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PROCEDE ET APPAREIL POUR CHASSER LES CONSTITUANTS-VOLATILS DES COMBUSTIBLES
SOLIDES.
La présente invention a trait à un procédé permettant de chasser les constituants volatils d'un combustible solide (charbon, coke ordinaire, coke de pétrole, anthracite, etc.) chauffé par un courant électrique qu'on fait passer à travers une charge de combustible; elle concerne en outre un appareil permettant de mettre en oeuvre ce procédée
Dans les procédés jusqu'ici connus, la charge de combustible chauffée électriquement est à un état de repos relatif.
Il en résulte que le courant électrique s'établit de façon irrégulière à travers les différentes parties de la matière, étant donné qu'il suit des trajets assez arbitraires et relativement peu nombreux à travers la matière, de sorte qu'une température très élevée règne le long de ces trajets où s'effectue un échauffement excessif partiel de la matière, alors que, dans les autres parties de la matière, qui ne sont tout au plus parcourues que par un courant très faible, il ne règne qu'une température relativement basse.
Il en résulte un échauffement in- suffisant et irrégulier de la matièreo
Ces inconvénients sont supprimés par le présent procédé, qui con-siste à soumettre la matière à un mouvement turbulent pendant qu'elle est traversée par le courant électrique, Par ce moyen, la matière est entièrement chauffée d'une manière parfaitement uniforme jusqu'à toute température désirée, étant donné que toutes ses parties sont soumises au même flux de courant; et un échauffement excessif partiel est en même temps évité en raison du fait que les ponts de matière susceptibles de se former et le long desquels l'échauffement serait excessif sont constamment brisés par l'effet d mouvement turbù- lent de la matière.
Conformément à l'invention, le mouvement turbulent auquel la matiere est soumise peut être tel que cette matière soit amenée à se déplacer de
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façon continue à travers une zone de chauffage; de plus, avant d'atteindre cet- te zone la matière peut être soumise à un chauffage préalable par la chaleur contenue dans les gaz volatils expulsés, et elle peut aussi pire soumise à un mouvement turbulent au cours de ce préchauffage. Grâce à cette caractéristi- que de l'invention, le procédé peut être conduit d'une manière entièrement con- tinue, les gaz volatils expulsés étant en même temps efficacement utilisés pour améliorer l'économie de l'opération entière.
Au cours du préchauffage, la chaleur sensible des gaz,de même que leur chaleur latente, peut être com- plètement utilisée, de l'air étant fourni pour brûler les constituants vola- tils combustibles.
Grâce au présent procédé, le combustible peut être porté à une tem- pérature atteignant environ 1500 C sans addition d'air, Ceci a pour effet d'ex- pulser tous les constituants volatils, et le produit obtenu peut servir à titre de pâte à électrodes pour des fours électriques, tels que ceux du type Soderberg par exemple.
L'appareil selon l'invention est composé dun compartiment mobile, par exemple rotatif, pourvu d'électrodes d'amenée du courant électrique, ce compartiment ou les électrodes étant établis de telle sorte que les électrodes soient en contact constant avec la matière turbulente. Conformément à l'inven- tion, le compartiment peut être constitué dans un tambour rotatif auquel sont fixées des électrodes qui pénètrent à l'intérieur du compartiment et reçoivent le courant de commutateurs fixes en contact de glissement avec des organes col- lecteurs de courant montés sur le tambour. Cet appareil est simple et fonction- ne de façon sure, et la matière peut être amenée au dit appareil et en être évacuée d'une manière économique.
Finalement, selon une autre caractéristique de l'invention il peut être monté en liaison avec le dit compartiment une chambre de préchauffage mo- bile, par exemple rotative, qui peut en outre être pourvue d'éléments servant à fournir de l'air destiné à la combustion des constituants volatils chassés, qui sont amenés à la dite chambre à partir du compartiment de chauffage. Grâce à cette disposition, cette amenée d'air, de même que l'alimentation du compar- timent de chauffage en combustible préchauffé, peuvent être effectuées d'une manière simple.
On décrira maintenant l'invention en se référant au dessin annexé qui représente à titre d'exemple deux modes de réalisation d'un appareil con- forme à l'invention et sur lequel s
Figure 1 est une coupe verticale longitudinale dune première for- me de réalisation de 19 appareil
Figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de figure 1.
Figure 3 est une coupe verticale longitudinale d'une deuxième forme d'appareil.
A la figure 1 du dessin, 1 désigne un tambour monté de façon ro- tative et pourvu d'un garnissage isolant 3. Le tambour 7. possède une section élargie 1 dont les parois extrêmes 2 sont pourvues d'électrodes 5 qui sont connectées, à 1-'aide de câbles 10, avec des bagues collectrices de courant 11 disposées sur le tambour. Les bagues collectrices 11 recueillent le courant de commutateur fixes 12 qui, par exemple, frottent sur les dites bagues.Les commutateurs 12 sont alimentés en courant électrique arrivant par des câbles 13.
Les électrodes ± sont espacés l'une de 1-'autre de distances assez faibles pour qu'il y en ait toujours au moins une, et généralement deux, en contact avec la matière, comme il ressort de la figure 2, dans laquelle la charge de matière est désignée par 14. De plus, les électrodes 5 sont montées dans la pa- roi 2 de telle manière qu'on puisse les enfoncer plus profondément à l'intérieur de la portion élargie 4 à mesure quelles s9usent et, en outreles remplacer aisément. Une des extrémités du tambour 1 est entourée d'une enveloppe 6 dans laquelle la matière finie est déchargée.
La portion de tambour 1 représentée sur la figure 1 à droite de la portion élargie est pourvue sur sa circonfé- rence de tuyaux d'amenée d'air '1 qui pénètrent assez profondément à Pinté-
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rieur du tambour pour faire saillie au.=dessus de la charge de matière à cet endroit du tambour. Le tambour 1 est montéavec une légère pente vers l'enve- loppe de sortie 2,afin d'assurer le cheminement nécessaire de la matière au cours de la rotation du tambour. .
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Le fonctionnement de 19appareil des figures 1 et 2 est le suivant La portion de tambour 1 qui est pourvue des tuyaux d 1} amenée d 9 air 2. sert de ¯ chambre de préchauffage pour la matière introduite dans l'extrémité la plus haute du tambour.. La longueur de cette portion 1 est calculée de façon qu'elle corresponde à la transmission de chaleur désirée et, si nécessaire;
, cette por-
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tion peut être pourvue d,9organes de transmission de chaleur rapportés intérieu- remento En quittant cette portion du tambour, la matière passe dans l'élargis- ,
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sement / .9 qui constitue la chambre de chauffage hors de laquelle.la, matière est déchargée dans l'enveloppe 6.Le cheminement décrit de la matière est con- tinu en raison de la rotation du tambource qui a pour effet de soumettre la
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matière à une agitation constante, à la fois dans la portion 61argie 1± et dans la partie restante du tambour.
Le chauffage de la matière contenue dans la por- tion élargie 4-, est effectué par le courant électrique constamment maintenu à travers la matière turbulente, comme d'écrit plus haut au sujet de la figure 2 où le sens de rotation du tambour est indiqué par une flèche.Les constituants volatils expulsés par suite du chauffage passent de la portion 'élargie 1 dans la portion du tambour 1 qui est pourras des tuyaux damenée d'air 7, et ils sont brûlés à 1?aide de l'air admis par ces tuyaux.Les gaz résultant de cette combustion s'écoulent le long du tambour ! jusqu'à une cheminée et, pendant ce passage, ils cèdent constamment de la chaleur à la matière.
Accessoirement. un ventilateur peut être monté entre le tambour et la cheminée pour créer le tirage désiré dans le tambour qui, dans l'exemple représentés, affecte sensi-
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blement la forme d9un our rotatif. A sa sortie de la portion élargie IiMJ la matière peut être soumise à un refroidissement indirect par de l'air qu'on fait par exemple passer par un tube hélicoïdal et qui, peut ensuite être intro-
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duit dans les tuyaux '1 lorsquil a été préchauffé. On notera que lesdits tuy- aux 1 doivent être placés à une distance telle de la portion élargie que la
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matière contenue dans ladite portion ne risque pas de s5enflamer et de brûler avec l'air introduit.
Le refroidissement peut par exemple avoir lieu dans un refroidisseur combiné arec 9nvoppe 6g bien que ce refroidisseur puisse aussi être monté directement sur le tambour 1.@La quantité d'air fournie aux tuyaux 2 peut être réglée d'une manière connuset ces' tuyaux peuvent affec- ter des formes très diverses.
Dans la forme de réalisation de la figure 3, le tambour 1 est pour- vu de saillies annulaires intérieures 8 qui constituent des barrages limitant
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une chambre de chauffage 9 .9 les e "lectodîs étant introduites dans cette chambre à travers la paroi cylindrique du tambour. En ce qui concerne les autres détails, la construction et le mode d9action de l'appareil peuvent être les mê- mes que ceux précédemment décrits au sujet des figures 1 et 2.
Le présent appareil peut recevoir de nombreuses formes différant de celles des figures 1 à 3. Par exemplela zone de chauffage peut être consti- tuée par un tambour de faible longueur dans chacune des extrémités duquel est montée au moins une électrode fixe, maintenue en contact constant avec la char- ge de matière contenue dans le tambour. Celui-si peut avoir une section de for- me cylindriquepolygonale ou autre; de plus, il peut être rotatif ou être ani- mé d'un mouvement oscillant ; il peut être horizontal ou inclinée et il peut aussi être établi de manière à décharger la matière par basculement. Finale- ment, la zone de chauffage peut affecter la forme d9une auge ou chambre qui re-
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doit un mouvement d9oseîllatîon, de vibration ou un autre mouvement.
La chambre de préchauffage peut aussi être construite de la manière qui vient d'être décri-
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te. Dans le cas de ces formes de réalisation de Pappa:#il$ le procédé est de préférence réalisé d'une manière discontinue sur des charges séparées.
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METHOD AND APPARATUS FOR REMOVING THE VOLATILE CONSTITUENTS OF FUELS
SOLIDS.
The present invention relates to a process for removing volatile constituents from a solid fuel (coal, ordinary coke, petroleum coke, anthracite, etc.) heated by an electric current which is passed through a fuel charge. ; it further relates to an apparatus making it possible to implement this process
In the heretofore known methods, the electrically heated fuel load is in a state of relative rest.
As a result, the electric current is established irregularly through the different parts of matter, given that it follows quite arbitrary and relatively few paths through matter, so that a very high temperature prevails. along these paths where partial excessive heating of the material takes place, while in the other parts of the material, which are at most only traversed by a very weak current, only a relatively low temperature prevails low.
This results in insufficient and irregular heating of the material.
These drawbacks are eliminated by the present method, which consists in subjecting the material to a turbulent movement while it is traversed by the electric current, By this means, the material is completely heated in a perfectly uniform manner until any desired temperature, since all its parts are subjected to the same current flow; and partial overheating is at the same time avoided due to the fact that bridges of material liable to form and along which overheating would be excessive are constantly broken by the effect of the turbulent movement of material.
According to the invention, the turbulent movement to which the material is subjected may be such that this material is caused to move by
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continuously through a heating zone; moreover, before reaching this zone the material can be subjected to a preliminary heating by the heat contained in the expelled volatile gases, and it can also be subjected to a turbulent movement during this preheating. By virtue of this feature of the invention, the process can be carried out in a fully continuous manner, the expelled volatile gases at the same time being effectively used to improve the economy of the entire operation.
During preheating, the sensible heat of the gases, as well as their latent heat, can be fully utilized, with air being supplied to burn the volatile combustible constituents.
By virtue of the present process, the fuel can be brought to a temperature of up to about 1500 C without the addition of air. This has the effect of expelling all the volatile constituents, and the product obtained can be used as a pulp. electrodes for electric ovens, such as those of the Soderberg type for example.
The apparatus according to the invention is composed of a mobile compartment, for example rotary, provided with electrodes for supplying the electric current, this compartment or the electrodes being established so that the electrodes are in constant contact with the turbulent material. According to the invention, the compartment can be formed in a rotating drum to which are fixed electrodes which penetrate inside the compartment and receive the current from fixed switches in sliding contact with mounted current collecting members. on the drum. This apparatus is simple and reliable in operation, and the material can be supplied to and removed from said apparatus in an economical manner.
Finally, according to another characteristic of the invention, there can be mounted in connection with said compartment a movable preheating chamber, for example rotating, which can also be provided with elements serving to supply air intended for heating. the combustion of the expelled volatile constituents, which are brought to said chamber from the heating compartment. By virtue of this arrangement, this air supply, as well as the supply of the heating compartment with preheated fuel, can be effected in a simple manner.
The invention will now be described with reference to the accompanying drawing which shows by way of example two embodiments of an apparatus according to the invention and in which s
Figure 1 is a longitudinal vertical section of a first embodiment of the apparatus.
Figure 2 is a section through line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 is a longitudinal vertical section of a second form of apparatus.
In Figure 1 of the drawing, 1 denotes a rotatably mounted drum provided with an insulating lining 3. The drum 7. has an enlarged section 1, the end walls 2 of which are provided with electrodes 5 which are connected, using cables 10, with current slip rings 11 arranged on the drum. The slip rings 11 collect the current from fixed switch 12 which, for example, rub against said rings. The switches 12 are supplied with electric current arriving by cables 13.
The ± electrodes are spaced far enough apart from each other so that there is always at least one, and usually two, in contact with the material, as can be seen from Figure 2, in which the charge of material is denoted by 14. In addition, the electrodes 5 are mounted in the wall 2 in such a way that they can be driven deeper inside the enlarged portion 4 as they wear out and, in addition, easily replace. One of the ends of the drum 1 is surrounded by a casing 6 into which the finished material is discharged.
The drum portion 1 shown in Figure 1 to the right of the widened portion is provided on its circumference with air supply pipes 1 which penetrate rather deeply into the interior.
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of the drum to protrude above the load of material at this point on the drum. The drum 1 is mounted with a slight slope towards the outlet casing 2, in order to ensure the necessary path of the material during the rotation of the drum. .
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The operation of the apparatus of Figures 1 and 2 is as follows: The portion of the drum 1 which is provided with the air supply pipes 2. serves as a preheating chamber for the material introduced into the highest end of the drum. .. The length of this portion 1 is calculated so that it corresponds to the desired heat transmission and, if necessary;
, this port-
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tion can be provided with, 9 heat transmitting members reported internally On leaving this portion of the drum, the material passes into the widening,
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/ .9 which constitutes the heating chamber out of which the material is discharged into the casing 6. The described path of the material is continuous due to the rotation of the tambource which has the effect of subjecting the
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material with constant agitation, both in the enlarged portion 61 and in the remaining part of the drum.
The heating of the material contained in the enlarged portion 4-, is effected by the electric current constantly maintained through the turbulent material, as written above with regard to figure 2 where the direction of rotation of the drum is indicated. by an arrow. The volatile constituents expelled as a result of the heating pass from the enlarged portion 1 into the portion of the drum 1 which can be fitted with the air supply pipes 7, and they are burnt with the aid of the air admitted by the air. these pipes.The gases resulting from this combustion flow along the drum! up to a chimney and, during this passage, they constantly give up heat to the material.
Incidentally. a fan can be fitted between the drum and the chimney to create the desired draft in the drum which, in the example shown, affects sensi-
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easily the shape of a rotary ouror. On leaving the enlarged portion IiMJ, the material can be subjected to indirect cooling by air which, for example, is passed through a helical tube and which can then be introduced.
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in pipes' 1 when it was preheated. It will be noted that said pipes 1 must be placed at such a distance from the widened portion that the
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material contained in said portion is not likely to ignite and burn with the air introduced.
The cooling can for example take place in a combined cooler arec 9nvoppe 6g although this cooler can also be mounted directly on the drum 1. @ The quantity of air supplied to the pipes 2 can be regulated in a known manner and these pipes can affect very diverse forms.
In the embodiment of FIG. 3, the drum 1 is provided with internal annular projections 8 which constitute barriers limiting
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a heating chamber 9 .9 the electrodes being introduced into this chamber through the cylindrical wall of the drum. As to other details, the construction and the mode of action of the apparatus may be the same as those previously described with reference to Figures 1 and 2.
The present apparatus can take many forms differing from those of FIGS. 1 to 3. For example, the heating zone can be constituted by a drum of short length in each of the ends of which is mounted at least one fixed electrode, kept in constant contact. with the load of material contained in the drum. This one may have a cross-section of cylindrical, polygonal or other shape; moreover, it can be rotary or be driven by an oscillating movement; it can be horizontal or inclined and it can also be established so as to discharge the material by tilting. Finally, the heating zone can take the form of a trough or chamber which re-
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owes a movement of laying, vibrating or other movement.
The preheating chamber can also be constructed in the manner just described.
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you. In the case of these embodiments of Pappa: The process is preferably carried out in a batch fashion on separate batches.