusting operation, either as it is or with the addition of dry dust. The compressed sections separate perfectly from each other and appear in the form of flattened platelets,
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circular or slightly oblong, with a diameter of 20 to 30 mm. and a thickness of 1 to 2 mm.
These platelets are then thermally dried to around 15% water, without being crushed beforehand.
Experience has shown that their drying can be carried out as quickly as that of dust, in dryers of common types, heated either with steam, gas or hot air, the temperatures used and the calorific efficiency being of the same order. The relatively considerable shrinkage that the thin wafers undergo during this drying takes place without causing the cracks or cracks that would inevitably occur if one attempted to quickly dry the small cylinders before subjecting them to the machine. mechanical compression. After drying, the platelets are reduced to about half in thickness and diameter. They are hard, resistant, slightly curled and of a density a little higher than unity. ,
In this form they are admirably suited as a gasifier fuel.
The coke which results from their carbonization remains hard, and not crumbly, the carbonized platelets keeping their shape perfectly. It is therefore possible, depending on the circumstances, to use as a gasifier either the 15% dried peat platelets directly, or the semi-coke resulting from their prior carbonization with possible recovery of the by-products of this carbonization.
The method described can be modified in its execution without departing from the scope of the invention. Thus, instead of being cut and compressed in the form of small cylinders, the material can be rolled and optionally compressed into sheets, which are divided to obtain the plates intended for drying. The embodiment described above however has the advantage of using existing devices.