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L'invention concerne un procédé de séchage ae matières collo dales, en particulier de touilles brunes à caractères de lignite, dans lequel la substance à sécher est échauffée dans un ou plusieurs évaporateurs sous l'action directe de vapeur sous pression et d'eau chaude, et est ensuite re- froidie.
Ainsi qu'il est connu, la houille cède déjà, lorsqu'on l'échauffe sous pression, une partie notable de sa teneur en eau sous forme liquide. Il faut rapporter ceci principalement à une destruction de sa structure colloï- dale, à une contraction aes capillaires ainsi qu'à des phénomènes de carbura- tion, par lesquels la houille passe d'un état hydrophile à un état hydrophobe.
Cette expulsion a'eau liquide commence à environ 90 C et s'accentue considérablement lorsqu'est dépassée une température de 160 C, et alors une expulsion d'eau déterminée est associée à chaque température maxima atteinte, suivant la structure de la houille. Il faut un certain temps pour échauffer chaque morceau de houille à coeur. Lorsque ceci est réalisé, une durée d'évaporation même très prolongée n'entraîne pas une expulsion supplémentaire d'eau qui vaille la peine a'être considérée. Mais par contre une nouvelle élévation de tem- pérature entraîne aussitôt un nouveau départ d'eau.
Par des expériences appro- fonuies, on a établi clairement, aepuis longtemps, que ces phénomènes irréversibles basées sur une destruction progressive des colloïdes sont principalement une conséquence de la température, et que dans l'emploi de vapeur saturée, la pression seule conditionne obligatoirement la température. En provoquant une détente avec diminution simultanée de la température, l'eau de la houille contenue dans les évaporateurs entre en ébullition ainsi que le condensat, mais en plus la chaleur sensible emmagasinée dans la houille provoque une vive évaporation de l'humidité encore contenue dans la houille, et cela hors de toute la masse; celle-ci se recroqueville par suite en bloc et non d'abord dans les parties externes, de sorte que son caractère morcelé subsiste.
La détente peut être poussée jusqu'à ues tensions de vide, ou bien on l'interrompt à la pression atmosphérique et on continue à sécher et à refroidir la houille en insufflant de l'air frais au travers de sa masse. Le premier procédé est, comme on le sait, plus économique et plus efficace, car alors tout le contenu calorifique de la houille est utilisé au séchage; le secona procédé est plus sûr d'exploitation et meilleur marché.
Du. fait que, pour une qualité donnée de houille brute, la quantité d'eau liquiae libérée dépend de manière importante seulement de la température maxima, et que le départ par ébullition qui suit a lieu suivant des lois physiques rigides, il se fait que pour une sorte de houille donnée et pour l'emploi ae vapeur saturée, la teneur en eau finale ne aépend elle aussi prin- cipalement que de la haute température appliquée. On ne dispose d'une possi- Dilité de réglage que par en bas, en n'utilisant pas complètement les pressions et températures admissibles.
Le processus de séchage précédent est exécuté en grand de façon telle qu'on échauffe la matière, par exemple la houille brune, aans des récipients clos, dits évaporateurs, par de la vapeur sous pression et de l'eau chaude jusqu'à aes températures de 200 C et qu'ensuite on refroidit de nouveau en laissant la pression tomber et la vapeur se dégager. Comme un échauffement par vapeur vive seule et un échappement consécutif à l'air libre de la vapeur d'étendue seraient trop peu économiques, on amène la vapeur uétendue dans une chaudière nouvellement remplie et on préchauffe la houille.
Même dans ce casl'utilisation de la chaleur est encore tout à fait imparfaite, car à environ 2 atmosphères ou 120 C il se produit un équilibre de température et ue pression entre les deux récipients et la chaleur demeurant dans l'évaporateur chaud ne peut plus être utilisée dans le processus.
On a essayé diversement de rendre ce processus plus économique encore. La présente invention part de cette constatation, que les quantités de chaleur nécessaires pour l'échauffement de la matière et du récipient sont presque aussi grandes que celles qui sont libérées au refroidissement et qu'on
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peut conduire le processus avec un apport minimum de @ @ @ chaleur, lorsque la chaleur ae la détente est, en évitant autant que possi- ble les pertes de chaleur et de potentiel calorifique, amenée à un évapora- teur à échauffer, de telle sorte que la chaleur obtenue par détente en der- nier lieu à température la plus basse,
est introduite d'abord et que la cha- leur obtenue par détente en premier lieu à température la plus haute est in- troduite en dernier lieu. Une telle transmission de chaleur tout à fait im- possible par passage direct d'un évaporateur à un deuxième, est, suivant l'in- vention, obtenue par le fait qu'on procède à la détente et à réchauffement par étages ou échelons et que les quantités de chaleur partielles qui appa- raissent par échelon à la détente sont, chacune pour soi, d'abord emmagasi- nées puis passées par voie inverse à l'échelon a'échauffement'immédiatement inférieur.
Une telle installation faite suivant l'invention peut être réa- lisée au moyen d'un évaporateur et d'un jeu correspondant d'accumulateurs de chaleur échelonnés. L'évaporateur est alors soumis à aétente par échelons successifs vers les différents: accumulateurs en échelonnement, ensuite on le vide et on le remplit à nouveau et finalement on l'échauffe de nouveau en succession inverse avec les mêmes quantités de chaleur, de sorte que la cha- leur dégagée d'abord est introduite la dernière. De la vapeur vive ou fraîche n'est utilisée que pour alimenter le dernier échelon, l'échelon supérieur a'é- chauffement. De ceci il ressort clairement que la consommation de chaleur à laquelle il faut satisfaire est d'autant plus faible que les échelons sont plus petits, c'est-à-dire que leur nombre est plus grand.
Mais comme il se produit aussi des pertes de chaleur continues par conduction et par rayonne- ment, et qu'un nombre excessif a-échelons compliquerait l'installation, on se limitera avantageusement à un domaine de température de 0-200 C, en 3-5 éche- lons.
Dans le cadre d'une assez grande installation, un tel jeu d'ac- cumulateurs à échelonnement est utilisé en commun par une multiplicité d'éva- porateurs ; on réduit ainsi les frais d'établissement y afférents et les pertes de chaleur des accumulateurs, à une faible fraction. L'absorption et la res- titution de chaleur se font en une suite dense en sorte qu'il se fait un écou- lement de chaleur presque ininterrompu. De ce fait les dimensions et les frais correspondants des acmulateurs peuvent être très diminués, cependant les accumulateurs doivent être dimensionnés de telle sorte qu'on évite d'impor- tantes chutes de pression.
Du fait qu'on exploite les évaporateurs de manière tout a fait indépendante les uns des autres, chaque processus opératoire peut être mené dans le temps optium, et l'exploitation de chaque évaporateur être aaaptée aux conditions variables de régime. Des troubles lors de l'enlèvement ae la houille et d'autres irrégularités de fonctionnement n'ont pas d'effet sur les évaporateurs voisins, et le nombre des évaporateurs en service peut être choisi de la manière optima et en proportion de l'importance de la pro- duction. Grâce à cela on arrive à une utilisation maxima des possibilités et à une économie optima.
L'utilisation d'un accumulateur d'échelonnement dans le séchage de houille brute est liée à certaines conditions. La houille brute contient de grandes quantités de poussières, de glaises et d'autres impuretés qui s'ag- glomèrent pendant l'évaporation et qui rendent le vidage très difficile, et qui, au cours des processus de détente encrasseraient les accumulateurs et les conuuites et détérioreraient les organes de fermeture ou d'isolement.
Donc suivant l'invention, on utilise l'eau chaude qui se proauit aans les échelons inférieures et dans le condenseur ou dans la tour de ruissellement par conaensation de la vapeur a'évaporation, pour que la houille brute amenée fraîchement dans l'évaporateur soit baignée en courant ascendant, qu'elle y soit levée et préchauffée. Alors la première eau introduite dans l'évapora- teur le quitte froiae et chargée de boues, après quoi on amène de l'eau chau- de en circuit dans les évaporateurs jusqu'à ce que la houille soit complète- ment échauffée. L'eau contenue dans la chaudière est alors refoulée dans les
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réservoirs à eau chaude par la vapeur d'accumulateur venant ensuite ou par ue l'air comprimé.
Concernant le processus de lavage, il faut faire attention que l'évaporateur s'échauffe en fait rapidement, mais ne restitue sa chaleur propre très considérable@ qu'avec inertie, en sorte que la paroi de l'évapora- teur, après viuange et remplissage, possède toujours une température de 140 à 150 C. Pour éviter que cette chaleur propre soit emmenée lors du rinçage et du préchauffage par l'eau de circulation, suivant l'invention, la paroi intérieure de l'évaporateur est arrosée pendant toute la détente et sa chaleur propre est utilisée à former de la vapeur.
Pendant l'évaporation, il se produit en outre, par suite de la carburation, de l'acide carbonique, qui passe dans l'accumulateur'supérieur, et de là, au prochain préchauffage, à un évaporateur.suivant, et qui, augmenté de l'aciae carbonique formé avec la nouvelle charge, retourne dans l'accumulateur. L'acide carbonique s'enrichissant, qui ne prend pas part à la condensation et à la vaporisation, amènerait très rapidement la stagnation du procespus et suivant l'invention il est éliminé continuellement avec une certaine quantité de vapeur de telle sorte que le mélange s'écoulant cède sa chaleur à l'accumulateur de chaleur disposé en suivant, au moyen d'échangeurs de chaleur à surface, du type le plus simple. A l'air libre ne s'échappe finalement en principe, aprèscondensation de la vapeur, que de l'anhydride carbonique gazeux.
La vapeur vive nécessaire pour le chauffage en pointe du ou des évaporateurs est avantageusement produite dans un transformateur de vapeur chauffé avec de la vapeur à'hauté pression â condenser. On bénéficie @lors- de l'avantage d'avoir un circuit d'eau fermé pour la chaudière à haute pression.
L'eau d'alimentation pour le transformateur de vapeur peut avantageusement être préchauffée en utilisant la chaleur perdue du système d'évaporateurs, Comme les accumulateurs de vapeur ne reçoivent que des matières sous forme de vapeurs ou de gaz, leur contenu en eau augmente seulement par suite de leurs propres pertes de chaleur, relativement petites. Ce condensat, augmenté du condensat se-formant dans le préchauffage de la houille, et de l'eau de la houille qui part, peut être utilisé pour le préchauffage de l'eau d'alimentation de chaudières et pour d'autres buts d'utilisation de chaleur, pour autant que sa chaleur ne peut plus être transférée par vaporisation dans les accumulateurs.
Comme cela a été évoqué plus haut, ces procédés qui ne travaillent qu'à la vapeur saturée présente l'inconvénient appréciable qu'ils ne sont pas réglables quant au degré de séchage de la matière à sécher , en sorte que pour obtenir aes degrés de séchage plus élevés il faut de plus fortes températures maxima et par suite aussi des pressions de vapeur élevées. Il faut tenir compte ici de ce que les accumulateurs contiennent aussi de l'acide carbonique et quelque peu d'air, raison pour laquelle la pression d'admission pour les accumulateurs et les évaporateurs doit être choisie plus élevée que cela ne correspondrait à la température maxima.
C'est ce qui fait que, pour des aegrés de séchage élevés, on arrive à des évaporateurs à parois épaisses, qui non seulement sont très coûteux, mais qui, par leur grand poids et leur grand contenu calorifique, ont une influence sensible sur le processus.
L'emploi a'évaporateurs plus légers, et un réglage du aegré de séchage peuvent, maintenant, exister avec l'invention, lorsque la chaleur à amener à l'échelon supérieur, à la matière à sécher, est amenée, non par de la vapeur saturée, mais , de manière connue en soi, par circulation de vapeur modérément surchauffée. Une houille prétraitée à la vapeur saturée, par exem- %le j@squ'à 195 C, s'échauffe davantage sous l'action de vapeur surchauffée et recommence aussitôt à expulser de l'eau qui entoure les morceaux de houille et les protège cte l'action directe de la vapeur vive.
Des températures de vapeur inadmissiulement hautes peuvent, suivant l'invention, être évitées par le fait que, pour le chauffage ultérieur de la vapeur de circulation, on utilise un surchauffeur chauffé avec de la vapeur à haute pression . Grâce à la très bonne transmission de chaleur par la vapeur surchauffée, réchauffement
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se fait sous forme d'un graain de température qui progresse dans le contenu ae l'évaporateur. Suivant l'invention, la vapeur surchauffée est amenée dans la direction de l'égoutteur, pourqu'elle pousse devant elle l'eau chassée.
Les quantités de vapeur quise proauisent par vaporisation ae l'eau chassée et par ébullition dans la houille, s'écoulent vers l'accumulateur supérieur et sont retraitées dans le processus. Après le chauffage à la vapeur surchauffée, les évaporateurs sont soumis à détente par échelon comme dans l'exploi- tation à la vapeur saturée.
Par l'action continuée de la vapeur surchauffée, dont la température est supérieure au point d'ébullition, correspondant à la pression, de l'humidité de la houille, l'humiaité contenuedans la houille pourrait être vaporisée jusqu'à la dernière trace. Mais il y aura avantage à n'extraire avec la vapeur surchauffée, qu'autant d'eau qu'il faut pour que compte*,-- -- tenu ae l'évaporation subséquente on ait la teneur en eau résiauelle désirée.
La possibilité de réglage donnée ainsi permet de faire face aux influences d'une humiuité initiale variable, de types de houilles variables et de structures diverses et de satisfaire aux demandes de la clientèle et aux conditions du marché.
Dans le procédé à la vappur surchauffée on obtient l'économie maxima lorsque la quantité de chaleur maxima amenée avec la vapeur surchauffée est aussi grande que celle qui doit être amenée pour compenser les pertes ae chaleur par conduction et rayonnement, par la vapeur surchauffée et le condensat, par l'air froia et le produit à sécher chaud , dans toutes les circonstances.
Sur le dessin, on a exposé le procédé suivant l'invention et on a montré schématiquement un dispositif pour sa réalisation.
- La figure 1 est un schéma de l'écoulement normal de chaleur d'évaporateur à évaporateur; - la figure 2 est un schéma de l'écoulement idéal de vapeur vers lequel on devrait tendre; - la figure 3 est un schéma de l'écoulement idéal de vapeur comme il est obtenu par le branchement a'éccumulateurs suivant l'invention; - la figure 4 est un diagramme ae séchage à la vapeur saturée et du séchage à vapeur saturée - vapeur surchauffée pour de la houille comme matière à sécher; - la fibure 5 est un schéma de l'écoulement de chaleur dans le séchage à la vapeur saturée; - la figure 6 est un schéma de l'écoulement de chaleur dans le séchage à la vapeur surchauffée; - la figure 7 est une coupe longituainale dans une installation de service représentée schématiquement, suivant la ligne VII-VII de la figure 8.
- la figure 8 est une coupe horizontale suivant la ligne VIIIVIII de la figure 7; - la figure 9 est une coupe transversale suivant la ligne IX-IX ae la figure 8 et figure 10 montre le circuit j'eau chaude d'un évaporateur, comme détail à plus grande échelle de la figure 7.
Dans le schéma d' écoulement ae chaleur de la figure 1, le @@@tenu de chaleur total-d'un évaporateur "A" échauffé aune température maxima (ou de crête,) de 200 C est indiqué par le rectangle de gauche, dont les surfaces partielles désignées par a - h symbolisent ces quantités de',-haleur entre des limites de température qu'on peut lire en aegrés Celsiùs sur l'échelle de gauche. Le rectangle de droite de cette figure symbolise de manière analogue un évaporateur "B" à chauffer. Dans cette figure, (comme dans les suivantes, d'ailleurs,) on a indiqué le besoin en chaleur par WB, la chaleur trans-
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missible par UW, la chaleur non transmissible, par NW, et la chaleur transmise par UWW.
La transmission de la chaleur de 1'évaporateur A à l'évaporateur B se faisait jusqu'à présent dans le sens des flèches allant de A à B, en sorte que seules les quantités partielles a, b,c, et d étaient transmissibles, tandis que les quantités partielles mises en évidence par un encadrement en traits accentués, e, f, g, et ± étaient perdues. Pour celles-ci@il se produisait un besoin de chaleur équivalent, aans la mesure des quantités partielles e', f', g', et h' dans l'évaporateur à échauffer], besoin de chaleur qu'il fallait couvrir par un apport de vapeur franche.
De manière analoue, on a représenté à la figure 2 l'écoulement de chaleur d'un évaporateur "C" à un évaporateur "D", comme il faudrait tendre à l'obtenir pour le cas iaéal d'une économie thermique la plus favora- ble, mais qui ne peut s'obtenir aans le cas d'écoulement direct d'un évaporateur à un deuxième évaporateur. La position aes flèches montre que les diverses quantités partielles de C à D ne peuvent être transmises que lorsque D est déjà porté par préchauffage au niveau de température inférieur de la quantité de chaleur partielle à transmettre. Dans cet écoulement de chaleur, c'est seulement la fraction h de C qui ne peut être transmise à D.
Elle doit être apportée par la quantité h', sous forme de vapeur fraîche, à l'évaporateur D pour son chauffage en pointe.
La figure 3 montre de manière analogue le schéma de l'écoulement de chaleur entre les évaporateurs "C" et "D", où, suivant l'invention, on a intercalé des accumulateurs. D'après celui-ci, de l'évaporàteur "C" se trouvant à la température de crête de 220 C, la vapeur avec un contenu de chaleur a est conduite dans l'accumulateur Sa. Ensuite la vapeur de contenu de chaleur b est transférée dans l'accumulateur Sb. Le même processus se répète;pour la vapeur avec les contenus de chaleur 8 - g, ces volumes de vapeur étant chaque fois transférés dans les accumulateurs correspondants Sc-Sg.
L'évaporateur ] à chauffer est alors alimenté successivement en vapeur des accumulateurs à Sa, les quantités de chaleur partielles g' - a' lui étant amenées successivement, en sorte qu'il ne reste plus pour l'échauffer à la température de crête qu'à fournir le besoin en chaleur h', qui doit être fourni en complément par de la vapeur fraîche. Par l'intercalation, suivant l'invention, d'accumulateurs, on peut arriver pratiquement à l'utilisation idéale, vers laquelle on tendait, au potentiel calorifique d'un évaporateur se trouvant à sa température de crête , comme cet idéal est représenté au schéma d'écoulement de chaleur de la figure 2.
Le diagramme de la figure 4 fait comprendre à titre d'exemple la dépendance du retrait a'eau en pourcents absolus de l'humidité de la matière à sécher, de la température, respectivement de la pression, au cours au processus de séchage, pour le séchage à la vapeur saturée seule ou à la vapeur saturée et à la vapeur surchauffée, de la houille. Les notations adop- tées sont : de la houille HK; aération, L; détente, respectivement mise en ébullition de l'eau, E; retrait a'eau par la vapeur surchauffée, WH; expulsion d'eau, WA; évaporation, D; suivant cette représentation, le séchage à la vapeur saturée suit la ligne i - k - 1 - m - o - p.
On atteint alors les plus hautes températures et pressions au point m avec environ 220 C, respectivement 24 atmosphères et une teneur en eau résiduelle de 18% de l'humidité de la houille brute correspondant au pointa. La même teneur en eau finale peut s'obtenir par le sèchege à la vapeur saturée et à la vapeur surchauf- fée suivant la ligne i - k - 1 - n - o - p, le trajet 1 - n correspondant à . la quantité d'eau retirée par l'action de la vapeur surchauffée.
Au lieu de 24 atmosphères.'de pression maxima il ne faut que 14 atmosphères.Si l'on doit atteinare une teneur en eau finale de 12% correspondant au point.2.1, la tem- pérature dans le processus à la vapeur saturée au point m' doit être élevée à la valeur de crête de 228 C correspondant à une pression de 28 atmosphères, tandis que dans le processus à la vapeur saturée et à la vapeur surchauffée il suffit d'un séchage prolongé sur le trajet n - n'.
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La différence essentielle et les avantages particulier de l'application supplémentaire, suivant l'invention, de vapeur faiblement surchauffée, par rapport au séchage à la vapeur saturée tout simplement, ressortent avec une clarté particulière de la figure 4 en particulier. Ces avantages consistent d'une part dans le fait d'éviter des pressions exagérément élevées, d'autre part dans la possibilité de réglage commoae du processus avec une meilleure utilisation thermique de l'appareillage et finalement dans la possibilité, en cas de besoin, n'arriver aussi à des degrés de sèchageequi ne peuvent être atteints en aucune faon dans le processus de séchage à la vapeur saturée.
Pour le cas spécial au sèchage de la houille, on a représenté à la figure 5 un schéma d'écoulement de la chaleur du procédé suivant l'invention aans un séchage exclusivement à la vapeur saturée avec une température de crête admise de 220 C, et on y a admis que le séchage se fait en quatre échelons, donc en employant en tout trois accumulateurs. L'échelle des pressions exprimées en degrés Celsius est au bord gauche, tandis quau bord droit on peut lire les pressions correspondantes. Les divers appareils sont symbolisés par des rectangles, et l'écoulement de vapeur et de chaleur est symbolisé par des lignes à flèches.
Sur cette figure, on a utilisé les notations suivantes (dont une partie est reprise à la figure 6): est la chaudière à vapeur à 50 atmosphères V le vaporisateur ,.µ est le préchauffeur d'eau d'alimentation, 0 l'accumulateur supérieur, M l'accumulateur intermédiaire, U l'accumulateur inférieur, KK le condenseur, tandis que les trajets des fluides sont symbolisés par DD, vapeur, KT le condensat, KTK le condensat froid, WW l'eau chaude, KH symbolise la houille et Rw la chaleur restante.
L'évaporateur F garni de houille brute venant fraîche de la mine, et fermé, est, aans le premier échelon de chauffage, échauffé avec de l'eau chaude de l'accumulateur.inférieur, jusqu'à équilibre de température à environ 60 C. L'eau chaude de l'accumulateur inférieur est alors amenée, par échange de chaleur avec la vapeur à condenser* provenant du troisième échelon de refroiaissement ae l'évaporaLeur ¯E , à sa température, le condensat de cette vapeur étant .éliminée du. circuit du procédé.
Ensuite l'avaporateur "F" dans le deuxième échelon d'échauffement est chauffé à la vapeur saturée de 2,4 at. jusqu'à l'équilibre de température à environ 112 C à partir de l'accumulateur médian, qui est maintenu à une température d'environ 125 C et qui a été alimenté par le deuxième échelon ae refroidissement de l'évaporateur "F".
Dans le troisième échelon d'échauffement, l'évaporateur "F" est échauffé à la vapeur saturée de 10 atmosphères jusqu'à équilibre de température à environ 160 C à partir de l'accumulateur supérieur, qui est maintenu à une température d'environ 180 C et qui a été alimenté par le premier échelon de refroidissement de l' évaporateur "E".
Enfin l'évaporateur "F" dans le quatrième échélon d'échauffement est alimenté à la vapeur saturée fraîche de 25 atmosphères jusqu'à l'équilibre de température à 220 C, à la température de crête. La vapeur fraîche est alors obtenue d'un vaporisateur chauffé à la vapeur à haute pression de 50 atmosphères.La chaleur du conaensat de vapeur a'ébullition et de vapeur fraîche est en majeure partie échangée dans le préchauffeur d'eau du vaporisateur, et le condensat refroiai ae cette façon est éliminé du processus à ane température d'environ 60 C.
Dans le premier échelon de refroidissement qui suit, l'évaporateur "F" cède, à une température continuellement descendante, de la vapeur saturée à l'accumulateur supérieur, jusqu'à ce qu'elle ait atteint son niveau de température d'environ 180 C. De manière analogue, le refroiaissement de cet évaporateur se parfait dans le deuxième échelon de refroidissement avec cession de vapeur saturée à l'accumulateur médian jusqu'à une température d'environ 125 C.
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Dans le troisième échelon de refroidissement, l'évaporateur se refroidit finalement jusqu'à environ 60 C cédant sa vapeur d'abord librement et ensuite sous vide au condensateur qui échange de la chaleur avec l'accumulateur inférieur.
Avec une chaleur résiduelle correspondant à environ 60 C la houille sèche est vidée de l'évaporateur. Elle se refroiait dans un dernier échelon de refroidissement à l'air ou par soufflage à travers d'air à la température de l'atmosphère, en quoi elle se sèche alors encore après coup et la chaleur résiauelle est peraue pour le circuit uu processus.
Du cours des flèches aans le domaine de l'évaporateur "E" il est visible que dans cet évaporateur les divers échelons de chauffage et de refroiaissement se suivent de manière analogue à celle qui a été décrite pour l'évaporateur "F".
Pour les mêmes conditions d'exploitation, pour lesquelles a été établi le schéma d'écoulement de chaleur de la figure 5 du procédé suivant l'invention pour le séchage à la vapeur saturée seule, on a donné à la figure 6 un schéma d'écoulement de chaleur pour le sèchage à la vapeur pâturée et à la vapeur surchauffée suivant l'invention.
Comme on peut le voir sur ce shéma (où on a adopté les notations suivantes : SD, vapeur saturée, AA alimentation additionnelle, UP, pompe de circulation, T, séchage, VS vapeur surchauffée , SV surchauffeur), le chauffage des évaporateurs "H" et "G" dans le premier échelon de manière analogue aux évaporateurs "F" et "E" suivant la figure 5.
La même observation vaut pour le deuxième échelon d'échauffement, avec cette différence seulement que dans le cas du séchage à la vapeur saturée et à la vapeur surchauffée, la température de l'accumulateur médian est maintenue plus haut, savoir à 130 C et pour l'échauffement des évaporateurs on emploie de la vapeur saturée de pression quelque peu plus élevée, savoir de 2,8 atmosphères.
Dans le troisième échelon d'échauffement, l'échauffement se fait à la vapeur saturée à environ 14 atmosphères, corresppndant à une température ae l'accumulateur supérieur ae 195 C, celui-ci, pour pouvoir sûrement maintenir cette température, pouvant encore être alimenté supplémentairement par ae la vapeur à haute pression à 50 atmosphères.
Le quatrième échelon a'échauffement du séchage à la vapeur saturée seule suivant la figure 5 est, dans le sèchage à la vapeur saturée et à la vapeur surchauffée remplacé par un étage de séchage à la vapeur surchauf- fée, qui est représenté schématiquement à la figure 6 pour l'évaporateur "G".
Ensuite la vapeur est mise en circulation dans cet étage à traversai'évapora- teur et un surchauffeur de vapeur (SV) chauffé à la vapeur à haute pression à 50 atmosphères, au moyen d'une pompe de circulation(UP) de telle sorte qu'elle abandonne l'évaporateur comme vapeur saturée avec environ 200 C, est ensuite surchauffée à une température de 200 -240 C et rentre dans l'évaporateur, grâce à cette pompe, comme vapeur surchauffée.
Dès que le degré de séchage désiré de la houille est atteint, l'évaporateur est a'abord relié à l'accumulateur supérieur et est aussitôt refroiui en trois échelons de refroidissement, comme dans le séchage à la vapeur saturée suivant'la figure 5, et alors , rien qu'à cause de la température plus élevée de l'accumulateur médian, le niveau de température de l'é- chelon de refroidissement correspondant est maintenu plus élevé de faun corresponuante.
L'installation d'exploitation représentée schématiquement aux figures 7-10, comprenant 24 évaporateurs, se rappprte au cas du séchage à la vapeur saturée seule.
La houille brute à sécher arrive a'aboru par les bandes trans-
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portedses 1, 2,3, dans le silo à houille 4, d'où elle est amenée par les trémies de chargement 5, à arnir les évaporateurs 6 (figures 7,8,9). Après évaporation terminée et ouverture des obturateurs de base, la houille tombe aans les silos d'évacation 7 d'où elle est évacuée par les bandes transporteuses 8 et passée aux pater-noster 9 ainsi qu'aux bandes transporteuses 10. Les récipients 11 servent à recevoir l'eau éliminée ae la houille dans l'évaporation et le condensat.
Comme appareils auxiliaires, on a : la chaudière à vapeur 12, l'accumulateur supérieur 15 et l'accumulateur médian 18, le condenseur 21, avec, servant a'accumulateur inférieur le réservoir à eau chaude 24, ainsi que deux pompes à jet à vide 22 et deux pompes à eau 26. La vapeur fraîche à 220 C engendrée dans le générateur de vapeur 12 au moyen de vapeur à haute pression s'écoule par la conduite 13 vers les évaporateurso La vapeur d'ébullition venant de l'échelon supérieur arrive par la conduite 14 dans l'accumulateur supérieur 15 qui présente une pression de 10 atmosphères sous une température de 180 C et qui,-au moment convenable, cède par la conduite 16 de la vapeur aux évaporateurs à échauffer.
La vapeur due à l'ébullition venant du deuxième échelon va par les conduites 17 à l'accumulateur médian;18 qui présente une température de 125 C et une pression de 2 atmosphères, et qui cède de nouveau de la vapeur, par la conduite 19, au troisième échelon.
La vapeur d'ébullition venant du troisième échelon est aspirée à travers la conduite 20 pour aller au condensateur 21, où elle se condense. L'air et la vapeur restante sont aspirés par des appareils à jet 22.
Le condenseur 21 communique par deux manches 23 avec l'accumulateur d'eau chaude 24, qui a une température de 60 C et qui représente l'accumulateur inférieur. Du réservoir 24 l'eau chaude s'écoule par la conduite 25 vers les pompes à ea@ 26, qui, par les conduites 27, l' envoient aux évaporateurs. L'eau sale qui se produit d'abord au rinçage est évacuée séparément des évaporateurs et s'en va par les conauites 28. Après le rinçage , la vanne d'évacuation corresponante est fermée, et l'eau chaude utilisant la con- auite de retour 29, est conduite en circuit aussi longtemps que nécessaire' jusqu'à échauffement parfait au charbon. Le réservoir à eau chaude 24 contient une quantité d'eau suffisante pour remplir et rincer plusieurs évaporateurs.
L'eau qui, après préchauffae, se trouve dans les évaporateurs est refoulée par la vapeur subséquente ou par de l'air comprimé, dans le réservoir 24,qu'on viae de ses boues ae terps en temps.
La figure 10 montre à grande échelle un évaporateur 6 avec récipient à condensat 11, la conduite d'évacuation d'eau de rigcage 28 et les jeux de tuyaux comprenant les tuyaux 13, 14, 16, 17, 20, 27 et 29. Une¯pompe de circulation 30 transporte, pendant la détente, le liquiae chaud par une conduite 31 dans un tube de répartition annulaire 32 qui s'e trouve dans l'évapo- rateur, grâce auquel la paroiintérieure ae l'évaporateur est arrosée et refroidie et ce qui permet d'utiliser en granae partie la chaleur contenue dans l'eau chauae.
Lorsqu'on travaille suivant le procédé à vapeur saturée et à vapeur surchauffée, on prévoir ae préférence un circuit de vapeur surchauffée Gans l'échelon supérieur, comprenant un surchauffeur à vapeur à haute pression, une soufflerie ue circulation de vapeur surchauffée, une conauite d'aller et une conduite de retuur de vapeur surchauffée.
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The invention relates to a method for drying colloidal materials, in particular brown stumps with lignite characteristics, in which the substance to be dried is heated in one or more evaporators under the direct action of pressurized steam and hot water. , and is then cooled.
As is known, hard coal already yields, when heated under pressure, a significant part of its water content in liquid form. This must be mainly related to a destruction of its colloidal structure, to a contraction of the capillaries as well as to carburization phenomena, by which the coal passes from a hydrophilic state to a hydrophobic state.
This liquid water expulsion begins at about 90 ° C. and is considerably accentuated when a temperature of 160 ° C. is exceeded, and then a determined water expulsion is associated with each maximum temperature reached, depending on the structure of the coal. It takes some time to heat each piece of coal to the core. When this is done, even a very prolonged evaporation time does not result in additional water expulsion which is worth considering. But on the other hand, a further rise in temperature immediately leads to a new flow of water.
Through extensive experiments, it has long been established clearly that these irreversible phenomena based on a progressive destruction of colloids are principally a consequence of temperature, and that in the use of saturated steam, pressure alone necessarily conditions the pressure. temperature. By causing an expansion with simultaneous decrease in temperature, the water from the coal contained in the evaporators boils as well as the condensate, but in addition the sensible heat stored in the coal causes a sharp evaporation of the humidity still contained in coal, and that out of the whole mass; the latter then curls up as a whole and not first of all in the external parts, so that its fragmented character remains.
The expansion can be pushed to vacuum voltages, or it is interrupted at atmospheric pressure and the coal is continued to dry and cool by blowing fresh air through its mass. The first process is, as we know, more economical and more efficient, because then all the calorific content of the coal is used for drying; the secona process is safer to operate and cheaper.
Of. fact that, for a given quality of raw coal, the quantity of liquid water liberated depends in an important way only on the maximum temperature, and that the start by boiling which follows takes place according to rigid physical laws, it happens that for a type of coal and for use with saturated steam, the final water content also depends mainly on the high temperature applied. It is only possible to adjust it from below, not completely using the admissible pressures and temperatures.
The preceding drying process is carried out on a large scale such that the material, for example brown coal, is heated in closed containers, called evaporators, by pressurized steam and hot water up to the temperatures. of 200 C and then cooled again, letting the pressure drop and the steam to escape. As heating by live steam alone and subsequent venting of expanse steam to air would be too uneconomical, the expanse steam is fed into a newly filled boiler and the coal is preheated.
Even in this case the use of heat is still quite imperfect, because at about 2 atmospheres or 120 C there is a temperature and pressure equilibrium between the two vessels and the heat remaining in the hot evaporator can no longer. be used in the process.
Various attempts have been made to make this process even more economical. The present invention starts from this observation, that the quantities of heat necessary for the heating of the material and the container are almost as great as those which are released on cooling and that
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can conduct the process with a minimum input of @ @ @ heat, when the heat at the expansion is, avoiding as much as possible the losses of heat and calorific potential, brought to an evaporator to be heated, in such a way that the heat obtained by expansion, lastly at the lowest temperature,
is introduced first and the heat obtained by expansion first at the highest temperature is introduced last. Such a transmission of heat, which is completely impossible by direct passage from one evaporator to a second, is, according to the invention, obtained by the fact that the expansion and heating are carried out in stages or steps and that the partial quantities of heat which appear in stages during expansion are, each for itself, first stored and then passed by the reverse route to the next lower heating stage.
Such an installation made according to the invention can be realized by means of an evaporator and a corresponding set of staggered heat accumulators. The evaporator is then subjected to aétente by successive stages towards the different: accumulators in staggering, then it is emptied and it is refilled and finally it is heated again in reverse succession with the same quantities of heat, so that the heat released first is introduced last. Live or fresh steam is only used to supply the last stage, the upper stage for heating. From this it clearly emerges that the heat consumption which must be satisfied is all the lower the smaller the steps are, that is to say the greater their number.
However, since continuous heat losses by conduction and by radiation also occur, and an excessive number of steps would complicate the installation, it is advantageously limited to a temperature range of 0-200 C, in 3 -5 levels.
In the context of a fairly large installation, such a set of staggered accumulators is used in common by a multiplicity of evaporators; the associated set-up costs and the heat losses of the accumulators are thus reduced to a small fraction. The absorption and return of heat take place in a dense sequence, so that an almost uninterrupted flow of heat takes place. As a result, the dimensions and the corresponding costs of the acmulators can be greatly reduced, however the accumulators must be dimensioned in such a way that significant pressure drops are avoided.
Since the evaporators are operated quite independently of each other, each operating process can be carried out in optium time, and the operation of each evaporator be adapted to varying operating conditions. Disturbances in coal removal and other irregularities in operation have no effect on neighboring evaporators, and the number of evaporators in operation can be selected in the optimum manner and in proportion to the size. from production. Thanks to this, a maximum use of the possibilities and an optimum economy is achieved.
The use of a staging accumulator in the drying of coarse coal is subject to certain conditions. Coarse coal contains large amounts of dust, clay and other impurities which agglomerate during evaporation and which make emptying very difficult, and which, during the expansion processes would clog the accumulators and pipes. and would damage the closing or isolation devices.
Therefore according to the invention, hot water is used which is produced in the lower rungs and in the condenser or in the trickle tower by conaensation of the evaporating steam, so that the raw coal freshly brought into the evaporator is bathed in an ascending current, that it is lifted and preheated there. Then the first water introduced into the evaporator leaves it cold and laden with sludge, after which hot water is brought into a circuit in the evaporators until the coal is completely heated. The water contained in the boiler is then discharged into the
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hot water tanks by accumulator steam coming next or by compressed air.
Regarding the washing process, care must be taken that the evaporator heats up quickly, but only restores its own very considerable heat @ only with inertia, so that the wall of the evaporator, after emptying and filling, always has a temperature of 140 to 150 C. To prevent this inherent heat from being carried away during rinsing and preheating by the circulating water, according to the invention, the inner wall of the evaporator is sprayed throughout the relaxation and its own heat is used to form steam.
During the evaporation, furthermore, carbonic acid is produced, as a result of the carburization, which passes into the upper accumulator, and from there, at the next preheating, to a following evaporator, and which, increased carbon dioxide formed with the new charge returns to the accumulator. The enriching carbonic acid, which does not take part in condensation and vaporization, would very quickly lead to the stagnation of the process and according to the invention it is continuously removed with a certain quantity of vapor so that the mixture s The flowing gives off its heat to the heat accumulator arranged following, by means of surface heat exchangers, of the simplest type. In principle, after condensing the vapor, only gaseous carbon dioxide escapes into the open air.
The live steam required for peak heating of the evaporator (s) is advantageously produced in a steam transformer heated with high pressure steam to be condensed. We benefit from the advantage of having a closed water circuit for the high pressure boiler.
The feed water for the steam transformer can advantageously be preheated using the waste heat from the evaporator system, As the steam accumulators only receive materials in the form of vapors or gases, their water content only increases as a result of their own relatively small heat losses. This condensate, plus the condensate forming in the preheating of the coal, and the water from the leaving coal, can be used for the preheating of boiler feed water and for other purposes of use of heat, provided that its heat can no longer be transferred by vaporization into the accumulators.
As mentioned above, these processes which only work with saturated steam have the appreciable disadvantage that they are not adjustable as to the degree of drying of the material to be dried, so that in order to obtain aes degrees of Higher drying requires higher maximum temperatures and therefore also high vapor pressures. It must be taken into account here that the accumulators also contain carbonic acid and some air, which is why the inlet pressure for the accumulators and evaporators must be chosen higher than that would correspond to the temperature. maxima.
This is why, for high drying rates, one arrives at thick-walled evaporators, which are not only very expensive, but which, by their great weight and their great calorific content, have a significant influence on the temperature. process.
The use of lighter evaporators, and adjustment of the degree of drying can now exist with the invention, when the heat to be brought to the upper stage, to the material to be dried, is brought, not by heat. saturated steam, but, in a manner known per se, by circulation of moderately superheated steam. Coal pretreated with saturated steam, for example up to 195 C, heats up further under the action of superheated steam and immediately begins to expel water again, which surrounds the lumps of coal and protects them. cte the direct action of live steam.
Unacceptably high steam temperatures can according to the invention be avoided by the fact that for the subsequent heating of the circulation steam a superheater heated with high pressure steam is used. Thanks to the very good heat transmission by the superheated steam, heating
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takes the form of a temperature grape which progresses through the contents of the evaporator. According to the invention, the superheated steam is brought in the direction of the drainer, so that it pushes the expelled water before it.
The quantities of steam which are produced by vaporization of the expelled water and by boiling in the hard coal, flow to the upper accumulator and are reprocessed in the process. After heating with superheated steam, the evaporators are subjected to step expansion as in saturated steam operation.
By the continued action of superheated steam, the temperature of which is higher than the boiling point corresponding to the pressure, of the humidity of the coal, the moisture contained in the coal could be vaporized to the last trace. But it will be advantageous to extract with the superheated steam, only as much water as is necessary for the account *, - - given the subsequent evaporation we have the desired residual water content.
The adjustment possibility thus given makes it possible to cope with the influences of varying initial humidity, of varying types of coal and of various structures, and to satisfy customer demands and market conditions.
In the superheated steam process the maximum economy is obtained when the maximum quantity of heat supplied with the superheated steam is as large as that which must be supplied to compensate for the heat losses by conduction and radiation, by the superheated steam and the heat. condensate, by the cold air and the product to be dried hot, in all circumstances.
In the drawing, the method according to the invention has been explained and a device for its implementation has been shown schematically.
- Figure 1 is a diagram of the normal heat flow from evaporator to evaporator; - Figure 2 is a diagram of the ideal flow of steam towards which we should tend; - Figure 3 is a diagram of the ideal flow of steam as obtained by the connection to the accumulators according to the invention; FIG. 4 is a diagram of saturated steam drying and saturated steam drying - superheated steam for coal as material to be dried; - fibure 5 is a diagram of the heat flow in saturated steam drying; FIG. 6 is a diagram of the heat flow in the superheated steam drying; - Figure 7 is a longitudinal section through a service installation shown schematically, along the line VII-VII of Figure 8.
- Figure 8 is a horizontal section along the line VIIIVIII of Figure 7; - figure 9 is a cross section along the line IX-IX in figure 8 and figure 10 shows the hot water circuit of an evaporator, as a detail on a larger scale of figure 7.
In the heat flow diagram of Figure 1, the total heat load of an evaporator "A" heated to a maximum (or peak,) temperature of 200 C is indicated by the left rectangle, whose partial surfaces designated by a - h symbolize these quantities of ', - heat between temperature limits that can be read in degrees Celsiùs on the left scale. The right-hand rectangle of this figure similarly symbolizes an evaporator "B" to be heated. In this figure, (as in the following ones, moreover,) we have indicated the heat requirement by WB, the heat trans-
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missible by UW, non-transmissible heat by NW, and heat transmitted by UWW.
The transfer of heat from evaporator A to evaporator B has hitherto been in the direction of the arrows going from A to B, so that only partial quantities a, b, c, and d were transferable, while the partial quantities highlighted by a box in accented lines, e, f, g, and ± were lost. For these @ there was an equivalent heat requirement, to the extent of the partial quantities e ', f', g ', and h' in the evaporator to be heated], heat requirement which had to be covered by a straightforward steam supply.
Similarly, FIG. 2 shows the flow of heat from an evaporator "C" to an evaporator "D", as it would be necessary to tend to obtain for the case iaéal a thermal economy most favorable. - ble, but which cannot be obtained in the case of direct flow from one evaporator to a second evaporator. The position of the arrows shows that the various partial quantities from C to D can only be transmitted when D is already brought by preheating to the lower temperature level of the quantity of partial heat to be transmitted. In this heat flow, it is only the h fraction of C that cannot be transmitted to D.
It must be supplied by the quantity h ', in the form of fresh vapor, to the evaporator D for its peak heating.
FIG. 3 shows in a similar manner the diagram of the heat flow between the evaporators "C" and "D", where, according to the invention, accumulators have been inserted. According to this, from the evaporator "C" at the peak temperature of 220 C, the vapor with heat content a is conducted into the accumulator Sa. Then the steam with heat content b is transferred to the accumulator Sb. The same process is repeated; for the steam with the heat contents 8 - g, these volumes of steam being each time transferred to the corresponding accumulators Sc-Sg.
The evaporator] to be heated is then successively supplied with steam from the accumulators at Sa, the partial quantities of heat g '- a' being brought to it successively, so that there is no longer any left to heat it to the peak temperature which 'to supply the heat requirement h', which must be supplied in addition by fresh steam. By the intercalation, according to the invention, of accumulators, one can achieve practically the ideal use, towards which one tends, with the calorific potential of an evaporator being at its peak temperature, as this ideal is represented in heat flow diagram of figure 2.
The diagram of figure 4 shows by way of example the dependence of the water shrinkage in absolute percent of the humidity of the material to be dried, of the temperature, respectively of the pressure, during the drying process, for drying with saturated steam alone or with saturated steam and superheated steam, of the coal. The notations adopted are: HK coal; ventilation, L; expansion, respectively bringing the water to the boil, E; water withdrawal by superheated steam, WH; water expulsion, WA; evaporation, D; according to this representation, drying with saturated steam follows the line i - k - 1 - m - o - p.
The highest temperatures and pressures are then reached at point m with approximately 220 C, respectively 24 atmospheres and a residual water content of 18% of the humidity of the raw coal corresponding to the point a. The same final water content can be obtained by drying with saturated steam and superheated steam along the line i - k - 1 - n - o - p, the path 1 - n corresponding to. the amount of water removed by the action of superheated steam.
Instead of 24 atmospheres of maximum pressure only 14 atmospheres are needed. If a final water content of 12% corresponding to point 2.1 is to be reached, the temperature in the process at saturated steam at point m 'must be raised to the peak value of 228 C corresponding to a pressure of 28 atmospheres, while in the saturated steam and superheated steam process prolonged drying on path n - n' is sufficient.
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The essential difference and the particular advantages of the additional application, according to the invention, of slightly superheated steam, compared to drying with quite simply saturated steam, emerge with particular clarity from FIG. 4 in particular. These advantages consist on the one hand in avoiding excessively high pressures, on the other hand in the possibility of common adjustment of the process with a better thermal use of the equipment and finally in the possibility, if necessary, also do not achieve dryness levels which cannot in any way be achieved in the saturated steam drying process.
For the special case of coal drying, FIG. 5 shows a flow diagram of the heat of the process according to the invention in drying exclusively with saturated steam with an admitted peak temperature of 220 C, and it has been admitted that the drying is done in four stages, therefore by using three accumulators in all. The pressure scale expressed in degrees Celsius is at the left edge, while at the right edge we can read the corresponding pressures. The various devices are symbolized by rectangles, and the flow of steam and heat is symbolized by arrow lines.
In this figure, the following notations have been used (part of which is repeated in figure 6): is the steam boiler at 50 atmospheres V the vaporizer, .µ is the feed water preheater, 0 the accumulator upper, M the intermediate accumulator, U the lower accumulator, KK the condenser, while the fluid paths are symbolized by DD, steam, KT the condensate, KTK the cold condensate, WW the hot water, KH symbolizes the coal and Rw the remaining heat.
The evaporator F filled with raw coal fresh from the mine, and closed, is, in the first heating stage, heated with hot water from the lower accumulator, until the temperature equilibrium at about 60 C. The hot water of the lower accumulator is then brought, by heat exchange with the vapor to be condensed * coming from the third cooling stage of the evaporator ¯E, to its temperature, the condensate of this vapor being removed from the evaporator. . process circuit.
Then the evaporator "F" in the second heating stage is heated with saturated steam of 2.4 at. until the temperature equilibrium at about 112 C from the middle accumulator, which is maintained at a temperature of about 125 C and which has been supplied by the second stage ae cooling of the evaporator "F".
In the third heating stage, the evaporator "F" is heated with saturated steam of 10 atmospheres to temperature equilibrium at about 160 C from the upper accumulator, which is maintained at a temperature of about 180 C and which was supplied by the first cooling stage of the evaporator "E".
Finally, the evaporator "F" in the fourth heating stage is supplied with fresh saturated steam of 25 atmospheres until the temperature equilibrium at 220 C, at the peak temperature. The fresh vapor is then obtained from a vaporizer heated with high pressure vapor of 50 atmospheres. The heat of the condensate of boiling vapor and fresh vapor is mostly exchanged in the water preheater of the vaporizer, and the heat of the condensate of boiling vapor and fresh vapor is mainly exchanged in the vaporizer water preheater, condensate cooled in this way is removed from the process at a temperature of around 60 C.
In the first cooling stage which follows, the evaporator "F" gives up, at a continuously decreasing temperature, saturated steam to the upper accumulator, until it has reached its temperature level of about 180 C. Similarly, the cooling of this evaporator is completed in the second cooling stage with the transfer of saturated vapor to the middle accumulator up to a temperature of about 125 C.
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In the third stage of cooling, the evaporator eventually cools down to about 60 ° C, giving up its vapor first freely and then under vacuum to the condenser which exchanges heat with the lower accumulator.
With a residual heat corresponding to approximately 60 C, the dry coal is emptied from the evaporator. It cools in a final stage of cooling in air or by blowing through air at atmospheric temperature, whereby it then dries up again afterwards and the residual heat is lost for the circuit uu process.
From the course of the arrows in the field of evaporator "E" it is visible that in this evaporator the various stages of heating and cooling follow one another in a manner analogous to that which has been described for the evaporator "F".
For the same operating conditions, for which the heat flow diagram of FIG. 5 of the process according to the invention for drying with saturated steam alone has been established, FIG. 6 is given a diagram of heat flow for drying with grazed steam and superheated steam according to the invention.
As can be seen on this diagram (where the following notations have been adopted: SD, saturated steam, AA additional supply, UP, circulation pump, T, drying, VS superheated steam, SV superheater), the heating of the evaporators "H "and" G "in the first rung in a manner analogous to the evaporators" F "and" E "according to figure 5.
The same observation applies to the second heating stage, with this difference only that in the case of drying with saturated steam and with superheated steam, the temperature of the median accumulator is maintained higher, namely at 130 C and for when the evaporators are heated, saturated steam of somewhat higher pressure, namely 2.8 atmospheres, is used.
In the third heating stage, the heating takes place with saturated steam at about 14 atmospheres, corresponding to a temperature ae the accumulator higher than 195 C, this one, in order to be able to surely maintain this temperature, can still be supplied. additionally by high pressure steam at 50 atmospheres.
The fourth stage in the heating of the drying with saturated steam only according to figure 5 is, in the drying with saturated steam and superheated steam replaced by a stage of drying with superheated steam, which is shown schematically in the figure. figure 6 for the evaporator "G".
Then the steam is circulated in this stage through the evaporator and a steam superheater (SV) heated with high pressure steam to 50 atmospheres, by means of a circulation pump (UP) so that 'it leaves the evaporator as saturated vapor with about 200 C, is then superheated to a temperature of 200 -240 C and enters the evaporator, thanks to this pump, as superheated vapor.
As soon as the desired degree of drying of the coal is reached, the evaporator is first connected to the upper accumulator and is immediately cooled in three stages of cooling, as in the drying with saturated steam according to figure 5, and then, just because of the higher temperature of the middle accumulator, the temperature level of the corresponding cooling stage is kept correspondingly higher.
The operating installation shown schematically in Figures 7-10, comprising 24 evaporators, is similar to the case of drying with saturated steam alone.
The coarse coal to be dried arrives at the conveyor belts.
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portedses 1, 2,3, in the coal silo 4, from where it is brought by the loading hoppers 5, to the evaporators 6 (figures 7,8,9). After evaporation is completed and the base plugs have been opened, the coal falls into the discharge silos 7 from where it is discharged by the conveyor belts 8 and passed to the paster-noster 9 as well as to the conveyor belts 10. The containers 11 are used. to receive the water removed from the coal in the evaporation and the condensate.
As auxiliary devices, there are: the steam boiler 12, the upper accumulator 15 and the middle accumulator 18, the condenser 21, with, serving as the lower accumulator the hot water tank 24, as well as two jet pumps with vacuum 22 and two water pumps 26. The fresh steam at 220 C generated in the steam generator 12 by means of high pressure steam flows through line 13 to the evaporators o Boiling steam coming from the upper stage arrives through line 14 in the upper accumulator 15 which has a pressure of 10 atmospheres at a temperature of 180 ° C. and which, at the appropriate time, gives up steam through line 16 to the evaporators to be heated.
The vapor due to the boiling coming from the second stage goes through the pipes 17 to the middle accumulator; 18 which has a temperature of 125 C and a pressure of 2 atmospheres, and which gives off steam again, through the pipe 19 , at the third level.
The boiling vapor coming from the third stage is sucked through the pipe 20 to go to the condenser 21, where it condenses. The air and the remaining steam are sucked in by jet devices 22.
The condenser 21 communicates via two sleeves 23 with the hot water accumulator 24, which has a temperature of 60 ° C. and which represents the lower accumulator. From the tank 24 the hot water flows through line 25 to the water pumps @ 26, which, through lines 27, send it to the evaporators. Dirty water which first occurs during rinsing is drained separately from the evaporators and goes through pipes 28. After rinsing, the corresponding drain valve is closed, and the hot water using the pipe. return 29, is driven in circuit as long as necessary 'until perfect heating with coal. The hot water tank 24 contains a sufficient quantity of water to fill and rinse several evaporators.
The water which, after preheating, is in the evaporators is discharged by the subsequent steam or by compressed air, into the tank 24, which is passed from its sludge ae in time.
Figure 10 shows on a large scale an evaporator 6 with condensate container 11, the rigcage water discharge pipe 28 and the sets of pipes comprising the pipes 13, 14, 16, 17, 20, 27 and 29. A Circulation pump 30 conveys, during expansion, the hot liquid through line 31 in an annular distribution tube 32 which is located in the evaporator, through which the inner wall of the evaporator is cooled and cooled and which allows to use in large part the heat contained in the heated water.
When working according to the saturated steam and superheated steam process, a superheated steam circuit is preferably provided in the upper echelon, comprising a high pressure steam superheater, a blower for the circulation of superheated steam, a conauite d 'go and a superheated steam return line.
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