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"Perfectionnements apportés aux procédés et appareils pour le traitement par la chaleur de matières divisées, notamment de @ charbon pulvérisé".
L'invention est relative aux procédés et appareils pour le traitement par la chaleur de matières divisées, cette dénomination englobant aussi bien les matières pulvérulentes que celles en grains ou en morceaux plus ou moins réguliers; et elle concerne plus particulièrement, parce que c'est en leur cas que son application semble devoir offrir le plus d'intérêt, mais non exclusivement, parmi ces appareils, ceux pour le traitement du charbon pulvérisé.
Elle consiste principalement, en ce qui concerne les procédés du genre en question, à soumettre les matières à traiter à un brassage tel que lesdites matières cheminent de façon continue de l'entrée à la sortie d'une enceinte chauffée.
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et, en ce qui concerne les appareils du genre en question, à les constituer par au moins un élément comportant une multi- plicité de chambres élémentaires superposées, des moyens mé- caniques étant prévus dans chacune de ces chambres pour en- trainer en rotation en la brassant la matière u contenue et provoquer de façon continue l'écoulement de cette matière de chacune des chambres dans celle située immédiatement en dessous par un passage ménagé dans la cloison séparant ces deux cham- bres.
Elle consiste, mise à part cette disposition prin- cipale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement parlé ci-après, notamment en diverses dispositions relatives aux dimensions ou proportions préférées des susdits éléments, ainsi qu'en d'autres dispositions relatives à l'applica- tion des procédés du genre en question au traitement thermique préalable destiné à donner au charbon pulvérisé, avant compres- sion en vue de son agglomération, des propriétés agglutinantes, lesdits procédés permettant d'assurer un traitement parfaite- ment homogène, l'une de ces dispositions consistant à effectuer immédia- tement la compression du charbon pulvérisé au fur et à mesure de la sortie de cette matière hors de l'appareil de traitement par la chaleur,
et une autre desdites dispositions consistant à prévoir l'évacuation, hors de l'enceinte chauffée, de la vapeur d'eau produite au début du chauffage de la matière à traiter, ce grâce à quoi cette vapeur ne reste pas mélangée à la masse traitée et ne gêne pas son agglomération ultérieure par la pression.
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La fig. l, des dessins ci-annexés, montre,, schéma- tiquement en coupe verticale, un four continu établi confor- mément à l'invention.
La fig. 2 est une coupe selon II-II fig. 1.
Les fig. 3 à 6 représentent, en vue en plan, les cloisons séparant l'une de l'autre cinq des capacités succes- sives du susdit four.
Les fig. 7 et 8, enfin montrent respectivement et schématiquement, en élévation (portions en coupe) et en coupe horizontale, une installation pour le traitement du charbon, établie conformément à l'invention.
Selon l'invention et plus particulièrement selon celui de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence, se proposant, par exemple, d'éta- blir un four continu pour le traitement par la chaleur d'un mélange pulvérulent de charbons dont la division correspond à 40 à 60 mailles par pouce carré, notamment en vue de son agglomération subséquente par compression, on s'y prend comme suit, ou de façon analogue.
Il convient de rappeler que le chauffage des charbons à une certaine température, par exemple de l'ordre de 300 à 5000 selon leur nature, permet d'amener ceux-ci à un état favo- risant l'agglomération subséquente par compression (les pres- sions utilisées pouvant varier dans les plus larges limites et étant, notamment, de l'ordre de 500 kgrs par cm2) sans qu'il y ait besoin de recourir à un liant.
La pratique a montré qu'il était difficile, à l'aide des moyens usuels utilisés jusqu'à présent pour ledit traitement - moyens comprenant notamment le chauffage d'une masse de charbon dans un four à une certaine température, puis le défour- nement de la matière ainsi traitée et, enfin, la reprise de cette matière en vue de la compression --, d'obtenir des
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agglomérés de contexture toujours semblable. Les difficultés rencontrées paraissent dues notamment à des défauts dthomogé- néité dans le traitement et, aussi, au fait que la matière, une fois défournée, se transforme, notamment par oxydation des subs- tances goudronneuses y contenues, dans le temps variable qui sépare, pour chacune des charges destinées à être comprimées, la sortie du four et la compression.
Pour remédier à ces inconvénients, conformément à l'invention, on opère le susdit traitement thermique dans des conditions telles : que le chauffage puisse s'effectuer de façon continue, c'est-à-dire que la matière puisse être enfournée froide et être défournée chaude de façon continue, avec un brassage con- venable contribuant à la faire progresser, de préférence de haut en bas (dans une direction verticale ou inclinée); et que la compression soit effectuée au fur et à mesure de la sortie des matières chaudes.
On conçoit qu'on obtient ainsi l'homogénéité de traitement et qu'on supprime l'intervalle de temps variable mentionné plus haut : il en résulte l'impossibilité, pour la matière traitée, de s'oxyder sensiblement, le traitement préa- lable à la compression s'effectuant donc, pratiquement, en tota- lité à l'abri de l'air.
Pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, on a recours de préférence à des fours du genre de ceux qui vont être décrits ci-après et pour l'établissement desquels on procède de la façon suivante.
On dispose axialement, dans une capacité cylindrique 1 à axe vertical, un tube 2 d'acier ou semblable supporté de maniè- re à pouvoir être entraîné en rotation à relativement faible vitesse (par exemple 4 ou 8 tours par minute) par un moteur 3 avec interposition d'une démultiplication appropriée.
On solidarise en rotation de ce tube 2 une pluralité ,de pièces à ailettes 4 constituées chacune par un collier propre
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à être enfilé sur le tube 2 et portant, selon des plans ra- diaux régulièrement répartis autour de l'axe, un certain nom- bre d'ailettes rectangulaires, par exemple .huit ainsi que re- présenté par la fig. 2.
On intercale, entre chacune des pièces à ailettes, une cloison annulaire fixe 5 allant de la paroi de la capa- cité 1 jusqu'aussi près du tube 2 qu'il est possible tout en permettant la rotation dudit tube, ces cloisons délimitent les chambres élémentaires superposées dont il 4 été question plus haut et dont la hauteur peut être, soit la même pour toutes les chambres, soit variable d'une chambre à l'autre, la hau- teur de la première chambre étant, par exemple, un peu infé- rieur* à celle des autres.
On ferme les extrémités supérieure et inférieure de la capacité 1 par des cloisons 6,7 analogues aux cloisons 5.
On perce chacune des cloisons 5,6 et 7 d'une ou- verture 8 ne régnant que sur une faible partie du développe- ment circonférentiel desdites cloisons, par exemple correspon- dant à un secteur d'anneau circulaire d'angle au centre égal à l'angle séparant deux ailettes voisines de la pièce 4. Cet angle est, dans l'exemple représenté sur les dessins, de 43 .
Toutes les cloisons 5,6 et 7 étant pratiquement iden- tiques pour ce qui est de la forme et des dimensions de leur ouverture 8, on décale angulairement chaque cloison par rapport à la cloison voisine d'un angle tel que l'espace délimité par deux ailettes successives de la pièce 4 comprise entre ces deux cldsons ne communique jamais en même temps avec les ouver- tures 8 de ces mêmes cloisons.
De préférence, on donne au décalage en question, compté dans le sens inverse de la rotation du tube 2, la valeur la plus faible possible pour laquelle la condition venant d'être énoncée soit réalisée, ce qui, en principe, conduit à adoper, pour ce décalage, une valeur égale à deux fois l'angle
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séparant aeux allettes voisines ae la pièce 4. Le decalage est donc dans l'exemple représenté sur les dessins, de 90 .
On dispose, au dessus de l'ouverture 8 de la cloison supérieure 6, une trémie de chargement 9 et, au dessous de l'ou.- verture 8 de la cloison inférieure 7, une goulotte.de sortie 10 pour le charbon traité.
Bien que l'on puisse réaliser de multiples manières l'ensemble constitué par la capacité 1, le tube 2, les pièces à ailettes 4 et les cloisons 5, il semble avantageux d'avoir recours, pour la construction de cet ensemble, au mode de réalisation indi- qué sur les dessins.
Selon ce mode de réalisation, on prévoit, sur la face externe du tube 2, une clavette lon- gue 11 et, dans l'intérieur de chaque pièce 4, un logement pour cette clavette, puis, ayant disposé le tube 2 dans l'intérieur de la capa- cité 1 et la cloison inférieure 7 étant supposée en place, on enfile les unes après les autres sur le tube 2 les pièces à ai- lettes successives en disposant entre chacune d'elles d'abord un tube entretoise 12 propre à maintenir l'écartement des cloi- sons voisines, puis la cloison 5 devant se trouver au-dessus de la pièce 4 déjà placée, et enfin, la dernière pièce 4 étant glissée en place, on ter- mine l'empilage par la cloison supérieure 6.
Ainsi, toutes les pièces à ailettes prennent leur place correcte en coulissant le long de la clavette 11.
Le corps du four étant établi ainsi qu'il vient dtêtfe indiqué, on lui adjoint un dispositif de chauffage et de réglage de la température, dispositif que l'on réalise avanta- geusement comme suit avec recyclage.
On entoure la capacité 1 d'une enveloppe calorifugée 13 laissant subsister, entre elle-même et la paroi de la capacité 2,
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un espace 14 dans lequel on dispose des chicanes 15.
On dispose, en dessous de cette enveloppe 13, une boîte à fumée 16 communiquant librement avec le bas du susdit espace 14 et avec l'extrémité inférieure du tube 2.
On a recours, pour alimenter en gaz chaud cette boite à fumées, à un appareil de chauffage approprié 17, par exemple à un brûleur à fines de charbon, relié à la botte à fumées par un cerneau 18.
On prévoit, à la partie supérieure de l'espace 14, un tuyau 19 pour la sortie des fumées, tuyau dans lequel on fait aboutir un prolongement du tube 2 afin que les fumées sortant dudit tube se réunissent dans un tuyau commun 20 à celles sortant de l'espace 14.
On fait aboutir ce tuyau 20 à un ventilateur 21 propre à refouler les fumées par un passage 22 se divisant en deux bran- ches dont l'une 23 est une cheminée d'évacuation et dont l'autre 24 vient déboucher dans le susdit carneau 18.
En outre, avantageusement, on prévoit, en aval du venti- lateur 21, des moyens propres à régler la proportion des fumées recyclées par la branche 24.
On peut, bien entendu, constituer ces moyens par un sim- ple registre 25 disposé sur la branche 24 et actionné manuellement, registre auquel on peut adjoindre un second registre 26 disposé sur la branche d'évacuation 23, les deux registres étant alors avanta- geusement conjugués de telle façon que l'un s'ouvre lorsque l'autre se ferme.
La commande du registre 25 ou des registres 25 et 26 sera cependant, de préférence, assurée automatiquement de telle manière que la température des fumées entrant dans la boîte à fumées 16 soit maintenue constante.
A cet effet on pourra prévoir un dispositif thermostatique comportant une prise de température 27 dans le carneau 18, en aval
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du débouché dans ce carneau de la branche 24, connectée à un système moteur approprié 28.
Il va de soi que tous autres moyens peuvent être pré- vus pour le réglage des températures de traitement. Cest ainsi que, au lieu de disposer un régulateur à l'entrée des fumées, à la base des fours, on pourrait le disposer, à la sortie, notamment dans le carneau tel que 20; ce régulateur agirait, par exemple, thermostatiquement sur tous registres ou autres organes influen- çant le débit des fumées. On pourrait d'ailleurs agir concurrem- ment sur ce débit à l'entrée et à la sortie des fours.
Il peut enfin être intéressant de prévoir, à divers niveaux dans la capacité 1, des conduits pour l'évacuation des gaz ou vapeurs dégagés au cours du traitement, par exemple, à la partie supérieure de ladite capacité, un conduit 29 pour l'évacuation de la vapeur d'eau, ce grâce à quoi cette vapeur ne restera pas mélangée à la masse continuant à descendre dans le four et ne gênera pas son agglomération ultérieure par la pression, ainsi que cela se produit dans les appareils antérieurement utilisés ou proposés, et éventuellement, au droit de certaines des chambres élé- mentaires délimitées par les cloisons 5, des conduits 30 , 30 , 30 , etc., pour l'évacuation des produits volatils lesquels peuvent être ensuite condensés dans des appareils 31 , 3100, 31'''' appropriés.
De préférence, bien entendu, ces conduits seront agen- cés de façon à être décalés par rapport aux ouvertures 8.
Enfin, en ce qui concerne les dimensions à adopter pour un appareil du genre de celui venant d'être défini et, en parti- culier, les diamètres du four, il est bien entendu qu'il sera aisé à l'homme de l'art de les calculer au mieux, en fonction notamment de la température à atteindre à la sortie dudit appa- reil et du temps de chauffage t, c'est-à-dire du temps de traver- sée des matières depuis le haut jusqu'au bas de chaque four,
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D'une façon générale, on sera amené, pour réduire le temps de chauffage t au minimum, à opérer sur une couche annulaire de matière relativement peu épaisse -- c'est-à-dire sur la couche d'épaisseur descendant entre la paroi du four 1 de diamètre interne D et la paroi du tube de chauffage 2 de diamètre externe d.
Le temps de chauffage t est lié, en effet, à l'épais- seur e par une relation du genre t = k e k étant un coefficient qui varie suivant le poids spécifique de la matière traitée, le coefficient de transmission calorifique des matériaux intervenant dans la transmission des calories,etc..
Supposant, par exemple, qu'on désire obtenir un temps de chauffage de 10 minutes pour une température à atteindre de l'ordre de 300 à 500 , on pourrait adopter des dimensions telles que les suivantes : épaisseur e : de l'ordre de 2 à 3 centimètres; hauteur h du four : de l'ordre de 2 à 3 mètres; diamètre intérieur des tubes 2 : de l'ordre de 10 cm; diamètre extérieur des tubes 1 ; de l'ordre de 15 à 20 cm.
La hauteur des pièces à ailettes pourra elle-même être de l'ordre de quelques centimètres, le nombre desdites pièces va- riant suivant la hauteur h; leur nombre pourra être pris, par exemple, entre 20 et 70.
Quant à la vitesse de rotation des ailettes, elle sera notamment de 3 à 6 tours par minute.
Mais il est bien entendu que ces diverses valeurs ne sont données qu'à titre d'exemple et qu'il est aisé à l'homme de l'art de les modifier dans les plus larges limites, suivant le but à atteindre.
En suite de quoi on obtient un ensemble dont le fonc- tionnement ressort déjà de ce qui précède et peut se résumer de la façon suivante.
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La matière contenue dans la trémie 9 remplit successi- vement les alvéoles situés entre les ailettes successives de la première pièce à ailettes et cette dernière entraîne en rota- tion le contenu desdits alvéoles jusqu'à ce qu'ils passent en regard de l'ouverture 8 de la cloison 5 située immédiatement sous ladite première pièce à ailettes.
Le contenu de chaque alvéole de cette pièce passe alors dans un alvéole de la deuxième pièce à ailettes et, le même processus se reproduisant de proche en proche, les matiè- res à traiter cheminent lentement du haut en bas du four.
Le brassage résultant du mouvement de rotation des pièces à ailettes renouvelle constamment la couche de matière qui se trouve au contact de la paroi interne des tubes entretoises 2.
Or, c'est par cette paroi que la plus grande partie de la cha- leur de chauffage est transmise à la matière à traiter. Ainsi le chauffage de ladite matière est réalisé de façon très homogène.
Les hydrocarbures qui se dégagent au fur et à mesure du traitement sont amenés à pénétrer intimement la matière, notam- ment du fait de la légère surpression qui règne dans chaque capaci- té 1, longue et étroite, et, cela, aans que lesdits hydrocarbures ne s'échappent en proportion notable à la partie supérieure. Par cor. tre, la vapeur peut s'échapper en 29.
La pratique montre, comme déjà indiqué plus haut, qu'on peut atteindre des temps de chauffage de l'ordre de 10 minutes, voire moindres.
Au fur et à mesure de la sortie de l'appareil, le char- bon traité est distribué à une ou plusieurs presses, où il est immédiatement comprimé, et, cela, dans des conditions idéales et toujours immuables puisque, grâce à la marche continue, il n'exis- te pas de temps mort de déchargement et que, par suite, le charbon ne subit aucune altération ou oxydation après son traitement dans les fours.
Enfin on conçoit que, en faisant varier la vitesse de
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rotation du tube 2 ou le decelage des cloisons 5, on puisse agir avec une grande souplesse sur la vitesse de progression, à travers le four, de la matière à traiter.
Avantageusement on groupe en une ou plusieurs batteries un certain nombre de fours tels que celui venant d'être décrit ; un tel groupement permet notamment, pour un débit de matières déterminé à réaliser, de répartir ce débit en autant de fours élémentaires qu'on le désire, cela de manière à pouvoir adopter pour chacun d'eux les caractéristiques optima, eu égard à la température de chauffage et à la vitesse de circulation à ob- tenir. Des engrenages 43,44, 45 (fig. 7 et 8) assurent l'entrai- nement en rotation simultané des divers fours.
Par ailleurs, on a ainsi la possibilité, dans le cas où l'on désire traiter un mélange de plusieurs charbons diffé- rents, d'alimenter plusieurs fours ou groupe de fours respecti- vement à l'aide des divers charbons constituants, et d'opérer le mélange à la sortie.
Dans ce cas, il pourra être indiqué d'adopter, pour ces divers fours ou groupes de fours, des traitements thermi- ques différents, cela par exemple : soit, dans le cas où l'on a recours à une même source de chaleur pour les divers fours, en agençant l'ensemble de façon que les calories agissent de diverses manières sur ces fours, éventuellement en faisant comporter à certain d'eux, comme supposé ci-après, un calorifuge sur une partie de leur hauteur; soit en agissant sur le brassage; soit en agissant sur la vitesse de circulation de la matière, ou du fluide chauffant, etc..; soit en agissant sur la longueur des fours ; soit de toute autre manière.
S'il s'agit, par exemple, de procéder au traitement thermique d'un mélange de charbon maigre et de charbon gras,
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pour l'amener à un état physique convenant à l'agglomération par pression (voire sans liant, les produits dégagés par le charbon gras tenant lieu de liant), ledit mélange étant par exemple encore, fait dans des proportions de l'ordre de 10% de charbon gras et 90 % de charbon maigre, on peut avoir recours à une installation comprenant, notamment, neuf fours tubulai- res 1, groupés comme représenté fig. 7 et 8, l'un de ces tubes (celui du milieu) étant alimenté en charbon gras et les autres en charbon maigre ou en toute autre matière.
Le combustible est donc introduit à la partie supérieu- re par des trémies telles que 91, 92 (l'un servant au charbon maigre l'autre au charbon gras), il chemine ensuite dans les divers fours 1, de la façon qui a été indiquée plus haut, et, après s'être échauffé dans ce parcours, il est déversé dans une trémie réceptrice 40, pour être de préférence immédiatement com- primé.
Le chauffage de la matière, dans son parcours, s'ef- fectue ainsi qu'indiqué plus haut par des gaz chauds circulant à la fois à l'intérieur des fours, où ils pénètrent - par exemple- par des orifices 41, et à l'extérieur, dans une enceinte 13 qui peut être unique (mais non nécessairement) et qui est cloisonnée par des chicanes 15 assurant un parcours des gaz en zig-zag dans les chambres 14, selon les flèches.
Sur la fig. 7, on a supposé que, pour modérer l'action thermique sur le four central-- la matière devant, par exemple, en sortir à une température de l'ordre de 3000 au lieu de 400 pour les autres fours --, on faisait comporter audit four, à sa base, une enveloppe calorifuge 42.
Mais il est bien entendu qu'on pourrait opérer le mélange des charbons maigres et des charbons gras avant l'intro- duction dans l'appareil.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui
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de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus particulièrement été explicités, elle en embrasse,au contraire, toutes les variantes.
RESUME
L'invention a pour objet des perfectionnements appor- tés aux procédés et appareils pour le traitement par la chaleur de matières divisées notamment de charbon pulvérisé, lesquels perfectionnements consistent principalement, en ce qui con- cerne les procédés du genre en question, à soumettre les ma- tières à traiter à un brassage tel que lesdites matières chemi- nent de façon continue de l'entrée à la sortie d'une enceinte chauffée;
et en ce qui concerne les appareils du genre en ques- tion à les constituer par au moins un élément comportant une multiplicité de chambres élémentaires superposées, des moyens mécaniques étant prévus dans chacune de ces chambres pour en- traîner en rotation en la brassant la matière y contenue et pro- voquer de façon continue l'écoulement de cette matière de chacune des chambres dans celle située immédiatement en dessous par un passage ménagé dans la cloison séparant ces deux chambres.
Elle consiste à part cette disposition principale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps, notam- ment en diverses dispositions relatives aux dimensions ou pro- portions préférées des susdits éléments, ainsi qu'en d'autres dispositions relatives à l'application des procédés du genre en question au traitement thermique préalable destiné à donner au charbon pulvérisé, avant compression en vue de son aggloméra- tion, des propriétés agglutinantes, lesdits procédés permettant d'assurer un traitement parfaitement homogène, l'une de ces dis- positions consistant à effectuer immédiatement la compression du charbon pulvérisé au fur et à mesure de la sortie de cette ma- tière hors de l'appareil de traitement par la chaleur,et une autre desdites dispositions consistant à prévoir l'évacuation
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"Improvements in methods and apparatus for the heat treatment of divided materials, in particular pulverized carbon".
The invention relates to methods and apparatus for the heat treatment of divided materials, this name encompassing both pulverulent materials and those in more or less regular grains or pieces; and it relates more particularly, because it is in their case that its application seems to offer the most interest, but not exclusively, among these devices, those for the treatment of pulverized coal.
It consists mainly, as regards the processes of the type in question, in subjecting the materials to be treated to a stirring such that said materials travel continuously from the inlet to the outlet of a heated enclosure.
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and, as regards the devices of the type in question, in constituting them by at least one element comprising a multiplicity of superimposed elementary chambers, mechanical means being provided in each of these chambers for rotating in rotation. stirring the material u contained and continuously causing this material to flow from each of the chambers into the chamber immediately below through a passage formed in the partition separating these two chambers.
It consists, apart from this main arrangement, of certain other arrangements which are preferably used at the same time and which will be discussed more explicitly below, in particular in various arrangements relating to the preferred dimensions or proportions of the aforesaid elements, as well as in other provisions relating to the application of processes of the type in question to the prior heat treatment intended to give the pulverized carbon, before compression with a view to its agglomeration, agglutinating properties, the said processes making it possible to 'ensuring a perfectly homogeneous treatment, one of these arrangements consisting in immediately compressing the pulverized carbon as and when this material leaves the heat treatment apparatus,
and another of said arrangements consisting in providing for the evacuation, out of the heated enclosure, of the water vapor produced at the start of the heating of the material to be treated, whereby this vapor does not remain mixed with the treated mass and does not interfere with its subsequent agglomeration by pressure.
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Fig. 1 of the accompanying drawings shows, schematically in vertical section, a continuous furnace established in accordance with the invention.
Fig. 2 is a section according to II-II FIG. 1.
Figs. 3 to 6 show, in plan view, the partitions separating five of the successive capacities of the aforesaid oven from one another.
Figs. 7 and 8, finally show respectively and schematically, in elevation (portions in section) and in horizontal section, an installation for the treatment of coal, established in accordance with the invention.
According to the invention and more particularly according to that of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it appears that preference should be given, proposing, for example, , to establish a continuous furnace for the heat treatment of a pulverulent mixture of coals the division of which corresponds to 40 to 60 meshes per square inch, in particular with a view to its subsequent agglomeration by compression. as follows, or analogously.
It should be remembered that heating the coals to a certain temperature, for example of the order of 300 to 5,000 depending on their nature, makes it possible to bring them to a state favoring subsequent agglomeration by compression (the pres - Sions used which may vary within the broadest limits and being, in particular, of the order of 500 kgrs per cm 2) without the need for a binder.
Practice has shown that it was difficult, using the usual means used up to now for said treatment - means comprising in particular the heating of a mass of coal in a furnace to a certain temperature, then the stripping. of the material thus treated and, finally, the recovery of this material with a view to compression -, to obtain
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Agglomerates of similar texture. The difficulties encountered appear to be due in particular to defects in homogeneity in the treatment and also to the fact that the material, once unloaded, is transformed, in particular by oxidation of the tarry substances contained therein, in the variable time between, for each of the loads intended to be compressed, the exit of the furnace and the compression.
To remedy these drawbacks, in accordance with the invention, the aforesaid heat treatment is carried out under conditions such that the heating can be carried out continuously, that is to say that the material can be charged cold and be hot unloaded continuously, with a suitable stirring helping to make it progress, preferably from top to bottom (in a vertical or inclined direction); and that the compression is carried out as the hot materials are released.
It can be seen that the homogeneity of treatment is thus obtained and that the variable time interval mentioned above is eliminated: this results in the impossibility, for the material treated, of noticeably oxidizing, the prior treatment with the compression therefore taking place, in practice, entirely in the absence of air.
For the implementation of such a method, recourse is preferably had to ovens of the type of those which will be described below and for the establishment of which the procedure is as follows.
There is axially, in a cylindrical capacity 1 with a vertical axis, a tube 2 of steel or the like supported so as to be able to be rotated at relatively low speed (for example 4 or 8 revolutions per minute) by a motor 3 with the interposition of an appropriate reduction.
A plurality of finned parts 4 are secured in rotation to this tube 2, each consisting of its own collar
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to be threaded onto the tube 2 and carrying, along radial planes regularly distributed around the axis, a certain number of rectangular fins, for example eight as shown in FIG. 2.
A fixed annular partition 5 is interposed between each of the finned parts extending from the wall of the capacity 1 to as close to the tube 2 as possible while allowing the rotation of said tube, these partitions delimit the chambers. superimposed elementary elements mentioned above and the height of which may be either the same for all the chambers or variable from one chamber to another, the height of the first chamber being, for example, a little inferior * to that of others.
The upper and lower ends of the capacity 1 are closed by partitions 6.7 similar to the partitions 5.
Each of the partitions 5, 6 and 7 is drilled with an opening 8 which only prevails over a small part of the circumferential development of said partitions, for example corresponding to a circular ring sector of equal center angle. at the angle separating two neighboring fins from the part 4. This angle is, in the example shown in the drawings, of 43.
All the partitions 5, 6 and 7 being practically identical with regard to the shape and dimensions of their opening 8, each partition is angularly offset with respect to the neighboring partition by an angle such that the space delimited by two successive fins of part 4 included between these two keys never communicate at the same time with the openings 8 of these same partitions.
Preferably, the offset in question, counted in the opposite direction to the rotation of the tube 2, is given the lowest possible value for which the condition just stated is fulfilled, which, in principle, leads to adoper, for this offset, a value equal to twice the angle
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separating two neighboring allettes ae part 4. The offset is therefore in the example shown in the drawings, 90.
There is, above the opening 8 of the upper partition 6, a loading hopper 9 and, below the opening 8 of the lower partition 7, an outlet chute 10 for the treated coal.
Although the assembly consisting of the capacity 1, the tube 2, the finned parts 4 and the partitions 5 can be produced in many ways, it seems advantageous to have recourse, for the construction of this assembly, to the mode embodiment shown in the drawings.
According to this embodiment, there is provided, on the outer face of the tube 2, a long key 11 and, in the interior of each part 4, a housing for this key, then, having placed the tube 2 in the inside the capacity 1 and the lower partition 7 being supposed to be in place, the successive finned parts are threaded one after the other on the tube 2, placing between each of them first a clean spacer tube 12 to maintain the distance between the neighboring partitions, then the partition 5 must be located above the part 4 already placed, and finally, the last part 4 being slid into place, the stacking is completed by the partition upper 6.
Thus, all the finned parts take their correct place by sliding along the key 11.
The body of the furnace being established as has just been indicated, a heating and temperature control device is added to it, a device which is advantageously produced as follows with recycling.
The capacity 1 is surrounded by a heat-insulated envelope 13 leaving it to remain, between itself and the wall of the capacity 2,
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a space 14 in which there are baffles 15.
There is, below this envelope 13, a smoke box 16 communicating freely with the bottom of the aforesaid space 14 and with the lower end of the tube 2.
To supply this smoke box with hot gas, use is made of a suitable heating device 17, for example a coal fines burner, connected to the smoke stack by a ring 18.
At the top of the space 14, there is provided a pipe 19 for the outlet of the fumes, a pipe in which an extension of the pipe 2 is made to end so that the fumes leaving said tube meet in a common pipe 20 to those leaving space 14.
This pipe 20 is terminated at a fan 21 capable of discharging the fumes through a passage 22 dividing into two branches, one of which 23 is an exhaust chimney and the other 24 of which emerges into the aforesaid flue 18. .
In addition, advantageously, downstream of the fan 21, means suitable for adjusting the proportion of the fumes recycled by the branch 24 are provided.
These means can, of course, be constituted by a simple register 25 disposed on branch 24 and actuated manually, a register to which can be added a second register 26 disposed on discharge branch 23, the two registers then being advantageous. carefully combined in such a way that one opens when the other closes.
The control of the register 25 or of the registers 25 and 26 will, however, preferably be carried out automatically in such a way that the temperature of the fumes entering the smoke box 16 is kept constant.
For this purpose, a thermostatic device can be provided comprising a temperature measurement 27 in the flue 18, downstream
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the outlet in this flue of branch 24, connected to an appropriate motor system 28.
It goes without saying that all other means can be provided for adjusting the treatment temperatures. This is how, instead of having a regulator at the fume inlet, at the base of the ovens, it could be placed at the outlet, in particular in the flue such as 20; this regulator would act, for example, thermostatically on all registers or other devices influencing the flow of smoke. We could also act concurrently on this flow at the inlet and outlet of the furnaces.
Finally, it may be advantageous to provide, at various levels in the capacity 1, conduits for the evacuation of the gases or vapors given off during the treatment, for example, at the upper part of said capacity, a conduit 29 for the evacuation. water vapor, whereby this vapor will not remain mixed with the mass continuing to descend into the furnace and will not interfere with its subsequent agglomeration by pressure, as occurs in devices previously used or proposed, and possibly, at the level of some of the elementary chambers delimited by the partitions 5, conduits 30, 30, 30, etc., for the evacuation of the volatile products which can then be condensed in devices 31, 3100, 31 ' '' 'appropriate.
Preferably, of course, these conduits will be arranged so as to be offset with respect to the openings 8.
Finally, as regards the dimensions to be adopted for an apparatus of the type of that just defined and, in particular, the diameters of the furnace, it is understood that it will be easy for those skilled in the art. art of calculating them as best as possible, as a function in particular of the temperature to be reached at the outlet of said appliance and of the heating time t, that is to say the time of passage of the materials from the top to the bottom of each oven,
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In general, in order to reduce the heating time t to a minimum, it will be necessary to operate on an annular layer of relatively thin material - that is to say on the layer of thickness descending between the wall. of the furnace 1 with internal diameter D and the wall of the heating tube 2 with external diameter d.
The heating time t is in fact linked to the thickness e by a relation of the kind t = kek being a coefficient which varies according to the specific weight of the material treated, the heat transmission coefficient of the materials involved in the heating. transmission of calories, etc.
Assuming, for example, that one wishes to obtain a heating time of 10 minutes for a temperature to be reached of the order of 300 to 500, one could adopt dimensions such as the following: thickness e: of the order of 2 at 3 centimeters; oven height h: of the order of 2 to 3 meters; internal diameter of the tubes 2: of the order of 10 cm; outside diameter of tubes 1; of the order of 15 to 20 cm.
The height of the finned parts may itself be of the order of a few centimeters, the number of said parts varying according to the height h; their number can be taken, for example, between 20 and 70.
As for the speed of rotation of the fins, it will be in particular 3 to 6 revolutions per minute.
But it is understood that these various values are given only by way of example and that it is easy for those skilled in the art to modify them within the broadest limits, according to the goal to be achieved.
As a result of which an assembly is obtained, the operation of which already emerges from the above and can be summarized as follows.
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The material contained in the hopper 9 successively fills the cells located between the successive fins of the first finned part and the latter rotates the contents of said cells until they pass opposite the opening. 8 of the partition 5 located immediately under said first finned part.
The content of each cell of this part then passes into a cell of the second finned part and, the same process being repeated step by step, the materials to be treated move slowly from the top to the bottom of the oven.
The stirring resulting from the rotational movement of the finned parts constantly renews the layer of material which is in contact with the internal wall of the spacer tubes 2.
However, it is through this wall that most of the heating heat is transmitted to the material to be treated. Thus the heating of said material is carried out very homogeneously.
The hydrocarbons which are released during the treatment are brought to intimately penetrate the material, in particular due to the slight overpressure which reigns in each capacity 1, long and narrow, and, this, in that said hydrocarbons do not escape in notable proportion to the upper part. By horn. tre, steam can escape at 29.
Practice shows, as already indicated above, that heating times of the order of 10 minutes, or even less, can be achieved.
As it leaves the device, the treated carbon is distributed to one or more presses, where it is immediately compressed, and, this, under ideal conditions and always immutable since, thanks to the continuous operation , there is no dead time for unloading and therefore the coal does not undergo any deterioration or oxidation after its treatment in the furnaces.
Finally, we can see that, by varying the speed of
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rotation of the tube 2 or the decelage of the partitions 5, it is possible to act with great flexibility on the speed of progression, through the furnace, of the material to be treated.
Advantageously, a number of ovens such as the one just described are grouped into one or more batteries; such a group allows in particular, for a determined material flow to be produced, to distribute this flow in as many elementary furnaces as desired, so as to be able to adopt for each of them the optimum characteristics, having regard to the temperature heating and the circulation speed to be obtained. Gears 43, 44, 45 (fig. 7 and 8) ensure the simultaneous rotation of the various furnaces.
Furthermore, it is thus possible, in the case where it is desired to treat a mixture of several different coals, of supplying several ovens or group of ovens respectively with the aid of the various constituent coals, and of 'operate the mixture at the outlet.
In this case, it may be advisable to adopt, for these various furnaces or groups of furnaces, different heat treatments, for example: either, in the case where one uses the same heat source for the various ovens, by arranging the assembly so that the calories act in various ways on these ovens, possibly by causing some of them to include, as assumed below, a heat insulator over part of their height; either by acting on the mixing; either by acting on the speed of circulation of the material, or of the heating fluid, etc .; either by acting on the length of the ovens; or in any other way.
If it is, for example, to proceed to the thermal treatment of a mixture of lean coal and fatty coal,
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to bring it to a physical state suitable for agglomeration by pressure (or even without a binder, the products released by the fatty charcoal taking the place of binder), said mixture being for example still, made in proportions of the order of 10 % fatty charcoal and 90% lean charcoal, it is possible to use an installation comprising, in particular, nine tube furnaces 1, grouped together as shown in fig. 7 and 8, one of these tubes (the one in the middle) being supplied with fatty charcoal and the others with lean charcoal or any other material.
The fuel is therefore introduced to the upper part through hoppers such as 91, 92 (one serving for lean charcoal the other for fatty charcoal), it then travels through the various furnaces 1, in the manner which has been indicated above, and, after having warmed up in this course, it is discharged into a receiving hopper 40, to be preferably immediately compressed.
The heating of the material, in its course, takes place as indicated above by hot gases circulating both inside the furnaces, where they enter - for example - through orifices 41, and through outside, in an enclosure 13 which may be unique (but not necessarily) and which is partitioned by baffles 15 ensuring a zig-zag path for the gases in the chambers 14, according to the arrows.
In fig. 7, it was assumed that, to moderate the thermal action on the central furnace - the material having, for example, to come out at a temperature of the order of 3000 instead of 400 for the other furnaces -, we made include said oven, at its base, a heat-insulating envelope 42.
But it is of course understood that one could operate the mixture of lean coals and fatty coals before introduction into the apparatus.
As goes without saying and as it follows moreover already from the foregoing, the invention is in no way limited to that
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of its modes of application, nor of those of the embodiments of its various parts, having more particularly been explained, it embraces, on the contrary, all the variants thereof.
ABSTRACT
The object of the invention is to improve the processes and apparatus for the heat treatment of divided materials, in particular pulverized carbon, which improvements consist mainly, as regards the processes of the kind in question, in subjecting the materials to be treated with mixing such that said materials flow continuously from the inlet to the outlet of a heated enclosure;
and with regard to the devices of the type in question to constitute them by at least one element comprising a multiplicity of superimposed elementary chambers, mechanical means being provided in each of these chambers to cause the material to rotate while stirring it. contained therein and continuously causing the flow of this material from each of the chambers into that situated immediately below by a passage formed in the partition separating these two chambers.
It consists apart from this main arrangement, in certain other arrangements which are preferably used at the same time, in particular in various arrangements relating to the preferred dimensions or proportions of the aforesaid elements, as well as in other arrangements relating to the application of processes of the type in question to the prior heat treatment intended to give the pulverized carbon, before compression with a view to its agglomeration, agglutinating properties, said processes making it possible to ensure a perfectly homogeneous treatment, one of these arrangements consisting in immediately effecting the compression of the pulverized carbon as it exits this material from the heat treatment apparatus, and another of said arrangements consisting in providing for the discharge