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PROCEDE D'AMELIORATION DES AGGLOMERES A BASE DE CHARBON ET DE BRAI, ET COMBUSTIBLE
EN RESULTANT..
L'invention a pour objet un appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de traitement des agglomérés de charbon et de brai du brevet prin- cipal suivant lequel les agglomérés sont soumis à trois stades successifs prin- cipaux de traitement, à savoir a) une oxydation rapide provoquant une élé- vation de température inférieure à la température de distillation; b) une oxy- dation ménagée freinant l'élévation de température; c) un refroidissement en atmosphère neutre jusqu'à une température supérieure à 100 ,
Pour mieux faire comprendre les caractéristiques que doit présen- ter l'appareillage suivant l'invention, on a représenté (dans le cas parti- culier de boulets de charbon maigre agglomérés au brai de houille), à la fig.
1 la courbe de la loi de variations de température de la surface des boulets, et à la fige 2, les courbes de variations de la température et de la teneur en oxygène des gaz envoyés à travers la masse d'agglomérés, au cours des trois phases du procédé Ces courbes sont établies en fonction du temps des opéra- tions.
Comme on le voit sur ces courbes, la première phase d'oxydation rapide, au cours de laquelle la température des boulets (courbe A1) passe de la température ambiante (15 ) à la température de 2500 (température inférieu- re à celle de distillation du charbon), est obtenue par l'insufflation à tra- vers la masse, de gaz dont la teneur en oxygène (courbe CI) est réglée à 10 % et dont la température (courbe B1) croit progressivement pendant deux heures environ de 200 à 240 .
La deuxième phase d'oxydation ménagée a pour effet de faire pas- ser la température des boulets jusqu'à une température de 330 , (courbe A2) supérieure à la température de la première phase, mais inférieure également
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à la température de distillation, et de les maintenir un certain temps à cette température. Ce résultat est obtenu en réduisant la teneur en oxygène des gaz insufflés de 10 % à 7 % (courbe C2), la température de ces gaz étant pendant la première partie de cette oxydation ménagée, portée progressivement jusqu'à une température légèrement inférieure à la température des boulets, par exemple 320 , et maintenue ensuite constante (courbe B2).
Pour la troisième phase de refroidissement en atmosphère neutre (jusqu'à 100 dans l'exemple considéré, voir courbe A3), la teneur en oxygène des gaz insufflés est ramenée aux environs de 1 %, (courbe C3), la température de ces gaz étant au débit voisine de 200 pour descendre progressivement jusqu'à 50 environ en fin d'opération.
La quatrième phase du procédé (refroidissement à l'air en couche mince) réalisée en dehors de l'appareillage suivant la présente Invention,
Cet appareillage est donc caractérisé tout d'abord en ce que les produits sont traités en continu dans un four comportant trois sections I - II - III, disposées à la suite les unes des autres, dans chacune desquelles se déroule l'une des phases qui viennent d'être décrites et à travers lesquel- les cheminent les produits. Les conditions de température et de teneur en exy- gène du gaz insufflé doivent donc varier dans la longueur du four, conformément aux courbes de la fig. 2, c'est-à-dire que l'abscisse de ces courbes peut être considérée comme représentant aussi bien la longueur du four que le temps des opérations.
En conséquence, la vitesse de déplacement des agglomérés dans le four est déterminée en fonction de la longueur de celui-ci pour assurer les temps de traitement définis plus haut. Tout le long du four sont disposés de place en place des orifices respectivement d'admission et d'échappement des gaz traversant la masse à traiter transversalement à son sens de déplacement.
Les gaz de traitement sont constitués principalement par les gaz de combustion d'un foyer dont la teneur en oxygène et la température sont ré- glées dans les différentes parties du fourà la valeur déterminée conformé- ment au schéma de la fige 2, par adjonction d'air frais, introduction dans une section des gaz de sortie d'une autre section, avec refroidissement éven- tuel de ces gaz dans un réfrigérateur approprié.
Pour uniformiser autant que possible dans chaque section du four.. la température de la masse des boulets en traitementil a été reconnu avan- tageux d'augmenter la quantité de gaz circulant à travers cette masse. A cet effet on peut dans chaque section, augmenter la quantité de gaz circulant du carneau d'admission au carneau de sortie, d'une certaine quantité de gaz re- cyclés directement sur eux-mêmes. Cette disposition offre en outre une possi- bilité supplémentaire de réglage de la température de ces gaz.
On décrira en se référant au dessin annexé, une réalisation par- ticulière du cycle de circulation des gaz assurant leur distribution dans des conditions particulièrement avantageuses du point de vue de la réutilisation des calories produites par le traitement,et des facilités de réglage.
Sur ce dessin ;
La fig. 3 est un plan schématique de l'ensemble de l'installation où, pour la commodité de la représentation, les moyens de recyclage n'ont pas été représentés.
La fig. 4 est une coupe longitudinale partielle du four tunnel;
La fig. 5 est une coupe transversale par V-V figso 3 et 4.
L'appareillage représenté schématiquement figo 3 comporte essen- tiellement un four tunnel 1 dans lequel les agglomérés à traiter se déplacent dans le sens de la flèche de la manière qui sera- décrite plus loin, et dont la longueur est déterminée en fonction de la vitesse d'avancement, de manière que les agglomérés entrant vers la gauche sortent vers la droite, lorsque la troisième phase du traitement ci-dessus rappelé est terminée.
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Ce four ne présente à l'intérieur aucune solution de continuité.,
Les trois sections I - II - III, sont néanmoins délimitées par l'emplacement des tuyauteries 2 et 3 introduisant dans le four d'une part-de l'air frais, d'autre part les gaz de combustion d'un foyer, dans les conditions qui vont être décrites. Ces conduits communiquent avec deux carneaux'de distribution
4 et 5 s'étendant dans toute la. longueur du four et disposés comme on le voit plus particulièrement fige 5,de manière qu'ils forment bloc avec lui en sim- plifiant ainsi le dispositif de recyclage que l'on décrira plus loin., Sur le dessin (fig. 3), on a fait figurer en traits pleins les trongons du carneau servant à l'alimentation d'une section, et en traits interrompus les tronçons formant conduits d'évacuation.
On observera également que le conduit 4 est dis- continu, sa partie aval 4' ne communiquant pas avec la partie amont 4.
De place en place des dérivations d'admission 6a - 6b - 6c (en traits pleins) et d' évacuation 7a - 7b - 7c (en traits interrompus) raccordent ces deux carneaux 4 et 5 en passant à travers le four, c'est-à-dire à travers la masse des agglomérés en traitement,de la manière qui sera décrite plus complètement en référence à la figa 5; c'est uniquement pour la-commodité de la représentation schématique de la fig. 3,que les conduits 4 et 5 ont été représentés à une certaine distance des parois du four et que les dérivations 6a - 6b - 6c et 7a - 7b - 7c sont disposées horizontalement et non verticale-- ment comme on-.le verra fig. 5.
Le circuit d'alimentation du four comporte en outre les éléments suivants : la masse des gaz servant au traitement des agglomérés est consti- tuée par les gaz de combustion d'un foyer 8 dont la teneur en oxygène est ré- glée à la valeur voulueCes gaz de combustion débouchent directement dans une chambre de mélange 9 d'où. partent les trois conduits suivants : un conduit 2 directement raccordé à la partie du carneau 4 desservant les éléments I et II du four; un conduit 10 raccordé à l'élément 4' du carneau 4, un conduit 11 relié à l'autre extrémité du carneau 4 en amont de l'élément 1.
L'installation comporte enfin un troisième conduit 12-1 2' s'é- tendant dans toute la longueur de l'installation mais sans contact avec le four. Ce conduit est également raccordé sur le carneau 4 et ramène une par- tie des gaz provenant de l'extrémité amont de celui-ci,en 5a à l'extrémité aval du carneau 5, c'est-à-dire du côté de la sortie du four;, Sur ce conduit 12-12' est disposé un échangeur de chaleur schématisé en 13, destiné à re- froidir les gaz ramenés de l'extrémité gauche du conduit 4 à l'extrémité droi- te du conduit 5.
Le circuit qui vient d'être décrit comporte évidemment des venti- lateurs de circulation et des vannes de réglage de type quelconque Il est complété par une tubulure d'évacuation réglable à l'atmosphère en lla, d'un débit correspondant à celui des entrées de gaz et d'air en 8 et en 3.
L'installation qui vient d'être décrite permet la mise en oeuvre des divers stades du procédé rappelé ci-dessus, dans les conditions suivantes s
Dans la section I du four où s'effectue la première phase du trai- tement,on a vu que les gaz traversant la masse d'agglomérés doivent avoir une température plus faible que dans la section II et allant constamment en diminuant de la partie droite à la partie gauche (courbe B1 fig. 2) et une teneur en oxygène plus grande que dans cette section (courbe C1 fig. 2).
A cet effet les dérivations d'admission 6a de cette section I du four sont prises sur la conduite 5, alimentée comme on va le voir en gaz chauds par les dérivations de sortie 7b de la section II; Le refroidissement de ces gaz, de la partie amont vers la partie aval, résultera d'autre part de l'échan- ge de chaleur avec les agglomérés qui y pénètrent à la température ambiante L'enrichissement de la teneur en oxygène par rapport à celle des gaz sortant de II, résulte d'autre part de la rentrée d'air atmosphérique 3.
Dans la section II, les dérivations sont inversées par rapport à la section I, c'est-à-dire que les gaz circulent du carneau 4 vers le car-
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neau 5. Or les gaz alimentant ce carneau 4 sont des gaz chauds provenant du foyer 8 après avoir été mélangés dans la chambre 9 avec une certaine quan- tité de gaz plus froids provenant de la section III par le conduit 10 et une certaine quantité de gaz chauds provenant de la section I par le conduit 11; les proportions de ces trois gaz sont déterminées pour obtenir la température désirée définie par la courbe A2 (fig. 1)La teneur en oxygène de ce mélange de gaz est ajoutée à la valeur voulue (C2 fige 2) par réglage de la richesse des gaz de combustion du foyer 8.
Dans la section III, les dérivations sont de même sens que dans la section I, c'est-à-dire que les gaz circulent à nouveau du carneau 5 vers le carneau 4., la conduite 5 étant alimentée en 5a par le tube 12' sortant du réfrigérant 13.Ces gaz sont des gaz froids qui se réchauffent progressi- vement de la droite vers la gauche (courbe B3 fige 2) par échange avec les agglom@ sous l'influence du recyclage. La teneur en oxygène de ces gaz doit être très faible (courbe C3 fig. 2) de manière qu'ils se comportent comme un gaz neutre à la température où les agglomérés se trouvent portés. Or tel est le cas pour ces gaz de sortie de la zone d'oxydation I du four, pénétrant en 5a.
On voit donc que le cycle de distribution qui vient d'être décrit permet très simplement d'assurer les conditions exigées par la technique du procédé. Bien entendu des vannes de réglage seront disposées sur les diffé- rents conduits raccordés aux carneaux principaux 4 et 5, pour régler à la va- leur voulue dans les différentes zones du four, la température et la richesse en oxygène des gaz de circulation.
Les figs. 4 et 5 montrent une réalisation pratique du four et no- tamment l'aménagement des dérivations 6 et 7 assurant la circulation des gaz (et leur recyclage) dans la masse d'agglomérés, ainsi que le mode de déplace- ment de ceux-ci.
La masse 14 des agglomérés ou boulets à traiter est disposée dans une série de wagonnets dont les parois latérales 15 sont pleines et épousent la section du four la Elle repose sur un fond perforé 16 permettant le libre passage des gaz et reposant lui-même sur le châssis ou sole 17 du wagonnet réalisé par exemple en béton réfractaire, par l'intermédiaire des montants 18 permettant eux aussi le libre passage des gaz. Cette sole est elle-même soutenue par un train de roulement 19 de type quelconque.
Des dispositions sont prises pour assurer l'étanchéité des parois latérales 15 et de la sole 17 avec les parois correspondantes du four 1. Cet- te étanchéité est assurée dans le sens transversal par des joints de sable 20 et accessoirement par une pénétration de la sole réfractaire 17 dans la partie correspondante de la paroi du four.
L'étanchéité longitudinale entre wagonnets est assurée par le contact des plats dressés 20a ceinturant ces wagonnets.
Le déplacement des wagonnets dans le four peut se faire simple- ment par poussée; le contact des divers wagonnets entre eux étant assuré par la poussée elle-mène.
Dans les parois 1 du four, sont disposés de place en place des orifices 21 dans lesquels sont engagés les conduits 6a - 6b,- 6c raccordés au carneau 4 ou 5 suivant la section considérée, comme il a été décrit plus haute
Les parois latérales du four 1 sont doubles, c'est-à-dire réser- vent un espace constituant le carneau 4 ou 5 d'alimentation générale du four.
Ce four est fermé à la partie supérieure par une paroi 22 perforée en 23 et permettant le passage des gaz sortant de la masse d'agglomérés vers une chambre longitudinale 24 dans laquelle sont disposées de place en place les dérivations de sortie 7a - 7b - 7c.
Dans la description théorique qui précède, la circulation se fait simplement de la conduite 4 à la conduite 5 ou inversement; cette circulation
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est assurée par un ventilateur réglable 25 aspirant dans le carneau 4 par le conduit 26, et refoulant dans le carneau 5 à travers la masse des boulets et les c onduit s 7b et 27.
Comme indiqué précédemment, il est avantageux dans la pratique d'augmenter le volume gazeux passant dans chaque section à travers les bou- lets, par rapport à celui résultant du seul débit des carneaux 4 et 5, et d' approprier ce volume aux conditions de travail des différentes sections.
A cet effet, un conduit 28 permet de ramener au contact des agglo- mérés une partie des gaz les ayant déjà traversés, et les débits respectifs et totaux des conduits 28 et 26 sont ajustés à la valeur voulue par exemple au moyen des vannes schématisées en 29 et 30.
REVENDICATIONS.
1. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé de traitement des agglomérés de charbon et de brai suivant le brevet principal et dans le- quel ces agglomérés sont soumis : a) à une oxydation rapide provoquant une élévation de température inférieure à la température de distillation ; à une oxydation ménagée freinant l'élévation de température; c) à un refroidis- sement en atmosphère neutre jusqu'à une température supérieure à 100 , carac- térisé en ce qu'il comporte un four tunnel dans lequel circulent les agglomé- rés à traiter et qui comporte des orifices de circulations de gaz dans la mas- se d'agglomérés, transversalement au sens d'avancement de celle-ci, ce four étant divisé en plusieurs sections alimentées chacune par un gaz de nature ou de température différente.