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La présente invention est relative à la pyrolyse et à la com- bustion de matières combustibles, tels que les schistes ou charbons. Il est connu d'exécuter une telle pyrolyse dans une cornue, qui a été placée dans une chambre de combustion,dans laquelle les résidus de la pyrolyse sont brûlés et dans laquelle la chaleur des gaz provenant de cette combustion est transférée à la cornue de pyrolyse.
Le four peut éventuellement être agencé, de manière à permettre le chauffage d'eau ou de vapeur en circula- tiono
Pour exécuter la pyrolyse, la cornue doit recevoir une certaine quantité de chaleur, ce qui se fait principalement par rayonnement, notam- ment par rayonnement au moyen de gaz, et par convection. La quantité de chaleur transférée, de cette manière, par unité de temps à la cornue dépend de la vitesse de passage de la matière, ainsi que des dimensions et du pou- voir calorifique des résidus de pyrolyse émanant de la cornue et de la quan- tité d'air de combustion introduit. Des combustibles différents peuvent produire, lors de la pyrolyse, des quantités très différentes de composés volatils et les résidus de pyrolyse peuvent présenter des teneurs très va- riables en matières combustibles.
Ainsi, la pyrolyse de schiste peut donner des résidus (coke de schiste), dont les pouvoirs calorifiques sont compris entre 200 et 1500 kcal/kg.
Dans un four à cuve du type mentionné, si le débit de passage dans le four et les dimensions particulaires du combustible sont déterminées, un certain pouvoir calorifique critique des résidus de pyrolyse est nécessaire pour obtenir une pyrolyse satisfaisante. Si le pouvoir calorifique en question est trop faible, la production de chaleur dans le four de combustion est également trop faible et une quantité insuffisante de chaleur est transférée à la cornue. La pyrolyse est, dès lors. incomplète. Conformément à la présente invention. cette difficulté est évitée par introduction d'une -quantité supplémentaire de combustible dans la zone de combustion, par exemple par soufflage d'un gaz combustible dans cette zone.
Lorsqu'on brûle des résidus de pyrolyse présentant un pouvoir calorifique très faible, une température suffisamment élevée pour obtenir une combustion satisfaisante ne peut pas être atteinte sans addition d'une quantité supplémentaire d'une matière combustible. Si, dans ces cas, la combustion de coke est combinée avec la combustion d'un gaz ou autre combustible supplémentaire, la température de la couche de coke sera élevée, à tel point que la vitesse de combustion sera augmentée et qu'un transfert suffisant de chaleur à la cornue sera obtenu.
Même lorsqu'un coke de schiste d'un pouvoir calorifique élevé est produit, une combustion avec une quantité supplémentaire de combustible. conformément à la présente invention, est des plus souhaitable. En fait. il s'est avéré possible, par ce moyen, d'augmenter dans une mesure considérable la production par cornue et four de combustion.
Le point de fusion des constituants de la cendre de maintes matières combustibles est tellement faible que les grains de coke risquent de s'agglomérer. Dans ces cas, il convient souvent de refroidir la couche de combustible, par exemple, à l'aide d'un système de tuyauterie, dans lequel on fait circuler de l'eau ou de la vapeur. Cependant, dans ce cas, il est difficile d'obtenir une combustion complète du coke, en particulier lorsque ce dernier est riche en cendres. Tel est ordinairement le cas avec le coke de schiste.
L'invention se caractérise, dès lors, par la combinaison d'une alimentation en combustible supplémentaire avec un refroidissement, cette combinaisonoffrant des possibilités de réglage supplémentaires et permettant, au surplus, de conduite la pyrolyse et la combustion dans n'importe quelle direction désirée.
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Le combustible additionnel, que l'on emploie dans le procédé suivant la présente Invention, peut être de types divers. La manière la plus simple consiste, toutefois, à ajouter le combustible sous forme d'un gaz combustible, Ce gaz combustible peut être de n'importe quel type et peut être d'origine extérieure ou peut provenir, en totalité ou en partie, de la pyrolyse. Ainsi, les gaz résiduaires de la pyrolyse peuvent être utilisés comme combustible additionnel. après condensation des composants fluides contenus dans ces gaz et éventuellement aussi après élimination de certains autres constituants de valeur.
Grâce à l'addition d'une quantité supplémentaire de matière combustible, conformément à la présente invention. le procédé de pyrolyse et de combustion couvre ses propres besoins en chaleur. ce qui présente évidemment une importance considérable.
L'amenée du combustible supplémentaire peut se faire de nombreuses manières différentes; ainsi, ce combustible peut être Introduit dans le four avec l'air de combustion. En ce qui concerne les agencements nécessaires pour l'alimentation en combustible supplémentaire du four, il faut tenir compte non seulement de la construction du four, par exemple de la position des éventuels tubes de refroidissement, mais également du pouvoir calorifique du coke. Si cette valeur doit être plus élevée que la valeur critique susmentionnée. il n'est pas nécessaire d'amener le combustible supplémentaire dans la couche de combustible proprement dite, mais l'amenée du combustible supplémentaire peut alors avantageusement se faire juste au-dessus de la surface supérieure de la couche 'de combustible.
Pour obtenir la faculté de contrôle rapide que l'on vise à obtenir, le combustible supplémentaire doit être introduit directement dans la couche de combustible. même si les résidus de pyrolyse présentent un pouvoir calorifique élevé, Dans le cas où les résidus de pyrolyse présentent un pouvoir calorifique très faible. il convient toujours d'introduire au moins une partie substantielle du combustible supplémentaire dans la couche de combustible. de manière à faciliter la combustion dans cette couche. Dans ce cas, il est souhaitable de répartir le combustible supplémentaire aussi uniformément que possible dans la couche de coke en combustion, de façon à éviter une surchauffe locale et l'agglomération résultante des grains de coke.
Sur le dessin annexé au présent mémoire, on a représenté un appareil pour l'exécution de l'Invention. Cet appareil ne doit, toutefois. être considéré qu'à titre d'exemple et l'invention n'y est pas limitée.
Dans une chambre de combustion 1 est placée une cornue cylindrique 2, au centre de laquelle s'étend un tube 3 destiné à l'évacuation du gaz, l'extrémité ouverte de ce tube se terminant à courte distance de la partie inférieure de la cornue. Cette partie inférieure de la cornue est ouverte et est équipée d'un ajutage 4 pour y souffler de la vapeur. La partie supérieure de la cornue est également ouverte et le combustible est introduit à cet endroit, ce combustible. après avoir été pyrolysé dans la cornue, arrivant sous forme de coke dans la partie inférieure de la chambre de combustion.
La combustion a lieu dans cette partie inférieure. Les cendres provenant de la combustion sont évacuées par un agencement spécial 5 prévu à la base de la chambre de combustiono Un tuyau de refroidissement 6. dans lequel circule de l'eau ou de la vapeur d'eau, est placé dans la partie Inférieure de la chambre de combustion. Les gaz provenant de la combustion s'échappent par l'intervalle annulaire entourant la cornue et sont alors évacués par une tubulure de sortie 7 prévue à la partie supérieure de la chambre de combustion. Juste au-dessus de la surface supérieure de la couche de conbustible, une série de brûleurs 8 est prévue, ces brûleurs servant à l'introduction d'une quantité supplémentaire de combustible sous forme gazeuse.
Cette série de brûleurs est destinée à être utilisée, lorsque les résidus de la pyrolyse ont un pouvoir calorifique élevéo Dès lors. la couche de combustible ne reçoit pas de combustible supplémentaire, tandis que. d'un autre côté. la pyrolyse produit une quantité additionnelle de chaleur. Si
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les résidus de la pyrolyse présentent un faible pouvoir calorifique. le combustible supplémentaire doit être introduit dans la couche de combustible elle-même. Dans ce cas, l'addition de combustible supplémentaire peut se faire par des tuyaux 9 traversant la partie inférieure de la paroi de la chambre de combustion et/ou par un tuyau de distribution 10 aboutissant à l'intérieur de la couche de combustion,
REVENDICATIONS.
1. Procédé de pyrolyse et de combustion subséquente de matières contenant des produits organiques,, en particulier de schiste, dans lequel procédé, pour exécuter la pyrolyse, la matière est chauffée dans une chambre de pyrolyse par la combustion d'une couche de matière combustible constituée par le résidu de la pyrolyse, caractérisé en ce qu'on exécute la combustion des résidus de la pyrolyse en amenant à la couche de combustible, de préférence, à l'intérieur de celle-ci, un combustible supplémentaire, en plus des résidus, de même qu'un agent de refroidissement, de manière à faciliter un réglage rapide la température de combustion.
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The present invention relates to the pyrolysis and combustion of combustible materials, such as shale or coal. It is known to perform such a pyrolysis in a retort, which has been placed in a combustion chamber, in which the residues of pyrolysis are burned and in which the heat of the gases from this combustion is transferred to the pyrolysis retort. .
The oven can optionally be arranged so as to allow the heating of water or steam in circulation.
In order to perform pyrolysis, the retort must receive a certain amount of heat, which is done mainly by radiation, in particular by radiation by means of gas, and by convection. The amount of heat transferred in this way per unit time to the retort depends on the rate of passage of the material, as well as on the size and calorific value of the pyrolysis residues emanating from the retort and the quantity. quantity of combustion air introduced. Different fuels can produce very different amounts of volatile compounds during pyrolysis, and pyrolysis residues can have widely varying fuel contents.
Thus, the pyrolysis of shale can give residues (shale coke), the calorific values of which are between 200 and 1500 kcal / kg.
In a shaft furnace of the type mentioned, if the rate of passage through the furnace and the particle sizes of the fuel are determined, a certain critical calorific value of the pyrolysis residues is necessary to obtain satisfactory pyrolysis. If the calorific value in question is too low, the heat output in the combustion furnace is also too low and an insufficient amount of heat is transferred to the retort. Pyrolysis is, therefore. incomplete. In accordance with the present invention. this difficulty is avoided by introducing an additional quantity of fuel into the combustion zone, for example by blowing a combustible gas into this zone.
When burning pyrolysis residues having a very low calorific value, a temperature high enough to achieve satisfactory combustion cannot be achieved without the addition of an additional amount of a combustible material. If, in these cases, the combustion of coke is combined with the combustion of a gas or other additional fuel, the temperature of the coke layer will be high, so much so that the rate of combustion will be increased and sufficient transfer retort heat will be obtained.
Even when a high calorific value shale coke is produced, combustion with an additional amount of fuel. in accordance with the present invention is most desirable. In fact. it has been found possible, by this means, to considerably increase the output per retort and combustion furnace.
The melting point of the ash constituents of many combustible materials is so low that the coke grains may clump together. In these cases, it is often necessary to cool the fuel layer, for example, by means of a piping system, in which water or steam is circulated. However, in this case, it is difficult to achieve complete combustion of the coke, especially when the latter is rich in ash. This is usually the case with shale coke.
The invention is therefore characterized by the combination of an additional fuel supply with cooling, this combination offering additional adjustment possibilities and allowing, in addition, to conduct the pyrolysis and combustion in any desired direction. .
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The additional fuel, which is employed in the process according to the present invention, can be of various types. The simplest way is, however, to add the fuel in the form of a combustible gas. This combustible gas can be of any type and can be of external origin or can come, in whole or in part, from pyrolysis. Thus, the waste gases from pyrolysis can be used as additional fuel. after condensation of the fluid components contained in these gases and possibly also after elimination of certain other valuable components.
By adding an additional amount of combustible material in accordance with the present invention. the pyrolysis and combustion process covers its own heat requirements. which is obviously of considerable importance.
The supply of additional fuel can be done in many different ways; thus, this fuel can be introduced into the furnace with the combustion air. With regard to the arrangements necessary for the additional fuel supply to the furnace, account must be taken not only of the construction of the furnace, for example the position of any cooling tubes, but also of the calorific value of the coke. If this value should be higher than the aforementioned critical value. it is not necessary to supply the additional fuel into the actual fuel layer, but the supply of the additional fuel can then advantageously take place just above the upper surface of the fuel layer.
To achieve the desired rapid control capability, the additional fuel must be introduced directly into the fuel layer. even if the pyrolysis residues have a high calorific value, In the case where the pyrolysis residues have a very low calorific value. at least a substantial part of the additional fuel should always be introduced into the fuel layer. so as to facilitate combustion in this layer. In this case, it is desirable to distribute the additional fuel as evenly as possible in the layer of burning coke, so as to avoid local overheating and the resulting agglomeration of the coke grains.
In the drawing appended hereto, there is shown an apparatus for carrying out the invention. This device does, however. be considered only by way of example and the invention is not limited thereto.
In a combustion chamber 1 is placed a cylindrical retort 2, in the center of which extends a tube 3 intended for the evacuation of the gas, the open end of this tube terminating at a short distance from the lower part of the retort . This lower part of the retort is open and is equipped with a nozzle 4 for blowing steam therein. The upper part of the retort is also open and the fuel is introduced there, this fuel. after being pyrolyzed in the retort, arriving as coke in the lower part of the combustion chamber.
Combustion takes place in this lower part. The ashes from the combustion are evacuated by a special arrangement 5 provided at the base of the combustion chamber. A cooling pipe 6. in which water or steam circulates, is placed in the lower part of the chamber. the combustion chamber. The gases coming from the combustion escape through the annular gap surrounding the retort and are then discharged through an outlet pipe 7 provided at the upper part of the combustion chamber. Just above the upper surface of the fuel layer, a series of burners 8 is provided, these burners serving for the introduction of an additional quantity of fuel in gaseous form.
This series of burners is intended for use, when the residues of pyrolysis have a high calorific value. the fuel layer does not receive additional fuel, while. on another side. pyrolysis produces an additional amount of heat. Yes
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the pyrolysis residues have a low calorific value. the additional fuel must be introduced into the fuel layer itself. In this case, the addition of additional fuel can be done by pipes 9 passing through the lower part of the wall of the combustion chamber and / or by a distribution pipe 10 ending inside the combustion layer,
CLAIMS.
1. A method of pyrolysis and subsequent combustion of materials containing organic products, in particular shale, in which method, for carrying out the pyrolysis, the material is heated in a pyrolysis chamber by the combustion of a layer of combustible material constituted by the residue of the pyrolysis, characterized in that the combustion of the residues of the pyrolysis is carried out by bringing to the fuel layer, preferably, inside it, an additional fuel, in addition to the residues , as well as a cooling agent, so as to facilitate rapid adjustment of the combustion temperature.