<Desc/Clms Page number 1>
Dans certains procédés connus, les combustibles pulvérulents ou à grains fins sont dégazés ou dégazés et gazéifiés par le fait que le com- bustible est introduit dans la chambre de réaction avec un véhicule de cha- leur solide. Le véhicule de chaleur founit ainsi la chaleur nécessaire au dégazage ou à la gazéification qui a lieu pendant le déplacement du combus- tible et du véhicule de chaleur. Il en résulte fréquemment des agglomérations du combustible en gros grains ou en mottes, ou des dépôts de combustible sur le véhicule de chaleur, notamment lorsque le combustible possède des propriétés de cokéfaction.
Ces phénomènes se traduisent par des perturba- tions du dégazage ou de lagazéification et entraînent des irrégularités dans le cheminement du mélange de véhicule de chaleur et de combustible dans la chambre de réaction. Ces perturbations résultent surtout de dépôts et de la formation de ponts et rendent impossible un fonctionnement régu- lier.
Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient et d'aug- menter la sûreté de fonctionnement ainsi que les vitesses de mise en oeuvre du procédé. Selon l'invention, on atteint ce but par le fait que le dégaza- ge de combustibles pulvérulents ou en grains fins, ou leur dégazage avec une gazéification partielle sont effectués par l'intermédiaire de véhicules de chaleur circulant en circuit fermé, de façon que le mélange de combustible et de véhicule de chaleur passant d'un mélangeur mécanique, par exemple à vis sans fin, dans la chambre de traitement, tombe en chute libre dam la partie supérieure de cette chambre dans laquelle sont achevés le dégazage ou le dégazage et la gazéification déjà amorcés dans le mélangeur.
Dans la suite de cette description on désignera la chambre de traitement par "chambre de dégazage", ce qui n'exclut pas que cette chambre puisse être le lieu d'une gazéification obtenue d'une manière connue en soi par l'intermédiaire d'un agent de gazéification.
De préférence, on fait fonctionner le mélangeur de façon que la chambre de mélange, que suit la chambre de dégazage, ne soit pas complètement remplie de matière, et que cette matière puisse s'écouler du mélangeur sans être arrêtée. Grâce l'invention, le dégazage du combustible est sensiblement accéléré, et on obtient également que le combustible, même s'il' possède de bonnes propriétés de cokéfaction, n'ait aucune tendance à former des mottes ou des dépôts dans la chambre de dégazage. De plus, le parcours du combustible et du véhicule de chaleur à travers le mélangeur peut être sensiblement réduit.
D'autres avantages du nouveau procédé consistent en ce que l'évacuation des gaz dans la-partie supérietr e de la chambre de dégazage peut être effectuée plus simplement, tandis que l'espace de chute dans la partie supérieure de la chambre de dégazage peut en même temps assurer une compensation des irrégularités de passage de la matière dans le mélangeur à vis et dans la chambre de dégazage.
Pour la misé en oeuvre du procédé selon l'invention, la matière à traiter est, par exemple, amenée en contact intime avec le véhicule de chaleur chauffé dans un mélangeur mécanique qui est alors le lieu d'un dégazage partiel, tandis que le mélange est consécutivement soumis au dégazage complémentaire sous la forme d'une colonne.-
Le mélangeur peut être une vis mélangeuse, dont les branches de brassage sont par exemple des broches en fer de section circulaire, des barres de fer plat, ou des palettes droites ou incurvées. L'axe de la vis mélangeuse peut être horizontal, vertical, incliné vers le bas ou vers le haut.
Suivant la position de la vis et la faculté de cokéfaction du combustible, on donne aux barres de fer plat, aux palettes en tôle, etc. une inclinaison plus ou moins forte, les palettes faisant avancer la matière si elles sont inclinées ou incurvées pour le refoulement dans ce sens, ou retenant ou repoussant la matière en arrière si elles sont inclinées ou incurvées pour le refoulement dans le sens opposé. Les palettes peuvent être toutes inclinées ou incurvées pour le refoulement dans le sens de l'avancement, ou toutes inclinées ou incurvées pour le refoulement dans le sens du
<Desc/Clms Page number 2>
recul, pour accélérer ou pour ralentir le mouvement de la matière à mélanger à travers le mélangeur à vis, ou pour augmenter ou pour réduire la durée de séjour.
La matière à mélanger entre dans le mélangeur à vis par une extrémité et le mélange est évacué par l'extrémité opposée. On peut obtenir une grande sûreté de fonctionnement, même avec les combustibles les plus difficiles à traiter, par un agencement particulier du mécanisme mélangeur.
Cet agencement consiste à utiliser deux vis mélangeuses entraînées en rotation dans le même sens, qui engrènent l'une avec l'autre de façon que les palettes d'une vis mélangeuse nettoient l'espace entre les palettes de l' autre vis mélangeuse. On peut faire tourner les arbres des vis mélangeuses avec un même nombre de tours-minute ou dans un rapport de nombres entiers tel.que 1 :2 ou 1:3. De préférence, les palettes sont conformées de façon qu'elles remplissent l'espace que ne balaient pas les palettes de l' autre vis.
Les gaz qui sont dégagés au cours du cheminement de la matière dans le premier étage de dégazage (qui est le mélangeur), et ceux qui sont dégagés dans le deuxième étage, peuvent être évacués ensemble dans l'espace de chute du deuxième étage. La chute libre entre les deux étages protège notamment le mélangeur contre un remplissage excessif, et améliore essentiellement par rétro-action le mélange de la matière à dégazer avec le véhicule de chaleur dans-le mélangeur.
Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise par exemple un véhicule de chaleur pulvérulent ou en grains fins qui, lorsque la matière à dégazer s'y prête, est de préférence constitué par le coke résultant du dégazage ou par les résidus du procédé. Le mélange de véhicule de chaleur sortant de la chambre de dégazage, circulant en circuit fermé, et du coke ou résidu fraîchement formé, qui est également pulvérulent ou en grains fins, est élevé par voie pneumatique tout en étant simultanément réchauffé, de'préférence'par réaction de l'air utilisé pour l'élévation avec le carbone que contient le résidu, et ce mélange reçoit pendant l'élévation éventuellement un complément d'autres gaz, par exemple de la vapeur d'eau, des produits de combustion repris provenant de l'air utilisé pour l'élévation, du gaz carbonique,
de l'azote, etc..., pour être introduit dans un séparateur, une trémie, etc... Le séparateur sert à séparer le véhicule de chaleur des gaz utilisés pour son chauffage, et le véhicule de chaleur est ensuite ramené dans le mélangeur, Suivant les conditions de température qui se présentent pendant le réchauffage du véhicule de chaleur, et suivant la rapidité de la réaction qui a lieu pendant le chauffage, celle-ci donne une proportion variable de gaz carbonique dans les gaz de réaction de l' air de combustion.
Le séparateur est avantageusement un séparateur de dégroississement, qui se présente par exemple sous la forme d'une chambre de stabilisation dans laquelle le gâz est animé d'une- faible vitesse, ou simplement un cyclone, de sorte que les particules les plus fines que contient le gaz ne sont séparées que dans une proportion limitée, et sont en majeure partie entraînées par les gaz de réaction hors du circuit fermé du véhicule de chaleur.
Si la forme ou la constitution du coke ou de ses cendres ne conviennent pas, par exemple si ce coke est trop fin, on peut utiliser comme véhicule de chaleur d'autrés cokes, cendres de combustibles, de la terre réfractaire (chamotte), de l'alumihe, de la silice (quartz ou d'autres variantes), des silicates, des oxydes dé magnésium ou des composés oxydés similaires, ainsi que leurs mélanges. De préférence, le véhicule de chaleur ne doit pas avoir tendance à une destruction trop facile par effritement, abrasion, ni aux modifications chimiques nuisibles, etc.., afin que la quantité nécessaire et les déchets sous la-forme de fine poussière ne deviennent pas excessifs. Il est éventuellement possible d'utiliser des corps étrangers du genre précité avec le résiduÇ de la matière dégazée.
<Desc/Clms Page number 3>
La grosseur des grains du véhicule de chaleur est avantageuse- ment comprise entre 0,1 et 4,0 mm environ. Avec des grains d'une grosseur inférieure à 0,1 mm, il est généralement plus difficile de séparer le vé- hicule de chaleur des gaz d'entraînement, et cette opération exige alors des séparateurs à grande finesse de séparation, fonctionnant avec des cou- rants gazeux de grande vitesse, et consommant une grande quantité de for- ce motrice à cause des pertes de pression qui en résultent. D'autre part, la vitesse de suspension augmente avec la grosseur des grains, ce qui aug- mente également les vitesses d'entraînement pneumatique, la-consommation de force motrice et l'usure par abrasion.
Lorsque la grosseur des grains est sensiblement supérieure à 4,0 mm, les dépenses nécessaires au transport pour la mise en oeuvre du procédé peuvent compromettre-l'économie.
Le combustible utilisé se présente de préférence également en grains d'une grosseur comprise entre 0,1 et 4,0 mm environ, mais les grains peuvent être un peu plus gros-parce que lé dégazage entraîne un retrait ou une réduction de la densité des grains. Les grains du combustible ayant la grosseur avantageuse pour chaque cas peuvent être facilement obtenus par tamisage. Si on ne dispose que de gros grains, on peut facilement les broyer, et le broyage n'exige pas un supplément de dépenses tel qu'il est fréquemment nécessairp pour les foyers usuels à poussier, ou pour le dégazage de poussier, pour lesquels il est indispensable d'utiliser un poussier d'une extrême finesse.
La circulation du véhicule de chaleur est avantageusement réglée par le fait qu'un doseur ou régulateur, par exemple sous la forme d'un tiroir, etc.., est prévu à l'entrée du véhicule de chaleur chaud dans le mélangeur, ce doseur ne laissant passer qu'une quantité uniforme de véhicule de chaleur. Un autre doseur ou régulateur est agencé de la même manière ou d'une manière différente à l'entrée du véhicule de chaleur dans le transporteur pneumatique. Les deux doseurs ou régulateurs permettent ainsi le réglage de la quantité des véhicules de chaleur en circulation, et le réglage du niveau de véhicule de chaleur dans la chambre de dégazage et dans la trémie collectrice avant l'entrée de ce véhicule de chaleur dans le mélangeur.
Au cours de son passage dans le mélangeur et dans la chambre-de dégazage, le véhicule de chaleur reçoit le résidu du dégazage. Après le transport pneumatique, les grains les plus fins sont en partie séparés du véhicule de chaleur et évacués du circuit fermé de celui-ci. Si les niveaux des véhicules de chaleur s'élèvent dans la chambre de dégazage et dans la trémie collectrice, l'excès de véhicule de chaleur correspondant à cette augmentation du niveau est évacué d'une manière continue ou périodique.
Si la proportion de poussière fine emmenée et de carbone trûlé est supérieure à la quantité du résidu de dégazage arrivant dans le transporteur pneumatique, on introduit un complément de véhicule de chaleur dans le circuit fermé pour maintenir avec certitude les niveaux dans la chambre de dégazage et dans la trémie collectrice, ce qui peut avoir lieu par exemple avec la matière, à dégazer.
La chambre de dégazage est avantageusement séparée, par des colonnes ou tampons de matière, du transporteur pneumatique et de la chambre de séparation du véhicule de chaleur chaud.
La colonne compacte de matière avec le doseur au-dessus du mélangeur et jusqu'à la trémie collectrice, d'une part, et entre le doseur à 1' entrée-dutransporteur pneumatique jusqu'à la chambre de dégazage, d'autre part, empêche le passage de tout courant gazeux entre le haut de la chambre dé dégazage, d'une part, et le transporteur et (ou) le séparateur du véhicu= le de chaleur, d'autre part. La pression régnant dans la chambre de dégazage est avantageusement maintenue en dépendance constante de la pression régnant dans le transporteur pneumatique ou dans la chambre d'extraction du véhicule de chaleur que contiennent les gaz de réaction du courant transporteur.
<Desc/Clms Page number 4>
Par exemple, on peut régler la pression dans la chambre de dégazage et la pression dans la chambre de séparation pour qu'elles soient à peu près égales, de :façon qu'aucun courant ne puisse pratiquement passer entre ces deux chambres. Dans ces conditions il n'est pas nécessaire de prévoir des dispositions spéciales pour que la pression régnant dans la partie inférieure du transporteur soit supérieure à la pression à l'intérieur de la chambre de dégazage. Il en résulte qu'une certaine quantité d'air ou de produits de combustion ou de gazéification, relativement faible, traverse alors la colonne de matière pour pénétrer dans la chambre de dégazage. Le gaz provenant du dégazage est ainsi quelque peu enrichi en azote.
Si on le désire, on peut l'empêcher en introduisant dans la partie inférieure de la colonne de matière, entre la chambre du transporteur et la chambre de dégazage, une quantité relativement faible de gaz provenant du dégazage, ou d'un autre gaz approprié tel que le gaz carbonique, la vapeur d'eau, etc.., cette quantité correspondant à la quantité d'air qui passerait dans d'autres conditions. Ce gaz s'élève alors à travers la colonne de matière pour retourner dans la chambre de dégazage, et assure une étanchéité parfaite entre la chambre du transporteur et la chambre de dégazage.
Si le chauffage du véhicule de chaleur a lieu par combustion de sa teneur en carbone, par exemple avec l'air utilisé pour le transport de ce véhicule de chaleur dans le circuit fermé, la quantité d'air nécessaire au transport détermine la quantité de chaleur apportée au véhicule de chaleur par la réaction de l'air de transport avec le carbone que contient le véhicule de chaleur. Si la quantité d'air nécessaire au dégagement de la chaleur est insuffisante pour assurer le transport pneumatique du véhicule de chaleur, on peut ajouter à l'air d'autres gaz ne participant pas à la réaction, par exemple des gaz de combustion ou de l'azote.
Par exemple, lorsque l'installation de dégazage fonctionne à charge partielle, la quantité de chaleur nécessaire du dégazage et,par conséquent, la quantité d'air nécessaire au transport et au chauffage du véhicule de chaleur sont inférieures à celles qu'exige le fonctionnement à pleine charge de l'installation. Lorsque la quantité d'air s'abaisse au-dessous d'une certaine proportion, le transport pneumatique du véhicule de chaleur en grains fins n'est plus assuré parce que la vitesse des gaz est trop faible sur le parcours destiné au transport. Le fonctionnement à charge partielle réduit également la quantité du coke ou de résidus de dégazage.
Pour tenir'compte des conditions qui se présentent pendant le fonctionnement à charge partielle, on introduit selon l'invention, dans l'appareil de chauffage et de transport, non seulement de l'air de combustion, mais également de la vapeur ou des gaz inertes, par exemple' les gaz de* réaction, c'est- à-dire les gaz utilisés pour le transport et le chauffage du véhicule de chaleur, après un refroidissement nécessaire ou approprié pour leur passage dans le transporteur.
Il est particulièrement avantageux d'utiliser les gaz de combustion, par exemple des foyers de chaudières à vapeur ou similaires, dans lesquels on utilise le coke ou le résidu du dégazage, pour les ajouter dans la proportion nécessaire à l'air de combustion avant ou après le passage dans un ventilateur destiné à transporter ces gaz, ceci pour assurer le transport pneumatique et pour protéger l'appareil de dégazage contre tout suréchauffement. Les difficultés qui résultent d'une réduction du résidu de dégazage sont également surmontées par un agencement particulier des appareils destinés à la combustion du coke ou du résidu de dégazage.
Si le véhicule de chaleur chaud séparé des gaz de'chauffage ou de transport ne doit plus présenter une teneur appréciable en carbone à la sortie du séparateur ou éventuellement de la trémie collectrice, on peut mélanger l'air transporteur avec de la vapeur d'eau ou du gaz carbonique, ou avec les deux. Il en résulte que le chauffage transforme en oxyde de carbone et hydrogène l'excès non utilisé de carbone du résidu de dégazage.
Ceci est particulièrement avantageux si ôn utilise les gaz transporteurs à la sortie du transporteur pneumatique et du séparateur du véhicule de chaleur circulant en circuit fermé, par exemple si on introduit ces gaz
<Desc/Clms Page number 5>
dans la chambre de combustion d'une turbine à gaz.
La combustion et (ou) la gazéification du carbone que contient le résidu de dégazage dans le transporteur pneumatique et sur le parcours de chauffage peut être favorisée par le fait qu'on réduit autant que pôs- sible la vitesse du transport d'un bout à l'autre ou sur une partie du parcours. Par exemple, dans la première partie, le parcours du chauffa- ge à faible vitesse de passage des gaz peut se présenter sous la forme d' un lit tourbillonnant, à mouvements ascendants et descendants, formé par le mélange de véhicule de chaleur'et de résidu'de dégazage, dans le- quel ont lieu la transformation de l'air transporteur avec des constituants combustibles du mélange en gaz faible, et le chauffage du véhicule de cha- leur.
Pour obtenir un mélange uniforme et intime avec le véhicule de chaleur chaud dans le mélangeur, on introduit ce véhicule de chaleur et la matière à dégazer en courant constant et uniforme dans le mélangeur. Le rapport entre le poids introduit de là matière pulvérulente à traiter et le'poids du véhicule de chaleur peut être compris entre 1:1 et 1 :100, exemple. Le plus sôuvent on utilise un poids de véhicule de chaleur 5 à 50 fois-, par exemple 15 et 25 fois, supérieur à celui du combustible introduit de sorte que chaque particule de combustible est bien entourée de véhicule de chaleur pour être chauffée rapidement.
Même si on utilise de très grandes quantités de véhicule de chaleur par rapport à l'unité de la matière à traiter, le chauffage du véhicule de chaleur est encore économique. D'une part, en effet, le véhicù- le de chaleur ne subit qu'une faible chute de température à chaque passage à travers l'installation'de dégazage; de sorte que le réchauffage n'exige que la chaleur nécessaire à la compensation de la chute de température pour reporter le-véhicule de chaleur de la température à la sortie de l'ap- pareil de dégazage jusqu'à la température d'entrée, cette quantité de cha- leur correspondant essentiellement à celle que le véhicule de chaleur a cédé dans l'appareil de dégazage à la matière à traiter.
D'autre part, le procédé suivant l'invention permet une utilisation particulièrement favorable de la chaleur résiduelle et de la chaleur de combustion de la matière sortant du procédé: Etant donné que, selon l'invention, la matière à dégazer est transformée en gaz de dégazage concentré, en gaz faible et en poussière à l'état fortement chauffé, le procédé selon l'invention se laisse avantageusement combiner avec des foyers alimentés par du poussier pour chaudières à vapeur, dans lesquels on utilise la chaleur des gaz de combustion chauds et-de, 1' excès de corps solides combustibles, tels que le coke. On peut également combiner le procédé très avantageusement avec des fours de calcination et de frittage ôu avec d'autres procédés métallurgiques pour lesquels on utilise alors les gaz de combustion chauds et le coke.
Les gaz chauds sortant du transporteur et de l'appareil de chauffage du véhicule de chaleur peuvent entraîner le coke et le résidu de dégazage en grains d'une grosseur telle qu'elle est avantageuse ou tolérée pour l'installation de récupération consécutive, par exemple pour les foyers de chaudières à vapeur. -
Il est par exemple avantageux de proportionner la puissance de séparation du séparateur de coke et de gaz sortant du transporteur pneumatique et de l'appareil de chauffage du véhicule de chaleur de façon qu'il puisse extraire pratiquement tous les grains d'une grosseur supérieure à celle qui est nécessaire à l'alimentation des foyers.
S'il n'est pas possible d'utiliser un'excès de coke à grains plusgros que ceux que contiennent encore les gaz de réaction à la sortie du séparateur, il est avantageux d'adapter la finesse des grains du combustible à dégazer de façon que le niveau du véhicule de-chaleur reste pratiquement constant dans le séparateur. Etant donné que le dégazage entraîne une
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
certaine :c2c1.:.:c'ion àm li goeosxew des grains, -icnt le taux dépend des care..c- 3::'lS ùlqV.3 du combustible ;'.= .r :CuP1 et que 1e' véhicule de chsieur en circulation subit lui-::r3.
Ul1t:- réduction de la f.;:"Qf13ur do ses graij1-"'! '< -':";.1;S grains dit combustible .ààà*.zet pPm>mvt Î'cre n peu plus gros qu< uetr: qui sont nécessaires à .J...' ['...lim9tati8n du ii=.; ;=.1: Si les filles a,. =¯oasps de -ot..,':= contrarient la coBibus'uion des gaz de 'réaction dans la oha.u3.iero G;):;.>'3cUt::¯V ou dans u:
l autre" appa- reil, si elles ont par exemple tendance à former des dépôts ou 3. entraîner une forte usure, on peut largement débarrasser les gaz des poussières dans des appareils à grande finesse de séparation, par exemple dans des appareils
EMI6.2
cyclones rJ.il .ti=>l oes àr Iia,uf m±±"5-et,cit6, etc...
Grâce aa <µjnoussiàragm cyc onêS :êrl'vJ..--,-9S lau:o"p '-ÚI:1.C>2oCl,-,G. -;ç... lirace au Î.300USsl3:.'agl'> grande èfficacit, il n4 ; popsibip ' u¯î4 r dos vitesses de circulation du gaz plus v F;f $S .Cïc=i,'.; la chaudièrp- à vapeur ou "':4o turbino a z:l -az par er,>iej;lmo La fine poussière 1 p '1'.1-1. 1-it-re & in'ùr.odi1t=to dans ? , circuit du véhicule i3fl 'JLls.SS2v.'ÉFj S .3:: !' ç?=û '-! ' T' ; l tres effets, par exemple --".'..:.15 wi; chaudière à vapeur 4is'ài:aat>, dans lui couloir de frittage, etc., par exemple pour l'utilisation du. carbone qu' elle contient éventuellement.
EMI6.3
Pour la, réduction de l' US'L1.1: des f4o;'e-r'A de COl1ÛUJ' "ti'J et pour l'adaptation de la puis8::nco de l'installation il# dSg::.3::S;'" cl une puissance variable du foyer lorstl':)11" v;ilis In gaz faible que donn'-' 1-= µrocà4é , ainsi que 1?°.C''.?S t3-? coke, etc.., notanment pour le chauffage de ChaLt='c'.:'¯"PS peut extraire 1,'P;:#%x de 1 du résidu de dégazage :.;a séparateur OI1 p?us '-1j't.rfl:r -.' J::2:n C..L? eOlÇ ')l. ;:..ti Z-'--:.ll r'3 c,-egeza,± L:l ss.para jet.D.: (;}"1 Tehicule êÍ.", C:.hc.,l E?L1: <- de i. transporteur chaud, ",t 11.31'=".=^ 111T¯'=P sépe..z'.:3nent c1&n:-; le foyer rl9 .;e3.i.L',slvt: PS cu autres appareils, taudis que lps qaz ehau-is sont introduits ;:>:;'J2;:'éml1t en un exr:"!'", point du ±":):'.;>1:'.
Le séparateur et le foyer sont alors agences de façon que le coke ou le résidu de dégazage soit déplacé sous faction de leur propre poids et sans transporteur, et qu'il arrive dans le foyar alors qu'il est encore chaud.
EMI6.4
Il en resulte cet autre C.V81:tO.S'" quo le f.};,7r"''": fonctionne avec un cosibustible très 1i11<.a.i31 C3 P-1 donnant le fslér'',xe i P-lfiniûP3lU, mt que .?,.,.'"f'.'¯''1C'ment fie ce . peut ""t 4xtr$nement s3¯raiR.
Il est p>- -r tic u 1 i'rem-. 3 n t- vantageux de prévoir lefoyer dans la partie supérieure d'une chaudière à vapeur, les gaz de chauffage descendant d'abord dans un premier carneau
EMI6.5
pour remonter ;aôZ= ; E?r..at1 p 1P dans un f:. L:s? ' .3:E? carneau âé:û¯vY1 d'un rldvoussi8reur et d'une cheninse. l.1 eXC:.3S de coke ou de résidu de rl=3gëz2.bf" peut otro evaous en quantité uniforme de la ':.1 = du S3ps.rat'=ur. Il suffit alors ,le prévoir unm petite '.f=EE't'.8.
Il est cependant égalesient possible C'38.W..P' le coke ou le ràsiàu de .> en c^.,Llai;'G1'û.. variables , ou A ", -' t 0 -,:)Plat alors en utiliser un maximum pour les pointes do consoL1TIla.tion. Il S(j également possible à.,,1"I.'PI'Pj: l'installation <a C.:f-,'-.1.^,.r,,R avec :"3,S" quantités variables de'charbon à dégazer,pour répondre à la consommation variable de coke ou de résidu de dégazage pour le chauffage des foyers. On peut faire fonctionner l'installation de dégazage d'une- manière constante, et accu-
EMI6.6
muler dans la tranie du S3ß:c==c^.'Ci?.'s.'C:?S quantités suffisantes clé coke ou de rssidu de dégazage pour les pointes de onsomD12.tion.
Selon l'Í::-'.'I>1ntio!1! la capacité de la trémie est adaptée 11#; qug.ntit5s Tariables 'atc.. qu'elle doit fournir.
On a trouve qu'un autre avantage de l'invention consiste e@ ce
EMI6.7
qu'il est possible j.z:?ZaSfI' l'excès de coke ou de résidu 4r- c' s¯"2iu^c.'¯"n é- Ventuellement avec les poussières extraites des gaz de chauffage, et qu'il est particulièrement avantageux de l'utiliser avec d'autre combustibles.
Il constitue par exemple une bonne addition pour l'agglomération à chaud de la houille, et améliore la faculté d'agglomération ci? cette houille. @vec des proportions relativement faibles de coke ou de résidu de dégazage, on peut alors obtenir un maximum d'effet. On obtient de @ons rssultats en utilisant ce coke ou résidu pour l'agglomération de minorais, éventuellement
<Desc/Clms Page number 7>
avec d'autres matières convenant à cet effet, notamment avec des combusti- bles.
D'autres avantages de l'invention, concernant l'économie thermique résident dans l'utilisation de la chaleur disponible du coke ou résidu de dégazage si on l'emploie à chaud, par exemple à la température à laquel- le il sort du procédé de dégazage ou du chauffage du-véhicule de chaleur.
Le charbon à traiter peut être séché complémentairement et porté à la tem- pérature la plus favorable pour le traitement, par exemple pour l'agglomé- ration. Pour l'agglomération à chaud, le charbon est pressé à l'état plas- tique, par exemple dans une gamme de températures de 350 à 450 C. Or, il est précisément difficile de transmettre la chaleur nécessaire au charbon à l'état plastique. Selon l'invention, cette transmission est assurée par le fait que le charbon à agglomérer à chaud est d'abord porté à des tempé- ratures de 200 à 300 G par des gaz de combustion ou de la vapeur, c'est- à-dire à une température inférieure au niveau auquel le charbon devient plastique et commence à se débarrasser de son goudron.
Par mélange avec du coke chaud, par exemple d'une température de 1000 C, le charbon est ensuite porté à 300 C ou plus, et,pressé à cette température. Le mélange avec le coke chaud ou le résidu de dégazage peut avoir lieu dans un mélangeur similaire à celui qu'on utilise selon l'invention pour mélanger le combustible avec le Véhicule de chaleur.
Le dégazage peut avoir lieu à volonté à des températures hautes, moyennes ou même basses. La température dépend essentiellement de la constitution désirée des produits de dégazage. Si on opère à haute température de dégazage, par exemple de 1000 C, le goudron dégagé de la matière dégazée est largement décomposé et passe dans le gaz, tandis que les constituants volatils de la matière dégazée sont largement extraits. Il ne reste alors comme résidu qu'une faible quantité de coke. Si on dégaze au contraire à basse température, par exemple de 600 C, le goudron dégagé de la matière dégazée est largement conservé et entraîné hors de la chambre de dégazage par le gaz résultant du dégazage.
La quantité de ce gaz est plus réduite que lorsque le dégazage a lieu à haute température, mais le gaz présente d'une façon générale un pouvoir calorifique plus élevé. La quantité de résidu est également plus importante parce qu'une partie des constituants volatils reste dans le résidu, par exemple dans le coke..
Les gaz dégagés dans le mélangeur peuvent être évacués séparément par rapport aux gaz du deuxième étage de dégazage. On peut brancher l'un à la suite de l'autre deux mélangeurs, le premier ne recevant alors qu'une partie duvéhicule dechaleurchauffé,tandis que l'autre partie n'est introduite que dans le deuxième mélangeur. La température régnant dans le premier mélangeur est inférieure à celle du deuxième, de sorte que le dégazage du combustible peut avoir lieu à basse température dans le premier mélangeur, tandis que le dégazage complet du combustible n'a lieu que dans le deuxième mélangeur. Les gaz des deux étages de dégazage peuvent etre évacués et utilisés séparément. Ce mode de mise en oeuvre permet une large récupération du goudron dans le premier mélangeur sans dissociation ni décomposition appréciable.
De préférence les deux mélangeurssont séparés l'un de l'autre par une colonne du mélange de véhicule de chaleur et de résidu de dégazage, qui assure l'étanchéité entre les deux mélangeurs ou étages de dégazage.
Si on désire éviter l'utilisation de coke pour le chauffage du véhicule de chaleur, on peut avantageusement ajouter des gaz de chauffage à l'air transporteur pour obtenir la quantité de chaleur nécessaire au chauffage du véhicule de chaleur par combustion des gaz de chauffage. On peut également faire précéder le couloir de transport et de chauffage d'un foyer dans lequel on brûle alors -avec l'air transporteur du poussier de charbon ou même du charbon en grains, des combustibles liquides ou gazeux, etc... Les gaz de combustion à haute température qui en résultent sont
<Desc/Clms Page number 8>
introduits dans le couloir de transport et de chauffage pour assurer le chauffage et le transport du véhicule de chaleur. On peut faire fonctionner ce foyer par exemple avec une circulation de laitier ou de scories en fusion.
Dans certains cas, il peut être-indiqué d'ajouter du gaz à l'eau au gaz de dégazage, par exemple pour augmenter la quantité de gaz, ou encore pour abaisser le pouvoir calorifique du gaz, afin que le mélange gazeux réponde par exemple aux bornes imposées au gaz de ville, La production du gaz à l'eau peut être combinée avec le dégzage par le fait qu'on introduit de la vapeur d'eau. dans la partie inférieure de la chambre de dégazage, cette vapeur passant alors à travers le mélange de combustible et de véhicule de chaleur à haute température en circulation que contient la chambre de dégazage. La vapeur se combine en partie avec le carbone du combustible et donne par dissociation, en fonction des conditions d'équilibre, notamment de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène en même temps que du gaz carbonique.
Le réglage du pouvoir calorifique du gaz peut avoir lieu par d' autres moyens. On injecte par exemple avec la vapeur ou à la place de la vapeur de-l'air, de l'oxygène ou de l'air-enrichi en oxygène, etc... L'injection de la vapeur ou d'un autre fluide ainsi que la production du gaz à l'eau augmentent la quantité de gaz traversant la matière et entraînant la poussière. Il est donc fréquemment avantageux de produire le gaz à l' eau dans un appareil séparé, éventuellement dans une chambre suivant la chambre de dégazage, et de mélanger ce gaz à l'eau le gaz de dégazage après son épuration.
Si on désire une récupération aussi totale que possible du goudron que contient le combustible, notamment par l'utilisation dé températu- res de dégazage: aussi basses que possible, l'injection de faibles quantités de vapeur et même de gaz dans la chambre de dégazage peut être avantageuse, parce qu'il en résulte un balayage qui accélère l'évacuation des vapeurs de goudron et contrarie davantage la décomposition du goudron. On peut fréquemment obtenir des avantages thermiques en chauffant l'air destiné au transport pneumatique du véhicule de chaleur en circulation et (ou) en chauffant le combustible avant ou pendant son entrée dans l'appareil transporteur pneumatique.
Pour le chauffage de l'air et (ou) du combustible, on peut avantageusement utiliser la chaleur du gaz chaud de dégazage sortant et (ou) des gaz de réaction après la séparation du véhicule de chaleur de circulation, le combustible étant ainsi séché préalablement, tandis que sa faculté de cokéfaction est éventuellement détruite par un traitement thermique préalable.
-
Si on désire éviter le passage de gaz combustible à pouvoir calorifique élevé sur un côté des cloisons échangeuses dans les échangeurs de chaleur, et de l'air à forte pression sur le côté .opposé de ces cloisons , on peut utiliser la chaleur sensible du gaz de dégazage pour le séchage préalable, éventuellement pour -le chauffage du combustible à traiter et (ou) pour d'autres traitements en rapport avec l'utilisation du gaz chaud et de l'excès de coke ou de résidu, notamment pour le chauffage préalable de l'eau d'alimentation des chaudières ou pour la production directe de vapeur, c'est-à-dire pour des traitements dans lesquels l'échange de chaleur n'a pas lieu avec des fluides contenant de l'oxygène.
Pour le chauffage préalable de 'l'air de combustion necessaire dans l'installation de dégazage; on remplace le gaz de dégazage par une partie ou par la totalité des gaz de combustion du foyer des chaudières, etc... On utilise alors la chaleur du coke ou résidu de dégazage résultant du procédé et (ou) la chaleur des gaz de combustion pour le chauffage du véhicule de-chaleur.
De préférence, le combustible-destiné au dégazage est suffisamment séché préalablement, ou éventuellement chauffé préalablement en vue d'une augmentation de la puissance et du rendement de l'installation de dégazage. Pour ce séchage ou chauffage préalable, on peut encore utiliser la chaleur sen-
<Desc/Clms Page number 9>
sible du gaz de dégazage ou même la chaleur sensible des gaz de réaction provenant du transporteur pneumatique et du couloir de chauffage. On peut également utiliser la totalité ou une partie des gaz de combustion du foyer des chaudières, dans lesquelles on utilise la chaleur du coke ou du rési- du de dégazage.
Le procédé est avantageusement mis en oeuvre dans une installa- tion dans laquelle la chambre de dégazage, le mélangeur et la chambre des- tinée à la séparation du véhicule chaud de chaleur et des gaz transporteurs sont superposés, de façon que le véhicule de chaleur puisse descendre sous l'action de son propre poids dans les trois chambres. Le mélangeur et le séparateur sont reliés entre eux par un conduit de préférence étroit pour le passage du véhicule chaud de chaleur. La sortie de la chambre de dégaza- ge est à son tour reliée par un conduit de préférence étroit à la partie inférieure du transporteur pneumatique. Ce transporteur pneumatique est de préférence disposé a l'extérieur de l'installation de dégazage.
Le procédé selon l'invention sera décrit en détail ci-après en regard du dessin annexé. La fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une installation de dégazage agencée selon l'invention pour le traitement de combustibles. Les fig. 2 à 11 montrent plusieurs modes de réalisation par- ticuliers du mélangeur selon l'invention. Ces figures montrent certains détails du mélangeur. Les fig. 2 à 4 sont des vues en coupe transversale de vis mélangeuses. Dans l'exemple de la fig. 2, les arbres des vis mélan- geuses tournent dans un rapport de 1:1. Dans l'exemple de la fig. 3, ces vis tournent dans un rapport 1:2, tandis que ce rapport est de 1 :3 dansl'exem- ple de la fig. 4. Les fig. 5 et 6 sont des vues en coupe transversale de deux autres modes de réalisation du mélangeur.
La fig. 7 est une vue en é- lévation latérale de la vis du côté gauche sur la fig. 5. La fig. 8 est une vue en élévation latérale de la vis du côté gauche sur la fig. 6. La fig. 9 est une vue en coupe longitudinale d'un mélangeur de ce type, tandis que les fig. 10 et 11 montrent certains détails d'un autre mode de réalisa- tion des vis transporteuses.
Dans l'installation que montre la fig. l, le traitement thermique de la matière sortant du mélangeur 24 continue dans une chambre verticale, de préférence de section circulaire. Le couloir de transport pneumatique et de chauffage 22, dans lequel le véhicule de chaleur est élevé tout en étant chauffé, débouche dans un séparateur de dégrossissement 23 se pré- sentant dans ce cas sous la forme d'une chambre que les gaz traversent à vi- tesse réduite. Le séparateur 23 sépare le véhicule de chaleur des gaz.
Le véhicule de chaleur passe par le conduit 25 dans le mélangeur 24 dans lequel il est intimement mélangé avec la matière à dégazer. Etant donné que toutes les parties de l'installation fonctionnent à des températures supé- rieures à 400 C, les parties en question reçoivent une enveloppe extérieure en tôle avec un revêtement intérieur réfractaire. Le véhicule de chaleur sort du séparateur 23 par le conduit étroit 25 à une température comprise entre 400 et 1200 C, par exemple à 950 selon les conditions imposées.
Dans le conduit 25 est intercalé à proximité du mélangeur un doseur ou ré- gulateur, par exemple un tiroir 25 qui commande l'entrée uniforme du véhicu- le de chaleur dans le mélangeur. Le mélangeur 24 par exemple prend la for- me d'une vis à palettes. Celle-ci se présente par exemple sous la forme d' une vis à palettes comportant un arbre refroidi par l'eau sur lequel sont soudées des palettes ayant la forme de broches de section circulaire, de barres de fer plat, etc...
Les barres de fer plat peuvent être orientées perpendiculairement ou obliquement pour refouler la matière dans le sons de l'avancement ou pour freiner cet avancement. La matière à dégazer est introduite dans le mélan- geur par le conduit 27. Cette matière peut arriver par simple chute ou sous
EMI9.1
l'action d'un gaz d':fnja:rf:j!)n.Ie gaz d'1njecijoné9t;'ava:*nt bIDÍé,ar du gaz de dégazage convenablement épure et débarrassé des constituants qui se condeusent aux températures normales. La matière à dégazer, constamment agitée et
<Desc/Clms Page number 10>
mélangée avec le véhicule de chaleur, cède ses constituants volatils en absorbant de la chaleur.
La matière partiellement dégazée tombe en mélange avec le véhicule de chaleur à l'extrémité inférieure du mélangeur dans un conduit 28 qui débouche dans la chiam@re de dégazage 21. Le mélange forme dans la chambre de dégazage un tas d'éboulement ou une colonne dans laquelle la matière à dégazer absorbe une quantité complémentaire de la chaleur du. véhicule de chaleur,-de façon que les températures du véhicule de chaleur et de la matière soient pratiquement en équilibre. il en résulte un dégazage complémentaire de la matière .
Les constituants volatils dégagés dans le mélangeur 24 et dans la chambre de dégazage-21, passent par le conduit 29 partant de la partie supérieure de la chambre de dégazage 21, et arrivent ainsi dans une installation de refroidissement, de condensation et dépuration de construction connue.
Cependant, on peut également évacuer séparément par un conduit 30 les constituants volatils dégagés dans le mélangeur-. Ceci est indiqué lorsque les vapeurs de goudron dégagées dans le premier étage de dégazage doivent être récupérées autant que possible sans décomposition- -
La masse ébouleuse formée par le mélange de véhicule de chaleur et dé matière dégazée se présentant à une température de 400 à 1000 C, par exemple de 900 C selon les conditions choisies, descend lentement dans la chambre de dégazage 21 et passe par le'conduit 31, de préférence étroit dans la partie inférieure 32 du transporteur pneumatique 22.
A l'extrémité inférieure est intercalé, dans le conduit 31 , un organe régulateur, par exemple un tiroir 33, destiné à doser la quantité de véhicule de chaleur passant dans le transporteur 22. La section transversale de- la partie inférieure 32 du transporteur est de préférence supérieure à celle de la partie suivante. Dans le bas de la partie 32 est injecté, par un conduit 34, l'air nécessaire au chauffage et à l'élévation du véhicule de chaleur. Cet air est préalablement porté à une température de 200 à 400 C environ dans un échangeur 35. Le chauffage préalable de l'air peut avoir lieu par le gaz chaud de dégazage ou par les gaz de combustion chauds, ou encore par une source de chaleur extérieure.
Dans la partie 32 a lieu la réaction entre l'oxygène de l'air et-le carbone du résidu de dégazage. Il en résulte du gaz carbonique dans des proportions variables selon les conditions, la température, la quantité disponible de carbone et la durée de réaction.
La réaction dégage de la chaleur'qui'porte le véhicule de chaleur à une température de 1000 C par exemple. Les gaz de réaction transportent le véhicule de chaleur dans la chambre de séparation 23.
Ces gaz de réaction traversent la chambre de séparation 23 à vitesse réduite, ce qui permet la précipitation de la majeure partie du véhicule de chaleur à l'exception des poussières les plus fines. La partie précipitée du véhicule de chaleur s'accumule dans la trémie inférieure de la chambre 23. Les gaz transporteurs sortent au sommet de la chambre de séparation 23 et passent dans un foyer 36 dans lequel l'oxyde de carbone et les constituants combustibles des fines poussières entraînées sont brûlés par de l'air secondaire.
Le foyer peut, par exemple, faire partie d' une chaudière, d'un four de frittage. d'une turbine à gaz, etc. de sorte que la chaleur dégagée et la chaleur latente des constituants combusti- bles du gaz transporteur sont-avantageusement utilisées. @
Le véhicule chaud de chaleur sortant de la chambre de séparation 23 descend par le conduit 25 dans le mélangeur 24.
De cette chambre de séparation 23 part également un conduit 37 dans lequel est intercalé un obturateur 40. Ce conduit permet d'évacuer d'une manière continue ou périodique du circuit fermé tout excès de véhicule de chaleur tel que le coke. Ce' coke peut être également utilisé dans le foyer 36 ou dans un autre appareil de récupération. Si le combustible ne forme aucun excès de coke, on-introduit avantageusement dans le circuit un véhicule de chaleur complémentaire, par exemple du sable, des cendres de charbon, etc.
<Desc/Clms Page number 11>
Le niveau du véhicule de chalpur dans la chambre de séparation
23 et dans la chambre de dégazage est de préférence surveillé en permanen- ce et maintenu à peu près constant par la commande des obturateurs 26 et
33. La'surveillance du niveau peut être effectuée par l'introduction d' une barre de fer ou par la mesure de la pression différentielle en deux points superposés de la masse ébouleuse, si-les pressions du gaz sont dif- férentes au-dessus et au-dessous de la masse ébouleuse. On peut également utiliser à cet effet des appareils de mesure électriques ou similaires. -
En 38 est indiquée une grille montée dans la partie inférieure de la chambre de dégazage. D'une part, cette grille est destinée à porter le poids de la masse ébouleuse au-dessus de l'orifice d'entrée du conduit étroit 31.
D'autre part, cette grille sert à l'injection de vapeurs ou de gaz, par exemple de vapeur d'eau par un conduit 39. La vapeur ou le gaz carbonique introduit dans la chambre de dégazage déclenche le dégagement d'un gaz de gazéification dans le résidu de dégazage, et assure également le balayage de la chambre pour accélérer l'évacuation du gaz de dégazage chargé de vapeurs de goudron.
L'installation fonctionne d'une manière particulièrement avanta- geuse avec un mélangeur comprenant deux vis transporteuses côte à côte (fig. 2 à 11). Un mélangeur de ce genre est par exemple équipé de deux arbres rotatifs 41 et 42 garnis de palettes 43 et 44. Ces palettes peuvent être des broches de section circulaire, des barres 'de fer plat, des palettes en toleetc.. Elles sont avantageusement décalées les- unes par rapport aux autres sur les arbres, mais se suivent de préférence sans intervalles le long des arbres, de sorte qu'elles balaient complètement l'espace intérieur du mélangeur et peuvent donc l'évacuer parfaitement. Les dépôts formés sur une vis sont éliminés ou empêchés par les palettes de l'autre vis tournant dans le même sens.
Les vis se nettoient donc réciproquement de la manière indiquée sur le dessin. L'aire hachurée n'est pas balayée par l'autre vis. Cette aire peut donc être obstruée par des dépôts dont la forme dépend notamment des différents rapports de vitesse 1:1, 1:2, 1:3. Si les dépôts ne peuvent être tolérés dans les aires hachurées, les palettes sont agencées de façon qu' elles balaient également les aires hachurées sauf quelques angles très réduits.
Dans l'exemple que montrent les fig. 5 et 6, les palettes reçoivent une section en forme de lentille, et les vis tournent dans un rapport de 1:1.
Les palettes de section en forme de lentille sont avantageusement continues et rectilignes (61 sur les fig. 5 et-7), ou continues et hélicoïdales (62 sur les fig. 6 et 8). Il en résulte l'avantage que l'appareil fonctionne parfaitement même aux températures relativement élevées par exemple de 1000 C ou dans le cas de variations de température, et il n'est alors pas nécessaire de tenir spécialement compte des dilatations longitudinales résultant des températures élevées ou des variations de température, ce qui est par exemple le cas lorsqu'on utilise des vis à palettes constituées par des éléments façonnés à la forme de lentille, espacée et décalés angulairement pour former une suite hélicoïdale.
Un effet surprenant consiste en ce que les palettes continues à section de lentille assurent'un bon mélange et un avancement certain de la matière. Ces effets avantageux ne résultent pas d'un frottement, mais du fait que l'une des vis racle la matière sur l'autre., l'entraîne ensuite dans son logement et la- retransmet à l'autre vis. La matière exécuté donc un mouvement autour des deux vis, et l'espace rempli par cette matière change constamment de forme, la matière du bord extérieur étant refoulée vers l'intérieur, tandis que la matière du bord intérieur est refoulée vers l'extérieur. Les palettes en forme de lentille se nettoient donc réciproquement ainsi que le carter, ce qui empêche la formation de dépôts gênants.
Si on désire imposer aux arbres et au mécanisme d'entraînement des
<Desc/Clms Page number 12>
contraintes de poussée, on utilise avantageusement des vis mélangeuses dont les palettes sont continues et hélicoïdales (fig. 6 et 8). La forme hélicoïdale donne également selon le pas et la vitesse de rotation un rpfou- lement plus puissant--de la matière dans le sens-de l'avancement. -
Dans l'exemple de la fig. 9, les arbres 41 et 42 portant les vis sont montés dans un carter maçonné 46 entouré d'une enveloppe en tole 47. Ce carter présente un canal d'arrivée 48 pour le véhicule de chaleur chauffé en grains fins, un canal d'arrivée 49 pour le combustible à traiter,et un canal de départ 45 pour le mélange de véhicule de chaleur e t d e combustible.
Le véhicule de chaleur et le combustible à traiter sont de préférence introduits successivement dans le mélangeur.
Le véhicule de chaleur en grains fins est-avantageusement introduit d'abord par le canal 48'dans la partie antérieure du mélangeur, et le combustible à traiter est ensuite introduit d'une manière continue par le conduit 49. Les arbres du mélangeur portent des palettes sous la forme de tronçons 60. Il peut être avantageux de prévoir dans la partie antérieure du mélangeur des filets normaux 50 pour le premier transport du véhicule de chaleur.
Ces filets refoulent mieux la matière que les palettes de section en lentille, et assurent une bonne alimentation du mélangeur. Ces filets normaux ne peuvent pas s'obstruer puisque la formation de dépôts n'est possible qu'en aval du point d'entrée du combustible à traiter-
Pour tenir compte des fortes contraintes thermiques qui SE'! présentent pendant le dégazage et la gazéification de combustibles, les arbres des vis sont de-préférence refroidis par l'eau. Les palettes, par exemple de section en lentille, - peuvent être soudées sur les arbres, ou emmanchées en un ou plusieurs éléments et fixées par des clavettes.
On a trouvé qu'il est particulièrement avantageux de constituer la palette hélicoïdale par des éléments-52 et 53 à évidement demi-circulaire, et de fixer ces éléments sur les arbres par des boulons encastrés 54, de la manière indiquée sur la fig. 10. Il est ainsi possible de'remplacer facilement certains élements plus fortement exposés à l'usure. On peut également incorporer des éléments d'entraînement ou similaires empêchant le glissement des éléments sur les arbres.
Les palettes de section en-forme de lentille peuvent être faites en pièces de tôle soudées. On utilise avantageusement une fonte simple ou un alliage de fonte.
Si on prévoit un refroidissement du mélangeur, il suffit généralement de refroidir simplement les arbres. Les palettes de section en forme de lentille ou similaires de l'appareil peuvent être au besoin raccordées au circuit de refroidissement des arbres, surtout lorsqu'il s'agit de vis de grandes dimensions. On peut éventuellement les isoler des arbres pour éviter les pertes inutiles de chaleur.-
Il n'est pas indispensable de donner aux palettes une section pleine en forme de lentille. Il suffit fréquemment de monter sur les arbres deux ailettes diamétralement opposées à profil droit, qui s'étendent jusqu'au pourtour extérieur de la vis de la manière indiquée sur la fig.
11. La section en forme de lentille est ensuite obtenue automatiquement par les dépôts de coke tout autour des arbres, parce que toutes les autres parties de l'espace sont balayées par les bords des ailettes de l'autre vis. Les ailettes sont avantageusement incurvées en hélice autour des arbres. Le remplacement des palettes en forme de lentille'par des ailettes droites offre l'avantagé d'une fabrication plus simple et d'une usure plus réduite, parce que seules les arêtes extérieures sont exposées à cette usure. Les dépôts de coke sur les arbres de vis réduisent également la transmission de la chaleur aux arbres creux refroidis par l'eau, de sorte qu'il en résulte un meilleur isolement. Les ailettes 55 font avantageusement partie de coquilles 56 qui sont fixées sur les arbres 57.
Les coquilles 56 et les ailettés 55 peuvent être garnies de broches ou de crochets 58 empêchant l'effritement du coke déposé sur les ailettes et sur l'arbre.
<Desc/Clms Page number 13>
Les arêtes extérieures 59 des palettes en forme de lentille et dès ailettes-sont les parties les plus exposées à l'usure. Il n'est pas indispensable de fabriquer les palettes ou les ailettes entièrement en ma- tière de haute qualité résistant à l'usure. Le plus souvent il suffit de prévoir des arêtes en matière résistant particulièrement bien à la tempé- rature'et à l'usure, et de fixer ces arêtes sur le corps des palettes ou ailettes par soudure,-par des vis ou par des organes de coincement.
Le procédé et l'installation selon l'invention conviennent notam- ment à la production d'un gaz ayant un pouvoir calorifique élevé, par exem- ple du gaz de ville, ou à la fabrication consécutive d'hydrocarbures ga- zeux en partant du gaz, ou encore à la fabrication de goudron combinée avec la production d'énergie, pour laquelle on utilise avantageusement les gaz de réaction formés par l'air transporteur et la fine poussière à haute tem- pérature. On peut également obtenir des agents de dilution pulvérulents destinés à être mélangés avec un charbon à mettre en oeuvre dans une co- kerie, qui doit également fournir du goudron. Grâce à la simplicité de 1' agencement et la rapidité de fonctionnement de l'installation, le procédé selon l'invention peut très avantageusement intervenir au moment des poin- tes de consommation.
Pour les pointes de consommation de gaz et d'énergie qui se présentent à certains moments, on peut avantageusement utiliser le goudron en dehors du réglage des conditions de fonctionnement pour la consommation nécessaire. En ramenant le goudron dans la chambre de déga- zage et en le décomposant on peut augmenter le rendement en gaz. On peut également augmenter le rendement en énergie en brûlant le goudron par exem- ple dans une chaufière.
L'installation peut également fonctionner sous une pression re- lativement élevée, par exemple pour une utilisation plus favorable de gaz transporteurs chauds qui se présentent avec une certaine surpression, ce qui est le cas notamment dans les turbines à gaz, ou pour la production d'un gaz de dégazage sous pression, ce qui facilite l'épuration et le transport du gaz.
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour le dégazage de combustibles pulvérulents ou en grains fins par l'intermédiaire d'un véhicule de chaleur'également eh gratis fins circulant en circuit fermé, qui consiste à amener le véhicule de cha- leur en contact intime avec la matière à dégazer dans un mélangeur mécani- que, par exemple à vis, pour le dégazage partiel, à soumettre le-mélange à un dégazage complémentaire dans une colonne de matière, à faire tomber la matière en chute libre dans un espace vide sur son parcours entre le premier et le deuxième étage de dégazage, ledit espace étant utilisé pour l'évacuation des gaz dégagés dans les deux étages, à élever le véhicule de chaleur par un courant d'air après son passage dans la chambre de dégazage,
et à chauffer simultanément ce véhicule de chaleur par la réaction du carbone qu'il contient avec l'air transporteur.
2. L'arrivée, le départ et le transport du véhicule de chaleur et du combustible à travers le mélangeur à vis sont réglés de façon que le carter de la vis transporteuse ne soit rempli qu'à moitié ou au tiers par le mélange de véhicule de chaleur et de combustible pulvérulent.
3.. Le mélange descend à travers la chambre de dégazage sous l' action de son propre poids.
4. On utilise comme véhicule de chaleur le coke ou résidu résultant du dégazage.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
In some known processes, powdery or fine grain fuels are degassed or degassed and gasified by the fact that the fuel is introduced into the reaction chamber with a solid heat carrier. The heat carrier thus provides the heat necessary for the degassing or gasification which takes place during the movement of the fuel and the heat carrier. This frequently results in agglomerations of the fuel in coarse grains or lumps, or deposits of fuel on the heat vehicle, in particular when the fuel has coking properties.
These phenomena result in disturbances in degassing or gasification and lead to irregularities in the path of the mixture of heat vehicle and fuel in the reaction chamber. These disturbances mainly result from deposits and the formation of bridges and make regular operation impossible.
The aim of the invention is to remedy this drawback and to increase the operating reliability as well as the speeds of implementation of the method. According to the invention, this object is achieved by the fact that the degassing of pulverulent or fine-grained fuels, or their degassing with partial gasification, are carried out by means of heat vehicles circulating in a closed circuit, so that the mixture of fuel and heat vehicle passing from a mechanical mixer, for example an endless screw, into the treatment chamber, falls in free fall into the upper part of this chamber in which the degassing or degassing is completed and gasification already started in the mixer.
In the remainder of this description, the treatment chamber will be denoted by "degassing chamber", which does not exclude that this chamber may be the site of a gasification obtained in a manner known per se by means of a gasifying agent.
Preferably, the mixer is operated so that the mixing chamber, which follows the degassing chamber, is not completely filled with material, and this material can flow from the mixer without being stopped. Thanks to the invention, the degassing of the fuel is significantly accelerated, and it is also obtained that the fuel, even if it has good coking properties, has no tendency to form lumps or deposits in the degassing chamber. . In addition, the path of the fuel and the heat vehicle through the mixer can be significantly reduced.
Further advantages of the new process are that the evacuation of gases in the upper part of the degassing chamber can be carried out more simply, while the drop space in the upper part of the degassing chamber can be carried out more simply. at the same time ensuring a compensation for the irregularities of passage of the material in the screw mixer and in the degassing chamber.
For the implementation of the method according to the invention, the material to be treated is, for example, brought into intimate contact with the heat vehicle heated in a mechanical mixer which is then the site of a partial degassing, while the mixture is consecutively subjected to additional degassing in the form of a column.
The mixer can be a mixing screw, the stirring branches of which are for example iron pins of circular section, flat iron bars, or straight or curved paddles. The axis of the mixing screw can be horizontal, vertical, inclined downwards or upwards.
Depending on the position of the screw and the coking ability of the fuel, flat iron bars, sheet metal pallets, etc. are given. a more or less strong inclination, the pallets advancing the material if they are inclined or curved for the delivery in this direction, or retaining or pushing the material back if they are inclined or curved for the delivery in the opposite direction. The pallets can be all inclined or curved for delivery in the direction of travel, or all inclined or curved for delivery in the direction of travel.
<Desc / Clms Page number 2>
recoil, to accelerate or slow down the movement of the material to be mixed through the screw mixer, or to increase or to reduce the residence time.
The material to be mixed enters the screw mixer from one end and the mixture is discharged from the opposite end. Great operating reliability can be obtained, even with the most difficult to process fuels, by a particular arrangement of the mixing mechanism.
This arrangement consists in using two mixing screws driven in rotation in the same direction, which mesh with each other so that the vanes of one mixing screw clean the space between the vanes of the other mixing screw. Mixing screw shafts can be rotated with the same number of revolutions per minute or in a ratio of whole numbers such as 1: 2 or 1: 3. Preferably, the vanes are shaped so that they fill the space that the vanes of the other screw do not sweep away.
The gases which are given off during the passage of the material in the first degassing stage (which is the mixer), and those which are given off in the second stage, can be discharged together into the fall space of the second stage. The free fall between the two stages protects in particular the mixer against overfilling, and essentially improves by feedback the mixing of the material to be degassed with the heat vehicle in the mixer.
For the implementation of the process, use is made, for example, of a powdery or fine-grained heat vehicle which, when the material to be degassed is suitable, preferably consists of the coke resulting from the degassing or of the process residues. The mixture of heat vehicle exiting the degassing chamber, circulating in a closed circuit, and freshly formed coke or residue, which is also powdery or fine-grained, is pneumatically elevated while simultaneously being reheated, by 'preference' by reaction of the air used for the elevation with the carbon contained in the residue, and this mixture receives during the elevation possibly a complement of other gases, for example water vapor, combustion products taken from air used for lifting, carbon dioxide,
nitrogen, etc ..., to be introduced into a separator, a hopper, etc ... The separator is used to separate the heat vehicle from the gases used for its heating, and the heat vehicle is then returned to the mixer, Depending on the temperature conditions which present themselves during the reheating of the heat vehicle, and according to the rapidity of the reaction which takes place during the heating, this gives a variable proportion of carbon dioxide in the reaction gases of the combustion air.
The separator is advantageously a degreasing separator, which is for example in the form of a stabilization chamber in which the gas is driven at a low speed, or simply a cyclone, so that the finest particles than contains the gas are separated only to a limited extent, and are for the most part entrained by the reaction gases outside the closed circuit of the heat vehicle.
If the shape or the constitution of the coke or its ash is not suitable, for example if this coke is too fine, it is possible to use other cokes, fuel ashes, refractory earth (chamotte), alumihe, silica (quartz or other variants), silicates, oxides of magnesium or similar oxidized compounds, as well as their mixtures. Preferably, the heat carrier should not have a tendency for too easy destruction by crumbling, abrasion, or harmful chemical changes, etc., so that the necessary amount and the waste in the form of fine dust do not become excessive. It is optionally possible to use foreign bodies of the above kind with the residue of the degassed material.
<Desc / Clms Page number 3>
The grain size of the heat vehicle is preferably between about 0.1 and 4.0 mm. With grains smaller than 0.1 mm, it is generally more difficult to separate the heat vehicle from the entraining gases, and this operation then requires separators with high separation fineness, operating with coils. - high speed gaseous rants, and consuming a large amount of motive force because of the resulting pressure losses. On the other hand, the suspension speed increases with grain size, which also increases the air drive speeds, driving force consumption and abrasion wear.
When the grain size is substantially greater than 4.0 mm, the expense of transportation for carrying out the process can compromise economy.
The fuel used is preferably also in grains with a size of between about 0.1 and 4.0 mm, but the grains may be a little larger - because degassing results in shrinkage or reduction in density of the particles. grains. The fuel grains having the size advantageous for each case can be easily obtained by sieving. If only coarse grains are available, they can easily be crushed, and the crushing does not require additional expense such as is frequently necessary for the usual hearths with dust, or for the degassing of dust, for which it is necessary. It is essential to use extremely fine dust.
The circulation of the heat vehicle is advantageously regulated by the fact that a metering device or regulator, for example in the form of a drawer, etc., is provided at the inlet of the hot heat vehicle into the mixer, this metering device allowing only a uniform amount of heat vehicle to pass through. Another metering or regulator is arranged in the same or a different manner at the entry of the heat vehicle into the pneumatic conveyor. The two metering units or regulators thus make it possible to adjust the quantity of heat vehicles in circulation, and to adjust the level of the heat vehicle in the degassing chamber and in the collecting hopper before the entry of this heat vehicle into the mixer. .
During its passage through the mixer and the degassing chamber, the heat vehicle receives the residue from the degassing. After pneumatic transport, the finest grains are partly separated from the heat vehicle and evacuated from the closed circuit thereof. If the levels of the heat vehicles rise in the degassing chamber and in the collecting hopper, the excess heat vehicle corresponding to this increase in level is discharged continuously or periodically.
If the proportion of fine dust carried away and trulled carbon is greater than the quantity of the degassing residue arriving in the pneumatic conveyor, an additional heat vehicle is introduced into the closed circuit to maintain with certainty the levels in the degassing chamber and in the collecting hopper, which can take place for example with the material to be degassed.
The degassing chamber is advantageously separated, by columns or buffers of material, from the pneumatic conveyor and the separation chamber from the hot heat vehicle.
The compact column of material with the metering device above the mixer and up to the collecting hopper, on the one hand, and between the metering device at the inlet-of the pneumatic conveyor to the degassing chamber, on the other hand, prevents the passage of any gas stream between the top of the degassing chamber, on the one hand, and the conveyor and (or) the separator of the vehicle heat, on the other hand. The pressure prevailing in the degassing chamber is advantageously maintained in constant dependence on the pressure prevailing in the pneumatic conveyor or in the extraction chamber of the heat vehicle which the reaction gases of the conveyor stream contain.
<Desc / Clms Page number 4>
For example, the pressure in the degassing chamber and the pressure in the separation chamber can be adjusted to be approximately equal, so that virtually no current can pass between these two chambers. Under these conditions, it is not necessary to provide special arrangements so that the pressure prevailing in the lower part of the conveyor is greater than the pressure inside the degassing chamber. As a result, a certain quantity of air or of combustion or gasification products, which is relatively small, then passes through the column of material to enter the degassing chamber. The gas from degassing is thus somewhat enriched in nitrogen.
If desired, it can be prevented by introducing into the lower part of the material column, between the conveyor chamber and the degassing chamber, a relatively small amount of gas from degassing, or another suitable gas. such as carbon dioxide, water vapor, etc. .., this quantity corresponding to the quantity of air which would pass under other conditions. This gas then rises through the column of material to return to the degassing chamber, and ensures a perfect seal between the chamber of the conveyor and the degassing chamber.
If the heating of the heat vehicle takes place by combustion of its carbon content, for example with the air used for the transport of this heat vehicle in the closed circuit, the quantity of air necessary for the transport determines the quantity of heat provided to the heat vehicle by the reaction of the transport air with the carbon contained in the heat vehicle. If the quantity of air necessary for the release of heat is insufficient to ensure the pneumatic transport of the heat vehicle, it is possible to add to the air other gases not participating in the reaction, for example combustion or combustion gases. nitrogen.
For example, when the degassing installation operates at part load, the quantity of heat required for degassing and, therefore, the quantity of air required for transporting and heating the heat vehicle are less than those required for operation. at full load of the installation. When the quantity of air drops below a certain proportion, the pneumatic transport of the fine grain heat vehicle is no longer ensured because the speed of the gases is too low on the path intended for transport. Part load operation also reduces the amount of coke or outgassing residue.
In order to take into account the conditions which arise during operation at part load, according to the invention, not only combustion air, but also steam or gases are introduced into the heating and transport apparatus. inert, for example reaction gases, i.e. gases used for the transport and heating of the heat carrier, after necessary or appropriate cooling for their passage through the carrier.
It is particularly advantageous to use the combustion gases, for example from the fires of steam boilers or the like, in which coke or the degassing residue is used, to add them in the necessary proportion to the combustion air before or after passing through a fan intended to transport these gases, this to ensure the pneumatic transport and to protect the degassing device against any overheating. The difficulties which result from a reduction of the degassing residue are also overcome by a particular arrangement of the apparatus intended for the combustion of the coke or of the degassing residue.
If the hot heat vehicle separated from the heating or transport gases should no longer have an appreciable carbon content at the outlet of the separator or possibly the collecting hopper, the transport air can be mixed with water vapor. or carbon dioxide, or both. As a result, the heating converts the unused excess carbon from the degassing residue into carbon monoxide and hydrogen.
This is particularly advantageous if the carrier gases are used at the outlet of the pneumatic conveyor and the separator of the heat vehicle circulating in a closed circuit, for example if these gases are introduced.
<Desc / Clms Page number 5>
in the combustion chamber of a gas turbine.
The combustion and / or gasification of the carbon contained in the degassing residue in the pneumatic conveyor and on the heating path can be promoted by reducing the speed of the end-to-end transport as much as possible. the other or part of the route. For example, in the first part, the path of the low gas velocity heater may be in the form of a swirling bed, with upward and downward movements, formed by the mixture of heat carrier and heat. degassing residue, in which the conveying air with combustible constituents of the mixture takes place into weak gas, and the heating of the heat carrier.
In order to obtain a uniform and intimate mixture with the hot heat vehicle in the mixer, this heat vehicle and the material to be degassed are introduced in a constant and uniform current into the mixer. The ratio between the introduced weight of the pulverulent material to be treated and the weight of the heat vehicle can be between 1: 1 and 1: 100, for example. Most often, a weight of the heat vehicle 5 to 50 times, eg 15 and 25 times, greater than that of the fuel introduced is used so that each fuel particle is well surrounded by the heat vehicle to be heated quickly.
Even if very large amounts of heat vehicle are used relative to the unit of material to be treated, heating the heat vehicle is still economical. On the one hand, in fact, the heat vehicle only undergoes a slight drop in temperature on each passage through the degassing installation; so that the reheating requires only the heat necessary to compensate for the temperature drop to transfer the heat vehicle from the temperature at the outlet of the degassing device to the inlet temperature, this quantity of heat corresponding essentially to that which the heat vehicle has transferred in the degassing apparatus to the material to be treated.
On the other hand, the process according to the invention allows a particularly favorable use of the residual heat and of the heat of combustion of the material leaving the process: Given that, according to the invention, the material to be degassed is transformed into gas of concentrated degassing, in weak gas and in dust in the strongly heated state, the method according to the invention can advantageously be combined with hearths fed by dust for steam boilers, in which the heat of the hot combustion gases is used and the excess of combustible solids, such as coke. The process can also be combined very advantageously with calcining and sintering furnaces or with other metallurgical processes for which hot combustion gases and coke are then used.
The hot gases exiting the conveyor and the heater of the heat vehicle can entrain coke and degassing residue in grains of a size such that it is advantageous or tolerated for the subsequent recovery plant, for example. for hotplates of steam boilers. -
It is for example advantageous to proportion the separation power of the coke and gas separator exiting the pneumatic conveyor and the heater of the heat vehicle so that it can extract practically all the grains of a size greater than that which is necessary to feed the households.
If it is not possible to use an excess of coke with grains larger than those still contained in the reaction gases at the outlet of the separator, it is advantageous to adapt the fineness of the grains of the fuel to be degassed so as to that the level of the heat vehicle remains practically constant in the separator. Since degassing results in
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
certain: c2c1.:.: c'ion àm li goeosxew grains, -icnt the rate depends on the care..c- 3 :: 'lS ùlqV.3 of the fuel;'. = .r: CuP1 and that the vehicle number of people in circulation suffers him - :: r3.
Ul1t: - reduction of f.;: "Qf13ur do ses graij1-" '! '<-': ";. 1; S grains said fuel .ààà * .zet pPm> mvt Î'cre n little larger than <uetr: which are necessary for .J ... '[' ... lim9tati8n of ii = .;; =. 1: If the daughters a ,. = ¯oasps of -ot .., ': = thwart the coBibus'uion of reaction gases in the oha.u3.iero G;):;. > '3cUt :: ¯V or in u:
On the other hand, if they have a tendency, for example, to form deposits or to cause heavy wear, the gases can be largely freed of dust in devices with a high separation fineness, for example in devices
EMI6.2
cyclones rJ.il .ti => l oes àr Iia, uf m ± ± "5-et, cit6, etc ...
Grace aa <µjnoussiàragm cyc onêS: êrl'vJ ..--, - 9S lau: o "p '-ÚI: 1.C> 2oCl, -, G. -; ç ... lirace at Î.300USsl3 :.' agl '> grande èfficacit, il n4; popsibip' ūî4 r dos velocities of gas circulation plus v F; f $ S .Cïc = i, '.; the steam boiler or "': 4o turbino az: l -az par er,> iej; lmo The fine dust 1 p '1'.1-1. 1-it-re & in'ùr.odi1t = to in? , vehicle circuit i3fl 'JLls.SS2v.'ÉFj S .3 ::!' ç? = û '-! 'T'; l very effects, for example - ". '..:. 15 wi; steam boiler 4is'ài: aat>, in it sintering passage, etc., for example for the use of the. carbon which it contains eventually.
EMI6.3
For the, reduction of the US'L1.1: of the f4o; 'e-r'A of COl1ÛUJ' "ti'J and for the adaptation of the then8 :: nco of the installation il # dSg ::. 3 :: S; '"cl a variable power of the hearth lorstl' :) 11" v; ilis In weak gas that gives'- '1- = µrocà4é, as well as 1? ° .C' '.? S t3-? coke, etc .., especially for heating of ChaLt = 'c'.: '¯ "PS can extract 1,' P;: #% x of 1 from the degassing residue:.; a separator OI1 p? us' - 1j't.rfl: r -. ' J :: 2: n C..L? eOlÇ ') l. ;: .. ti Z -'-- :. ll r'3 c, -egeza, ± L: l ss.para jet.D .: (;} "1 Tehicule êÍ.", C: .hc., l E? L1: <- of i. Warm carrier, ", t 11.31 '=". = ^ 111T¯' = P sepe..z '.: 3nent c1 & n: -; the focus rl9.; E3.i.L' , slvt: PS cu other devices, slums that lps qaz ehau-is are introduced;:> :; 'J2;:' eml1t in one exr: "! '", point of ± ":):' .;> 1: '.
The separator and the hearth are then arranged so that the coke or degassing residue is moved under their own weight and without a conveyor, and arrives in the hearth while it is still hot.
EMI6.4
The result is this other C.V81: tO.S '"quo le f.} ;, 7r"' '": works with a very cosibustible 1i11 <.a.i31 C3 P-1 giving the fslér' ', xe i P-lfiniûP3lU, mt que.?,.,. '"F'. '¯' '1 can "" t 4xtr $ nement s3¯raiR.
It is p> - -r tic u 1 i'rem-. 3 n t- advantageous to provide the hearth in the upper part of a steam boiler, the heating gases first descending into a first flue
EMI6.5
to go back; aôZ =; E? R..at1 p 1P in a f :. L: s? '. 3: E? flue âé: û¯vY1 of a rldvoussi8reur and a cheninse. l.1 eXC: .3S of coke or residue of rl = 3gëz2.bf "can otro evaous in uniform quantity of the ': .1 = of S3ps.rat' = ur. It is enough then, to provide it unm small '. f = EE't'.8.
It is, however, equally possible C'38.W..P 'coke or the ràsiàu of.> In c ^., Llai;' G1'û .. variables, or A ", - 't 0 -, :) Flat then use as much as possible for the consoL1TIla.tion tips. It S (j also possible at. ,, 1 "I.'PI'Pj: installation <a C.:f-,'-.1.^, .r ,, R with: "3, S" variable quantities of carbon to be degassed, to meet the varying consumption of coke or degassing residue for heating the hearths. The degassing installation can be operated. a- constant manner, and accu-
EMI6.6
mulate in the S3ß tranie: c == c ^. 'Ci?.' s.'C:? S sufficient quantities of coke or degassing residue for the onsomD12.tion peaks.
According to the Í :: - '.' I> 1ntio! 1! the capacity of the hopper is suitable 11 #; qug.ntit5s Tariables' atc .. that it must provide.
It has been found that another advantage of the invention consists in this
EMI6.7
that it is possible jz:? ZaSfI 'the excess of coke or residue 4r- c' s¯ "2iu ^ c.'¯" n possibly with the dust extracted from the heating gases, and that it is particularly advantageous to use it with other fuels.
It constitutes for example a good addition for the hot agglomeration of coal, and improves the capacity of agglomeration ci? this coal. With relatively low proportions of coke or degassing residue, maximum effect can then be obtained. We obtain @ons results by using this coke or residue for the agglomeration of minorais, possibly
<Desc / Clms Page number 7>
with other materials suitable for this purpose, in particular with fuels.
Other advantages of the invention, with regard to thermal economy, reside in the use of the available heat of the coke or degassing residue if it is used hot, for example at the temperature at which it leaves the process. degassing or heating the vehicle heat.
The charcoal to be treated can be dried additionally and brought to the most favorable temperature for the treatment, for example for the agglomeration. For hot agglomeration, the coal is pressed in the plastic state, for example in a temperature range of 350 to 450 C. However, it is precisely difficult to transmit the necessary heat to the carbon in the plastic state. . According to the invention, this transmission is ensured by the fact that the coal to be hot agglomerated is first brought to temperatures of 200 to 300 G by combustion gases or steam, that is to say. say at a temperature below the level at which charcoal becomes plastic and begins to shed its tar.
By mixing with hot coke, for example at a temperature of 1000 C, the coal is then brought to 300 C or more, and, pressed at this temperature. The mixing with the hot coke or the degassing residue can take place in a mixer similar to that used according to the invention to mix the fuel with the heat vehicle.
Degassing can take place at will at high, medium or even low temperatures. The temperature depends essentially on the desired constitution of the degassing products. If one operates at a high degassing temperature, for example 1000 C, the tar released from the degassed material is largely decomposed and passes into the gas, while the volatile constituents of the degassed material are largely extracted. Only a small amount of coke remains as a residue. If on the contrary is degassed at low temperature, for example 600 ° C., the tar released from the degassed material is largely retained and carried out of the degassing chamber by the gas resulting from the degassing.
The quantity of this gas is smaller than when degassing takes place at high temperature, but the gas generally has a higher calorific value. The amount of residue is also greater because part of the volatile constituents remains in the residue, for example in coke.
The gases given off in the mixer can be discharged separately from the gases from the second degassing stage. Two mixers can be connected one after the other, the first receiving only part of the heated vehicle, while the other part is only introduced into the second mixer. The temperature prevailing in the first mixer is lower than that of the second, so that the degassing of the fuel can take place at low temperature in the first mixer, while the complete degassing of the fuel takes place only in the second mixer. The gases from the two degassing stages can be evacuated and used separately. This embodiment allows a wide recovery of the tar in the first mixer without dissociation or appreciable decomposition.
Preferably, the two mixers are separated from each other by a column of the mixture of heat vehicle and degassing residue, which seals between the two mixers or degassing stages.
If it is desired to avoid the use of coke for heating the heat vehicle, it is advantageously possible to add heating gases to the carrier air to obtain the quantity of heat necessary for heating the heat vehicle by combustion of the heating gases. It is also possible to precede the transport and heating corridor with a hearth in which one then burns - with the air transporting coal dust or even coal in grains, liquid or gaseous fuels, etc. high temperature combustion which results are
<Desc / Clms Page number 8>
introduced into the transport and heating corridor to provide heating and transport of the heat vehicle. This fireplace can be operated for example with a circulation of slag or molten slag.
In certain cases, it may be indicated to add gas to the water to the degassing gas, for example to increase the quantity of gas, or to lower the calorific value of the gas, so that the gas mixture responds for example at the terminals imposed on town gas, the production of gas in water can be combined with the degassing by the fact that water vapor is introduced. in the lower part of the degassing chamber, this vapor then passing through the mixture of fuel and high-temperature heat vehicle in circulation which the degassing chamber contains. The vapor combines in part with the carbon of the fuel and gives by dissociation, depending on the conditions of equilibrium, in particular carbon monoxide and hydrogen at the same time as carbon dioxide.
The calorific value of the gas can be adjusted by other means. For example, it is injected with steam or instead of steam-air, oxygen or oxygen-enriched air, etc ... The injection of steam or another fluid as well as the production of gas to water increase the amount of gas passing through matter and entraining dust. It is therefore frequently advantageous to produce the gas with water in a separate apparatus, optionally in a chamber next to the degassing chamber, and to mix this gas with the water and the degassing gas after its purification.
If you want as total recovery as possible of the tar contained in the fuel, in particular by using degassing temperatures: as low as possible, injecting small quantities of steam and even gas into the degassing chamber may be advantageous because sweeping results which accelerate the evacuation of the tar vapors and further counteract the decomposition of the tar. Thermal benefits can frequently be obtained by heating the air for pneumatic transport of the circulating vehicle with heat and / or by heating the fuel before or during its entry into the pneumatic conveyor apparatus.
For the heating of the air and (or) of the fuel, the heat of the hot outgoing degassing gas and (or) of the reaction gases can advantageously be used after the separation of the circulation heat vehicle, the fuel thus being dried beforehand. , while its coking ability is possibly destroyed by a prior heat treatment.
-
If it is desired to avoid the passage of combustible gas of high calorific value on one side of the exchange partitions in the heat exchangers, and of high pressure air on the opposite side of these partitions, the sensible heat of the gas can be used. degassing for preliminary drying, possibly for heating the fuel to be treated and (or) for other treatments in connection with the use of hot gas and excess coke or residue, in particular for preliminary heating boiler feed water or for the direct production of steam, that is to say for treatments in which the heat exchange does not take place with fluids containing oxygen.
For the pre-heating of the combustion air required in the degassing installation; the degassing gas is replaced by some or all of the combustion gases from the furnace of the boilers, etc. The heat from the coke or degassing residue resulting from the process and (or) the heat from the combustion gases is then used for heating the vehicle de-heat.
Preferably, the fuel intended for degassing is sufficiently dried beforehand, or optionally heated beforehand with a view to increasing the power and the efficiency of the degassing installation. Sensitive heat can also be used for this pre-drying or heating.
<Desc / Clms Page number 9>
sible degassing gas or even the sensible heat of reaction gases from the pneumatic conveyor and the heating corridor. It is also possible to use all or part of the combustion gases from the hearth of boilers, in which the heat of the coke or of the degassing residue is used.
The method is advantageously carried out in an installation in which the degassing chamber, the mixer and the chamber intended for the separation of the hot vehicle of heat and of the transporting gases are superimposed, so that the vehicle of heat can. descend under the action of its own weight in the three chambers. The mixer and the separator are interconnected by a preferably narrow conduit for the passage of the hot vehicle of heat. The outlet of the degassing chamber is in turn connected by a preferably narrow conduit to the lower part of the pneumatic conveyor. This pneumatic conveyor is preferably placed outside the degassing installation.
The method according to the invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawing. Fig. 1 is a vertical sectional view of a degassing installation arranged according to the invention for the treatment of fuels. Figs. 2 to 11 show several particular embodiments of the mixer according to the invention. These figures show some details of the mixer. Figs. 2-4 are cross-sectional views of mixing screws. In the example of FIG. 2, the mixing screw shafts rotate in a ratio of 1: 1. In the example of FIG. 3, these screws rotate in a 1: 2 ratio, while this ratio is 1: 3 in the example of fig. 4. Figs. 5 and 6 are cross-sectional views of two other embodiments of the mixer.
Fig. 7 is a side elevational view of the screw from the left side in FIG. 5. FIG. 8 is a side elevational view of the screw from the left side in FIG. 6. FIG. 9 is a view in longitudinal section of a mixer of this type, while FIGS. 10 and 11 show certain details of another embodiment of the conveyor screws.
In the installation shown in fig. 1, the heat treatment of the material leaving the mixer 24 continues in a vertical chamber, preferably of circular section. The pneumatic and heating transport corridor 22, in which the heat vehicle is raised while being heated, opens into a roughing separator 23, in this case in the form of a chamber which the gases pass through at vi. - reduced size. The separator 23 separates the heat vehicle from the gases.
The heat vehicle passes through line 25 into mixer 24 where it is intimately mixed with the material to be degassed. Since all parts of the installation operate at temperatures above 400 ° C, the parts in question receive an outer shell of sheet metal with a refractory inner lining. The heat vehicle leaves the separator 23 through the narrow duct 25 at a temperature between 400 and 1200 C, for example at 950 depending on the conditions imposed.
In the duct 25 is interposed close to the mixer a metering device or regulator, for example a spool 25 which controls the uniform entry of the heat carrier into the mixer. Mixer 24, for example, takes the form of a paddle screw. This is for example in the form of a paddle screw comprising a water-cooled shaft on which paddles are welded in the form of pins of circular section, flat iron bars, etc.
The flat iron bars can be oriented perpendicular or obliquely to push back the material in the sound of advancement or to slow down this advancement. The material to be degassed is introduced into the mixer through line 27. This material can arrive by simple fall or under
EMI9.1
the action of a gas of: fnja: rf: j!) n.Ie gas of 1njecijoné9t; 'ava: * nt bIDÍé, ar degassing gas suitably purified and free of constituents which are conducted at normal temperatures. The material to be degassed, constantly agitated and
<Desc / Clms Page number 10>
when mixed with the heat vehicle, releases its volatile constituents by absorbing heat.
The partially degassed material falls in mixture with the heat vehicle at the lower end of the mixer into a conduit 28 which opens into the degassing chamber 21. The mixture forms in the degassing chamber a collapse pile or a column. in which the material to be degassed absorbs a complementary quantity of the heat of the. heat carrier, so that the temperatures of the heat carrier and the material are practically in equilibrium. this results in additional degassing of the material.
The volatile constituents released in the mixer 24 and in the degassing chamber-21, pass through the conduit 29 starting from the upper part of the degassing chamber 21, and thus arrive in a cooling, condensation and depuration installation of known construction. .
However, the volatile constituents released in the mixer can also be separately discharged through a line 30. This is indicated when the tar vapors given off in the first degassing stage must be recovered as far as possible without decomposition - -
The crumbling mass formed by the mixture of heat vehicle and degassed material at a temperature of 400 to 1000 C, for example 900 C depending on the conditions chosen, slowly descends into the degassing chamber 21 and passes through the conduit. 31, preferably narrow in the lower part 32 of the pneumatic conveyor 22.
At the lower end is interposed, in the duct 31, a regulating member, for example a slide 33, intended to dose the quantity of heat vehicle passing through the conveyor 22. The cross section of the lower part 32 of the conveyor is preferably greater than that of the following part. At the bottom of part 32 is injected, via a duct 34, the air necessary for heating and for raising the heat vehicle. This air is brought beforehand to a temperature of approximately 200 to 400 ° C. in an exchanger 35. The preliminary heating of the air can take place by the hot degassing gas or by the hot combustion gases, or even by a heat source. exterior.
In part 32, the reaction between the oxygen in the air and the carbon of the degassing residue takes place. This results in carbon dioxide in varying proportions depending on the conditions, the temperature, the available quantity of carbon and the reaction time.
The reaction gives off heat which brings the heat vehicle to a temperature of 1000 C for example. The reaction gases transport the heat vehicle into the separation chamber 23.
These reaction gases pass through the separation chamber 23 at low speed, which allows the precipitation of most of the heat vehicle except for the finest dust. The precipitated part of the heat vehicle accumulates in the lower hopper of the chamber 23. The carrier gases exit at the top of the separation chamber 23 and pass into a hearth 36 in which the carbon monoxide and the combustible constituents of the fines. entrained dusts are burnt by secondary air.
The hearth can, for example, be part of a boiler, a sintering furnace. a gas turbine, etc. whereby the heat generated and the latent heat of the combustible constituents of the carrier gas are advantageously used. @
The hot vehicle of heat exiting the separation chamber 23 descends through the conduit 25 into the mixer 24.
From this separation chamber 23 also leaves a duct 37 in which is interposed a shutter 40. This duct makes it possible to continuously or periodically evacuate from the closed circuit any excess of heat vehicle such as coke. This coke can also be used in the hearth 36 or in other recovery apparatus. If the fuel does not form any excess coke, an additional heat vehicle, for example sand, coal ash, etc. is advantageously introduced into the circuit.
<Desc / Clms Page number 11>
The chalpur vehicle level in the separation chamber
23 and in the degassing chamber is preferably continuously monitored and kept nearly constant by the control of shutters 26 and
33. The monitoring of the level can be carried out by the introduction of an iron bar or by the measurement of the differential pressure at two superimposed points of the crumbling mass, if the gas pressures are different above. and below the crumbling mass. Electrical or similar measuring devices can also be used for this purpose. -
At 38 is indicated a grid mounted in the lower part of the degassing chamber. On the one hand, this grid is intended to carry the weight of the crumbling mass above the inlet orifice of the narrow duct 31.
On the other hand, this grid is used for the injection of vapors or gas, for example water vapor via a pipe 39. The vapor or carbon dioxide introduced into the degassing chamber triggers the release of a gas of gasification in the degassing residue, and also sweeps the chamber to accelerate the evacuation of the degassing gas laden with tar vapors.
The installation works in a particularly advantageous way with a mixer comprising two conveyor screws side by side (fig. 2 to 11). A mixer of this type is for example equipped with two rotary shafts 41 and 42 furnished with pallets 43 and 44. These pallets can be spindles of circular section, bars' of flat iron, sheet metal pallets, etc. They are advantageously offset. with respect to each other on the shafts, but preferably follow each other without gaps along the shafts, so that they completely sweep the interior space of the mixer and can therefore evacuate it perfectly. Deposits formed on one screw are removed or prevented by the vanes of the other screw rotating in the same direction.
The screws are therefore reciprocally cleaned in the manner shown in the drawing. The hatched area is not swept by the other screw. This area can therefore be blocked by deposits, the shape of which depends in particular on the different speed ratios 1: 1, 1: 2, 1: 3. If deposits cannot be tolerated in the hatched areas, the pallets are arranged so that they also sweep the hatched areas except for a few very small angles.
In the example shown in fig. 5 and 6, the vanes are given a lens-shaped section, and the screws rotate in a 1: 1 ratio.
The lens-shaped section vanes are advantageously continuous and rectilinear (61 in Figs. 5 and-7), or continuous and helical (62 in Figs. 6 and 8). This results in the advantage that the device operates perfectly even at relatively high temperatures, for example 1000 C or in the case of temperature variations, and it is then not necessary to take special account of the longitudinal expansions resulting from the high temperatures. or temperature variations, which is for example the case when using paddle screws constituted by elements shaped in the form of lenses, spaced and angularly offset to form a helical sequence.
A surprising effect is that the continuous vanes with a lens section ensure good mixing and certain advancement of the material. These advantageous effects do not result from friction, but from the fact that one of the screws scrapes the material off the other, then drives it into its housing and transmits it to the other screw. The material therefore performs a movement around the two screws, and the space filled by this material constantly changes shape, the material of the outer edge being forced inward, while the material of the inner edge is forced outward. The lens-shaped vanes therefore clean each other and the housing, which prevents the formation of annoying deposits.
If one wishes to impose on the shafts and the drive mechanism
<Desc / Clms Page number 12>
thrust constraints, mixing screws are advantageously used, the vanes of which are continuous and helical (fig. 6 and 8). The helical shape also gives, depending on the pitch and the speed of rotation, a more powerful thrust - of the material in the direction of advance. -
In the example of FIG. 9, the shafts 41 and 42 carrying the screws are mounted in a masonry casing 46 surrounded by a sheet metal casing 47. This casing has an inlet channel 48 for the heat vehicle heated in fine grains, an inlet channel 49 for the fuel to be treated, and a starting channel 45 for the mixture of heat vehicle and fuel.
The heat vehicle and the fuel to be treated are preferably introduced successively into the mixer.
The fine grain heat vehicle is advantageously introduced first through channel 48 ′ into the front part of the mixer, and the fuel to be treated is then introduced continuously through line 49. The shafts of the mixer carry pallets in the form of sections 60. It may be advantageous to provide in the front part of the mixer normal nets 50 for the first transport of the heat vehicle.
These threads push back the material better than the paddles with a lens section, and ensure good feed to the mixer. These normal threads cannot become blocked since the formation of deposits is only possible downstream of the entry point of the fuel to be treated.
To take into account the strong thermal stresses which SE '! Present during the degassing and gasification of fuels, the screw shafts are preferably water cooled. The pallets, for example of lens section, - can be welded to the shafts, or fitted in one or more elements and fixed by keys.
It has been found that it is particularly advantageous to constitute the helical pallet by elements 52 and 53 with a semi-circular recess, and to fix these elements on the shafts by recessed bolts 54, in the manner indicated in FIG. 10. It is thus possible to easily replace certain elements more highly exposed to wear. It is also possible to incorporate drive elements or the like preventing the elements from sliding on the shafts.
The lens-shaped section pallets can be made from welded sheet metal parts. A simple cast iron or a cast iron alloy is advantageously used.
If cooling of the mixer is provided, it is usually sufficient to simply cool the shafts. The lens-shaped section vanes or the like of the device can be connected to the shaft cooling circuit if necessary, especially in the case of large screws. They can possibly be insulated from trees to avoid unnecessary heat loss.
It is not essential to give the pallets a solid lens-shaped section. It is often sufficient to mount two diametrically opposed blades with a straight profile on the shafts, which extend to the outer periphery of the screw in the manner shown in fig.
11. The lens-shaped section is then obtained automatically by the coke deposits all around the trees, because all other parts of the space are swept by the edges of the fins of the other screw. The fins are advantageously curved in a helix around the shafts. Replacing the lens-shaped vanes with straight vanes offers the advantage of simpler manufacture and less wear, because only the outer edges are exposed to this wear. Coke deposits on the screw shafts also reduce heat transfer to the water-cooled hollow shafts, resulting in better insulation. The fins 55 advantageously form part of shells 56 which are fixed to the shafts 57.
The shells 56 and the fins 55 may be fitted with pins or hooks 58 preventing the crumbling of the coke deposited on the fins and on the shaft.
<Desc / Clms Page number 13>
The outer ridges 59 of the lens-shaped vanes and fins are the parts most exposed to wear. It is not essential to manufacture the pallets or fins entirely from high quality wear resistant material. Most often it suffices to provide edges made of a material which is particularly resistant to temperature and wear, and to fix these edges to the body of the pallets or fins by welding, by screws or by means of jamming.
The method and installation according to the invention are suitable in particular for the production of a gas having a high calorific value, for example town gas, or for the subsequent manufacture of gaseous hydrocarbons starting from the gas. gas, or again to the production of tar combined with the production of energy, for which the reaction gases formed by the conveying air and the fine dust at high temperature are advantageously used. It is also possible to obtain pulverulent diluting agents intended to be mixed with a charcoal to be used in a cocoa house, which must also provide tar. Thanks to the simplicity of the arrangement and the rapidity of operation of the installation, the method according to the invention can very advantageously take place at the time of consumption peaks.
For peaks in gas and energy consumption which occur at certain times, the tar can advantageously be used outside the setting of the operating conditions for the necessary consumption. By returning the tar to the degassing chamber and breaking it down, the gas yield can be increased. The energy yield can also be increased by burning the tar, for example in a boiler.
The installation can also operate under a relatively high pressure, for example for a more favorable use of hot carrier gases which present themselves with a certain overpressure, which is the case in particular in gas turbines, or for the production of gas. a pressurized degassing gas, which facilitates the purification and transport of the gas.
CLAIMS.
1. Process for the degassing of pulverulent or fine-grain fuels by means of a heat vehicle, also free of charge, circulating in a closed circuit, which consists in bringing the heat vehicle into intimate contact with the material. degas in a mechanical mixer, for example a screw, for partial degassing, subjecting the mixture to additional degassing in a column of material, allowing the material to fall in free fall into an empty space on its path between the first and second degassing stages, said space being used for the evacuation of the gases given off in the two stages, to raise the heat vehicle by a current of air after it has passed through the degassing chamber,
and simultaneously heating this heat vehicle by the reaction of the carbon it contains with the carrier air.
2. The arrival, departure and transport of the heat and fuel vehicle through the screw mixer are adjusted so that the auger housing is only half or third full with the vehicle mixture. heat and powdery fuel.
3. The mixture descends through the degassing chamber under the action of its own weight.
4. Coke or residue resulting from degassing is used as the heat vehicle.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.