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PROCEDE ET INSTALLATION POUR LE CHAUFFAGE.DE COMBUSTIBLES ET.DE MATIERES
SIMILAIRES.
La présente invention est relative à un procédé pour le séchage, le chauffage;, la distillation, la distillation lente ou à basse température ou autre traitement thermique de matières en morceaux, en poussière ou bou- euses (schlamm) et cela par utilisation de véhicules ou supports de chaleur granuleux, qui sont mis en contact intime avec la matière à chauffer, en par- ticulier avec des combustibles, et sont maintenus en mouvement continuel par rapport à ceux-ci pour en être de nouveau séparés à la fin du traitement ther- mique, par utilisation des prqpriétés physiques différentes du véhicule de cha- leur et de la matière à traiter.
Pour certaines espèces de traitements thermiques, par exemple pour la distillation à basse température, il peut y avoir avantage à ce que le vé- hicule de chaleur chaud soit dès le début du traitement thermique du combusti- ble mélangé tellement intimement avec celui-ci que la chaleur lui soit cédée en très peu de tempso Toutefois, très souvent un traitement thermique de plus longue durée est plus économique ou absolument nécessaire, par exemple dans le cas de la gazéification des combustibleso
Selon l'invention, le véhicule de chaleur n'est pas conduit à cou- rant parallèle, c'est-à-dire de même sens, par rapport à la matière à chauffer, surtout parce qu'alors il s'établit rapidement un équilibre des températures,
mais le véhicule de chaleur est plutôt chauffé en au moins deux phases ou éta- ges et dans chaque étage le véhicule de chaleur chaud est d'abord conduit à la matière à traiter, maintenu continuellement en mouvement et en mélange et fi- nalement, à la fin de chaque étage, de nouveau séparé, par exemple par tamisa-- geo Le véhicule de chaleur chaud peut ainsi, par exemple, être ajouté d'abord au deuxième étage de chauffage d'un combustible, pour, après cession partielle de sa chaleur, être conduit au premier étage, dans lequel il porte le combus- tible à la température nécessaire à l'entrée dans le deuxième étage.
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Même pour la distillation à basse température, pareil procédé à deux étages est avantageux parce que, d'une part, il augmente l'économie de chaleur et que, d'autre part, il donne la possibilité de séparer le combusti- ble en plusieurs fractions par distillation et d'obtenir ainsi séparément dès leur formation différents produits de distillation lente. Il peut aussi être utile de prévoir plusieurs circuits différant par leur base de température au lieu de réunir toute la transmission de chaleur dans un circuit.
Par l'invention,on peut même,en cas d'emploi du véhicule de cha- leur granuleux et de combustibles allant de la forme granuleuse à la forme pulvérulente, obtenir une sorte d'effet de contre-courant, car en fait le vé- hicule de chaleur quitte le combustible ou autre matière à traiter en un point situé plus en arrière que le point d'introduction du véhicule de chaleur. On obtient donc également des avantages analogues à ceux qu'on obtient dans le cas du contre-courant. En particulier, on évite la formation de la températu- re mixte - relativement basse et inévitable autrement- au début à proximité de l'arrivée du combustible.
L'invention peut en principe être réalisée aussi bien dans des fours à cuve que dans des fours-tunnels ou à bande transporteuse et enfin dans des fours rotatifs de différents types.
En l'occurrence, une condition d'une importance essentielle pour l'invention est que la quantité ou le poids du véhicule de chaleur doit être un multiple de la quantité ou du poids de la matière à traiter. L'inven- tion concerne des installations qui se caractérisent par un travail d'éléva- tion particulièrement minime pour les importantes quantités et poids du véhi- cule de chaleur.
La figure 1 montre l'application d'une installation dans laquel- le la course du combustible et du véhicule de chaleur est pratiquement verti- cale.
La matière à traiter,par exemple du charbon, est amenée au four à cuve 2 à partir de la trémie 1. De la trémie 3 afflue du sable chaud, qui se mélange avec le charbon et forme des tas sur les plateaux 4. Les bras d'a- gitation 5 actionnés par l'arbre 6, assurent un mélange intime continuel et alternatif du charbon et du sable, de sorte que l'échange thermique est aus- si d'une intensité correspondante.
Le mélange arrive, par les ouvertures 6 des plateaux 4, peu à peu à l'extrémité inférieure du four à cuve dans la- quelle est placé un tamis 7. Tandis que le charbon est défourné par le con- duit central 8, le sable tombe à travers le tamis et arrive, en passant par la goulotte inclinée 9 et l'élévateur 10, dans la trémie 11 qui précède l'ap- pareil de chauffage ou réchauffeur 12, dans lequel le sable est de nouveau por- té à sa température maximum. Il arrive ensuite par la conduite 13 dans la tu- bulure de passage ou de transfert 14, où il se mélange avec le combustible déjà chauffé venant du four à cuve 2 et continue à chauffer ce dernier. Ceci se fait dans le four à cuve 15, qui, d'une manière générale, est construit comme le four 2 et est également pourvu de bras d'agitation 16.
Les gaz de distillation lente 3 s'échappent de la cuve 2 par la tubulure 17 et de la cu- ve 15 par la tubulure 18 et on peut continuer de les traiter séparément. Le combustible dégazé arrive par la sortie 19 sur la bande de refroidissement 20, tandis que le sable, qui ne s'est que partiellement refroidi, passe à travers le tamis 21 pour être transporté à la trémie 3 en passant par la con- duite 22 et l'élévateur 23. Ceci achève le circuit du sable. Le sable chauffé à haute température n'arrive donc pas dans l'échangeur de chaleur avec le charbon qui d'abord n'est pas encore chauffé; au contraire, il est conduit d'abord à la deuxième partie de l'installation, c'est-à-dire à la cuve 15 et , ensuite à la première partie (cuve 2).
Ceci peut également se faire à l'aide d'un seul four à cuve, d'une manière analogue au cas du four connu Borsig-Geissen, comme cela est représenté à la figure 2.
Dans ce four, dont soit l'enveloppe, soit les constructions en formation intérieures tournent, le charbon arrive de la trémie 24, avec le sa- ble venant de la trémie 37, dans le four à cuve 25, qui est pourvu de con-
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structions ou formations intérieures semblables à des lames de persienne à la manière du four Geissen. Le sable et le charbon 9 quittent ensemble la cu- ve et le sable est retiré par la goulotte inclinée-tamis 27, après quoi il est ramené au réchauffeur de sable 32 en passant par la trémie 28, la condui- te d'élévation 29, la trémie 30 et la conduite 31.
Le sable chauffé arrive par la conduite 339 avec le charbon déjà préalablement chauffé., dans le four à tambour rotatif 34, où il porte le charbon à la température de distillation lente ou à la température de cokéfaction. Le charbon dégazé ou le coke est re- tiré en 38; le sable est séparé en passant à travers le tamis 35 pour arriver dans la trémie 39 et de là il est ramené à la trémie 37 par la conduite 36.
Avec une dépense de travail d'élévation beaucoup moindre pour le véhicule de chaleur à grain fin, on se tire d'affaire lorsque, selon la figure 3, on emploie un four avec un couloir ou goulotte à secousses qui s'é- tend suivant une direction pratiquement horizontale. Le charbon est chargé en 40 et arrive sur un transporteur 42 à mouvement de va-et-vient, actionné par exemple par une manivelle 41, et cela avec le sable déjà partiellement refroi- di. Au milieu du transporteur, le sable est retiré en 43 et arrive au réchauf- feur de sable non représenté dans cet exemple. Le sable chaud est chargé en 45 et arrive de nouveau sur le transporteur 42 pour chauffer le charbon défi- nitivement jusqu'à la température de distillation lente ou de cokéfaction.
Le sable encore chaud est séparé par tamisage en 46 et arrive à l'entrée 40, tandis que le coke de distillation lente ou le coke proprement dit est dé- fourné en 47. Par l'enveloppe 48, la totalité du dispositif de distillation lente est réuni dans une chambre.
La sortie du gaz de distillation lente se fait par la tubulure 49.
Au lieu du couloir à secousses 42, on peut aussi employer un transporteur à éléments en acier ou une bande transporteuse en acier. On peut aussi constituer le transporteur de deux parties, la deuxième partie, servant par exemple à la distillation principale, ne devant pas se trouver absolument dans le prolongement de la première partie mais pouvant plutôt être placée au-dessous de la partie réservée à la distillation lente préalable et alors, de préférence, suivant une direction opposée.
La figure 4 en montre un exemple. Dans ce cas, c'est le sable au lieu du charbon qui est conduit d'une traite à travers deux étages de distil- lation lente, tandis que le charbon est chargé au milieu entre les deux éta- ges. Le charbon frais arrive en 60 sur le couloir à secousses 61, tandis que le sable partiellement refroidi est chargé par la tubulure 62. Sur le trans- porteur 61, il se produit donc un début de distillation lente, et à son ex- trémité le sable est retiré à travers le tamis 63 et conduit au réchauffeur de sable, tandis que le charbon ayant subi un début de chauffage est élevé par- le transporteur vertical 64 et est chargé sur le transporteur 66 en passant par la goulotte inclinée 65.
Sur ce transporteur 66, le charbon est mélangé avec le sable chaud venant directement du réchauffeur de sable, de sorte qu'il est dégazé à un haut degré. En 67, le coke quitte l'espace de distilla- tion lente, tandis que le sable continue d'avancer sur le transporteur 61 de la manière déjà décrite. Comme, pour l'échange de chaleur, la quantité de sa- ble doit être un multiple de la quantité de charbon, l'exemple décrit présen- te l'avantage d'un travail d'élévation particulièrement minime, de sorte que la force motrice nécessaire à l'installation est remarquablement réduite.
L'exemple de réalisation selon la figure 5 a aussi cet avantage.
Dans ce cas, un tambour double se composant des tambours 71 et 72 tourne dans l'espace de distillation lente 70. Les deux tambours sont mu- nis de constructions ou formations intérieures 73 et 74 semblables à un pas de vis, dont les directions de transport sont opposées. De préférence, le tambour intérieur 72 est réalisé de manière à pouvoir être retiré du tambour extérieur, de manière que les deux tambours puissent, au besoin, être exami- nés et réparés.
Le charbon est chargé par la goulotte inclinée 75 et arrive donc dans le tambour intérieur 72. Le sable entre par des appareils ou dispositifs
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élévatoires qui doivent encore.être décrits et par le tuyau 83 dans ce tam-. bour et réchauffe le combustible. Par les constructions intérieures 74, le sable et le charbon sont transportés à l'extrémité de défournement 77 du tam- bour intérieur. Là le mélange arrive sur le tamis 78 et le charbon arrive dans le tambour extérieur 71, tandis que le sable est retiré et envoyé vers le réchauffeur. Le sable chaud s'écoule par le tuyau 79 dans le tambour ex- térieur 71, de sorte que le charbon est maintenant amené à la pleine tempé- rature de distillation lente.
A la fin du dégazage, le mélange arrive sur le tamis 80 placé à la périphérie du tambour extérieur et le sable entre dans le creux 81 de l'enveloppe du tambour. Dans ce creux se trouvent des tôles directrices ou de guidage qui, lors de la rotation de l'enveloppe, condui- sent le sable dans des poches collectrices 82 tournant également, desquelles le sable est conduit ensuite par le tuyau 83 dans l'arrivée de charbon 75.
Le circuit de sable est ainsi fermé. Le coke dégazé arrive par la sortie 84 sur une bande de refroidissement ou à une autre utilisation.
Le gaz de distillation lente est retiré en 85.
L'exemple de réalisation selon la figure 5 présente non seule- ment des travaux d'élévation et des prestations de transport très minimes, mais il a en outre l'avantage d'un rendement thermique particulièrement fa- vorableo Les pertes de chaleur du tambour extérieur se font en grande par- tie au profit du tambour intérieur et la totalité du dispositif de distilla- tion lente est concentrée sur un espace relativement petit, de sorte que la surface de rayonnement est réduite.
Bien que les exemples de réalisation ne représentent que des installations à deux étages ou phases, on peut aussi prévoir plusieurs éta- ges.
A chaque étage, on peut choisir à volonté les quantités de sa- ble et les températures du sable; par exemple, à l'étage de chauffage préa- lable, du sable fortement chauffé peut être ajouté en un point quelconque; une quantité correspondante est de nouveau dérivée du circuit en un point convenable. On peut aussi retirer avant le chargement du sable chauffé sup- plémentaire une quantité correspondante de sable déjà refroidi. Au lieu du sable, on peut employer d'autres véhicules de chaleur. Des chauffages intermédiaires et des refroidissements intermédiaires du sable sont égale- ment réalisables.
Pour la mise en oeuvre du procédé, les fours qui conviennent surtout sont ceux dans lesquels, soit par rotation du four même, soit par des constructions ou formations intérieures, un mélange intime continu du véhicule de chaleur et de la matière à chauffer est obtenu.
L'invention peut être employée, outre pour la distillation lente et la cokéfaction, également pour le refroidissement de matières en morceaux ou pulvérulentes de toute espèce.
Par exemple, l'invention peut être employée aussi pour la pré- paration (grillage) de minerais.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour le chauffage de matières, en particulier des combustibles, à l'aide de véhicules de chaleur à grain fin caractérisé en ce que le véhicule de chaleur à grain fin est amené successivement à la ma- tière à chauffer à deux ou plusieurs étages de température séparés et en ce qu'à la fin ou extrémité de chaque étage il est effectué une séparation du véhicule de chaleur d'avec la matière.
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PROCESS AND INSTALLATION FOR HEATING.FUELS AND MATERIALS
SIMILAR.
The present invention relates to a process for drying, heating;, distillation, slow or low temperature distillation or other heat treatment of lumpy, dusty or muddy materials (slammer) and this by the use of vehicles or granular heat carriers, which are brought into intimate contact with the material to be heated, in particular with fuels, and are kept in continual movement relative to them to be separated again at the end of the treatment ther - medicine, by using the different physical properties of the heat vehicle and the material to be treated.
For certain types of heat treatment, for example for low temperature distillation, it may be advantageous if the hot heat vehicle is at the start of the heat treatment of the fuel mixed so intimately therewith that heat is transferred to it in a very short time. However, very often a longer heat treatment is more economical or absolutely necessary, for example in the case of gasification of fuels.
According to the invention, the heat vehicle is not conducted in a parallel current, that is to say in the same direction, with respect to the material to be heated, above all because then there is rapidly established a temperature equilibrium,
but rather the heat vehicle is heated in at least two phases or stages and in each stage the hot heat vehicle is first led to the material to be treated, kept continuously in motion and mixing and finally to the end of each stage, separated again, for example by sieving The hot heat carrier can thus, for example, be added first to the second heating stage of a fuel, for, after partial release of its heat, be taken to the first stage, where it brings the fuel to the temperature required for entry into the second stage.
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Even for low temperature distillation, such a two-stage process is advantageous because, on the one hand, it increases the heat saving and, on the other hand, it gives the possibility of separating the fuel into several. fractions by distillation and thus obtain separately from their formation different slow-distillation products. It can also be useful to provide several circuits differing in their temperature base instead of bringing together all the heat transmission in one circuit.
By the invention, it is even possible, if the vehicle of granular heat and fuels ranging from the granular to the pulverulent form are used, to obtain a kind of countercurrent effect, because in fact the vee - heat hicle leaves the fuel or other material to be treated at a point further back than the point of introduction of the heat vehicle. Advantages similar to those obtained in the case of the counter-current are therefore also obtained. In particular, the formation of the mixed temperature - relatively low and otherwise inevitable - at the start near the fuel inlet is avoided.
The invention can in principle be carried out in shaft furnaces as well as in tunnel or conveyor belt furnaces and finally in rotary furnaces of various types.
In this case, a condition of essential importance for the invention is that the quantity or the weight of the heat vehicle must be a multiple of the quantity or the weight of the material to be treated. The invention relates to installations which are characterized by a particularly minimal lifting work for the large quantities and weight of the heat vehicle.
Figure 1 shows the application of an installation in which the stroke of the fuel and of the heat vehicle is practically vertical.
The material to be treated, for example charcoal, is brought to the shaft furnace 2 from the hopper 1. From the hopper 3 hot sand flows, which mixes with the charcoal and forms piles on the trays 4. The arms Stirring 5 actuated by the shaft 6, ensure a continuous and alternating intimate mixing of coal and sand, so that the heat exchange is also of a corresponding intensity.
The mixture arrives, through the openings 6 of the trays 4, little by little at the lower end of the shaft furnace in which is placed a sieve 7. While the charcoal is discharged through the central duct 8, the sand falls through the sieve and arrives, passing through the inclined chute 9 and the elevator 10, into the hopper 11 which precedes the heater or reheater 12, in which the sand is again brought to its maximum temperature. It then arrives via line 13 in the passage or transfer tube 14, where it mixes with the already heated fuel coming from the shaft furnace 2 and continues to heat the latter. This is done in the shaft furnace 15, which generally is constructed like the furnace 2 and is also provided with stirring arms 16.
Slow distillation gases 3 escape from vessel 2 through tubing 17 and from vessel 15 through tubing 18 and can continue to be treated separately. The degassed fuel arrives through the outlet 19 on the cooling belt 20, while the sand, which has only partially cooled, passes through the sieve 21 to be transported to the hopper 3 via the line 22. and elevator 23. This completes the sand circuit. The sand heated to high temperature therefore does not reach the heat exchanger with the coal, which first of all is not yet heated; on the contrary, it is led first to the second part of the installation, that is to say to the tank 15 and, then to the first part (tank 2).
This can also be done using a single shaft furnace, in a manner analogous to the case of the known Borsig-Geissen furnace, as shown in FIG. 2.
In this furnace, of which either the casing or the interior formation constructions rotate, the coal arrives from the hopper 24, with the sand coming from the hopper 37, into the shaft furnace 25, which is provided with con-
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interior structures or formations similar to louver blades in the manner of the Geissen oven. The sand and the coal 9 together leave the tank and the sand is withdrawn through the inclined screen chute 27, after which it is returned to the sand heater 32 through the hopper 28, the elevation line 29 , the hopper 30 and the pipe 31.
The heated sand arrives via line 339 with the coal already heated beforehand, into the rotary drum furnace 34, where it brings the coal to the slow distillation temperature or to the coking temperature. The degassed coal or coke is removed at 38; the sand is separated by passing through the screen 35 to arrive in the hopper 39 and from there it is returned to the hopper 37 through the line 36.
With a much lower elevation labor expenditure for the fine-grained heat vehicle, one gets by when, according to figure 3, an oven is employed with a shaking passage or chute which extends along a practically horizontal direction. The coal is loaded at 40 and arrives on a reciprocating conveyor 42, actuated for example by a crank 41, and this with the sand already partially cooled. In the middle of the conveyor, the sand is withdrawn at 43 and arrives at the sand heater not shown in this example. The hot sand is charged at 45 and arrives again on conveyor 42 to heat the coal definitively to the temperature of slow distillation or coking.
The still hot sand is separated by sieving at 46 and arrives at inlet 40, while the slow distillation coke or the coke itself is discharged at 47. Through the casing 48, the entire slow distillation device is gathered in a room.
The exit of the slow distillation gas is via the pipe 49.
Instead of the shaking lane 42, a steel element conveyor or a steel conveyor belt can also be employed. One can also constitute the conveyor of two parts, the second part, being used for example for the main distillation, not having to be absolutely in the extension of the first part but being able rather to be placed below the part reserved for the distillation. slow beforehand and then, preferably, in an opposite direction.
Figure 4 shows an example. In this case, it is the sand instead of the coal which is led in one milking through two stages of slow distillation, while the coal is charged in the middle between the two stages. The fresh coal arrives at 60 on the shaking corridor 61, while the partially cooled sand is charged through the pipe 62. On the conveyor 61, therefore, there is a start of slow distillation, and at its end the Sand is withdrawn through screen 63 and led to sand heater, while coal which has undergone heating is lifted by vertical conveyor 64 and is loaded onto conveyor 66 through inclined chute 65.
On this conveyor 66, the coal is mixed with the hot sand coming directly from the sand heater, so that it is degassed to a high degree. At 67, the coke leaves the slow distillation space, while the sand continues to advance on conveyor 61 in the manner already described. As, for the heat exchange, the quantity of sand must be a multiple of the quantity of charcoal, the example described has the advantage of a particularly minimal lifting work, so that the force motor required for installation is remarkably reduced.
The exemplary embodiment according to FIG. 5 also has this advantage.
In this case, a double drum consisting of the drums 71 and 72 rotates in the slow distillation space 70. The two drums are provided with internal constructions or formations 73 and 74 similar to a screw thread, the directions of which are threaded. transport are opposed. Preferably, the inner drum 72 is designed so that it can be removed from the outer drum, so that both drums can be examined and repaired if necessary.
The coal is loaded through the inclined chute 75 and therefore arrives in the inner drum 72. The sand enters through apparatus or devices.
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which must still be described and by the pipe 83 in this tam-. boils and heats the fuel. Through the interior constructions 74, sand and coal are transported to the discharge end 77 of the interior drum. There the mixture arrives on the screen 78 and the charcoal arrives in the outer drum 71, while the sand is removed and sent to the heater. The hot sand flows through pipe 79 into the outer drum 71, so that the coal is now brought to the full slow distillation temperature.
At the end of the degassing, the mixture arrives on the screen 80 placed at the periphery of the outer drum and the sand enters the hollow 81 of the casing of the drum. In this hollow there are guide or guide plates which, during the rotation of the casing, lead the sand into collecting pockets 82 which also rotate, from which the sand is then led through the pipe 83 into the inlet of the casing. coal 75.
The sand circuit is thus closed. The degassed coke arrives through outlet 84 to a cooling belt or other use.
The slow distillation gas is withdrawn at 85.
The example of embodiment according to FIG. 5 not only presents very minimal lifting work and transport services, but it also has the advantage of a particularly favorable thermal efficiency. The heat losses of the drum largely for the benefit of the inner drum, and the entire slow distillation device is concentrated in a relatively small space, so that the radiating area is reduced.
Although the exemplary embodiments only represent two-stage or phase installations, it is also possible to provide several stages.
On each floor, you can choose the quantities of sand and the temperatures of the sand at will; for example, at the pre-heating stage, strongly heated sand can be added at any point; a corresponding quantity is again derived from the circuit at a suitable point. A corresponding quantity of already cooled sand can also be removed before loading the additional heated sand. Instead of sand, other heat vehicles can be used. Intermediate heating and intermediate cooling of the sand are also possible.
For carrying out the process, the furnaces which are especially suitable are those in which, either by rotating the furnace itself, or by internal constructions or formations, a continuous intimate mixture of the heat vehicle and the material to be heated is obtained.
The invention can be used, in addition to slow distillation and coking, also for the cooling of lumpy or pulverulent materials of any kind.
For example, the invention can also be used for the preparation (roasting) of ores.
CLAIMS.
1. A method for heating materials, in particular fuels, using fine-grained heat vehicles characterized in that the fine-grained heat carrier is successively fed to the material to be heated in two or more separate temperature stages and in that at the end or end of each stage there is a separation of the heat vehicle from the material.