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La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif pour le dégazage de combustibles, en particulier du charbon.
Il est connu de broyer normalement le charbon et de 1'introduis re alors dans la chambre de dégazage. On a aussi proposé de séparer ce poussier du gaz formé,et de le diriger vers le foyer d'une chaudière à va- peur. Dans ces procédés, le dégazage se fait en suspension, le poussier de combustible traversant la chambre de dégazage porté par un gaz. Pendant le déroulement de ces procédés il peut se présenter des difficultés dues au fait que par moment les charbons se trouvent dans des limites de tempé- ratures dites "de cuisson". Ils forment alors des dépôts relativement durs sur les parois, qui gênent le passage du gaz porteur et sont préjudiciables au déroulement du procédé.
Suivant la présente invention, on procède en deux phases pour dégazer le charbon moulu normalement et transporté par un gaz porteur. A cet effet, le poussier de charbon est d'abord chauffé dans une première chambre, à une température supérieure à celle de sa distillation sèche, puis dégazé complètement dans une seconde chambre. On atteint avantageuse- ment la température de la première chambre en chauffant le gaz porteur avant son entrée dans cette chambre, à une température supérieure à celle de la distillation sèche du charbon. Cela peut par exemple être réalisé en sou- mettant à une combustion partielle un mélange de gaz et d'air, éventuelle- ment chauffé au préalable dans un échangeur thermique, et en utilisant le gaz ainsi chauffé comme gaz porteur.
Pour avoir une certitude de plus d'é- viter l'adhérence par cuisson du combustible sur la paroi de la chambre pré- liminaire, on introduit le gaz porteur tangentiellement dans celle-ci et le combustible axialement au centre. Le gaz porteur effectue ainsi un tour- billonnement progressif dans le sens du déplacement du combustible, ce tour- billon se plaçant alors partiellement entre le combustible et la paroi, forme une couche protectrice empêchant le contact des particules de combus- tible avec la paroi.
Les deux chambres peuvent être disposées l'une à côté de l'au- tre et dans ce cas une forme de réalisation avantageuse consiste à les mon- ter verticalement, l'une à côté de l'autre, et à les faire traverser en sens opposés par le mélange combustible - gaz. Le combustible pénètre alors centralement par l'extrémité supérieure de la chambre préliminaire, la tra- verse de haut en bas et, par un conduit de raccordement en U, pénètre par l'extrémité inférieure dans la chambre de dégazage proprement dite, dans laquelle chemine donc de bas en haut le mélange gaz-poussier de coke ainsi formé.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le combus- tible est insufflé centralement par le bas dans un cylindre, tandis que le gaz porteur pénètre tangentiellement, également dans la partie inférieure du cylindre, et la direction et la pression du gaz sont calculées de façon que dans les limites de la zone de cuisson il forme un voile protégeant la paroi des particules de combustible avec lesquelles il se mélange intime- ment par après.
Dans ce procédé, le combustible est tenu à l'écart de la paroi pendant qu'il traverse la zone de cuisson et ne peut donc plus y former des dépôts, ce qui permet au dispositif de dégazage de travailler en conti- nu. En choisissant pour le gaz porteur introduit, une température suffi- samment élevée, par exemple supérieure à 1100 C, on peut obtenir que les vapeurs de goudron formées, soient soumises à un cracking, de sorte que lors d'un refroidissement ultérieur du gaz les vapeurs de goudron ne provo- quent pas un encrassement.
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On a trouvé avantageux de faire pénétrer le combustible dans la chambre de dégazage, sous forme d'un jet le plus compact possible, qui ne se désagrège qu'après avoir traversé la zone dite de cuisson, c'est-à- dire lorsque la température des particules de combustible s'est élevée au- dessus de celle de cuisson. En choisissant convenablement la composition du gaz porteur et la conduite du dégazage, on peut compenser la réduction de volume du mélange combustible-gaz, provoquée par le refroidissement, par l'augmentation de volume produite par le gaz de coke nouvellement formé,de façon que dans toute la chambre de dégazage la vitesse d'accélération du mélange combustible-gaz soit uniforme. On peut alors influencer la vites- se de réaction par un apport extérieur de chaleur.
On peut aussi dans la zone de dégazage, ajouter au mélange combustible-gaz un gaz porteur for- tement chauffé. Pour tenir compte de l'augmentation de volume ainsi provo- quée, on peut prévoir un élargissement progressif de la chambre de dégaza- ge.
Pour porter le gaz porteur à la température nécessaire, avant son entrée dans l'appareil de dégazage, on peut le chauffer de façon conve- nable dans un échangeur thermique. Une autre possibilité consiste par exemple à mélanger du gaz de coke et de l'air, puis à procéder à une com- bustion partielle et utiliser le gaz ainsi obtenu comme gaz porteur. La température du gaz porteur peut être réglée en choisissant un degré de com- bustion partielle approprié. Dans ce cas également, il est préférable de chauffer préalablement l'air et le gaz dans un réchauffeur d'air, avant la combustion. Ce procédé peut être amélioré en enrichissant d'oxygène l'air servant à la combustion, avant son mélange avec le gaz de coke, puisqu'ain- si on réduit la quantité de l'azote entraîné comme poids mort pendant le procédé.
Dans certaines conditions, on pourrait même remplacer l'air com- plètement par de l'oxygène.
Le procédé proposé est particulièrement économique lorsqu'il est combiné avec une installation de chaudières. On peut alors non seulement diriger dans le foyer de la chaudière le poussier de coke, séparé du gaz de coke dans un cyclone, mais aussi exécuter le dispositif de refroidissement nécessaire au cyclone de façon que ce dernier serve de préchauffeur d'eau d'alimentation pour la chaudière. D'autre part les échangeurs thermiques servant à préchauffer l'air et le gaz porteur, peuvent être montés dans les carneaux de la chaudière, ce qui permet d'utiliser avantageusement les gaz de fumée quittant la chaudière.
Les dessins annexés montrent schématiquement plusieurs formes de réalisation de dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'in- vention.
La figure 1 est une coupe longitudinale la figure 2 est une coupe suivant ligne A-B de la figure 1 la figure 3 est une coupe verticale d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 6 les figures 4 et 5 représentent chacune schématiquement l'en- semble de l'installation la figure 6 est une coupe axiale verticale du dispositif de dé- gazage, la figure 7 est une coupe horizontale du même dispositif, à hauteur de la tuyère d'injection du gaz porteur les figures 8a, b et ± montrent différentes formes d'exécution de la tuyère d'injection de combustible et
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la figure 9 est une variante du dispositif de dégazage.
Description des figures 1 et 2.
Le dispositif est constitué par une antichambre 2 et une cham- bre de dégazage 12. Toutes deux sont exécutées sous forme de chambres cy- lindriques verticales, l'une à côté de l'autre et reliées par un conduit courbe 4. Ce dernier et les deux chambres sont avantageusement revêtus de blocs réfractaires, particulièrement de pierres soudables. L'antichambre est exécutée sous forme de moufle cylindrique. Son extrémité inférieure forme un entonnoir 3 auquel se raccorde le conduit 4. Le combustible est introduit par le haut par une tuyère refroidie 7. Deux conduits 1 et 11 débouchant tangentiellement dans le moufle servent à introduire le gaz por- teur. Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 2, on n'a prévu que deux de ces conduits. On peut évidemment prévoir trois conduits ou da- vantage pour introduire le gaz porteur.
La largeur du conduit s'étend sur toute la longueur du moufle. Comme de toutes façons il se produit un mou- vement de bas en haut dans l'antichambre, il peut être suffisant de prévoir seulement dans la partie supérieure de cette chambre les conduits pour l'in- troduction du gaz porteur. La chambre de dégazage est exécutée sensible- ment sous forme d'un tube assez large afin de provoquer un ralentissement du courant de gaz et de coke qui y pénètre, de sorte qu'on dispose de suf- fisamment de temps pour réaliser un dégazage maximum du charbon.
En fonctionnement, le combustible est introduit par la tuyère 7 avec l'aide d'un gaz de propulsion. Après cela les gaz chauds arrivent tangentiellement par les conduits 1 et 11 et cheminent vers le bas dans la chambre cylindrique 2, sous forme de spirales se déplaçant lentement. Ces gaz chauds forment ainsi le long de la paroi une enveloppe protectrice se déplaçant de haut en bas et empêchant le contact des particules de charbon avec la paroi. En arrivant dans la partie conique, le mélange gaz-coke a dépassé la zone de cuisson et par le conduit 4 pénètre dans la chambre de dégazage 12.
Description de la figure 3.
Par les conduites 2 et 12 on introduit du gaz et de l'air, ou de l'oxygène, dans la chambre de dégazage 10. Ces deux courants traversent d'abord un échangeur thermique 1 qui peut être exécuté sous forme de récu- pérateur ou de régénérateur. Après mélange en 3 le mélange de gaz est al- lumé par un allumeur 4, pouvant être une bougie d'allumage ou un allumeur à pierres à feu. Grâce à la combustion partielle se produisant dans le tu- be 5, le mélange de gaz est porté à la température prévue de 800 à 1200 C au moment de son entrée dans la chambre 10. Le charbon finement moulu se trouve dans une trémie 6 montée à une hauteur suffisante pour qu'il puisse par son propre poids pénétrer à rencontre de la pression des gaz dans le réservoir 7.
On peut régler le débit en maintenant au-dessus de la trémie 6, une pression convenable, suffisante pour surmonter la résistance dans le réservoir 7. Un tube refroidi 9 conduit du réservoir 7 dans la chambre 10 dans laquelle a lieu le dégazage. Un injecteur 8, également actionné au gaz, insuffle le poussier de charbon dans ce tube 9. Le tube 9 peut être refroidi à l'eau ou à l'aide d'un gaz qui peut être utilisé ensuite pour actionner l'injecteur 8.
La chambre 10 est exécutée de manière que le poussier insufflé ne vienne en contact avec la paroi, mais tombe directement dans le gaz ve- nant du tube 5. La vitesse d'insufflation du poussier est calculée de fa- gon que ce dernier ne soit pas projeté sur la paroi opposée du tube. Even- tuellement le côté opposé à la chambre 10 sera écarté davantage.
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Le gaz porteur chargé de poussier de coke quitte la chambre de dégazage par le tube 11 et pénètre dans un dispositif de cokéfaction com- plémentaire où se produit le dégazage final du combustible éventuellement avec apport ultérieur de chaleur. A la sortie du dispositif de cokéfaction complémentaire, on sépare l'un de l'autre le gaz et les particules de coke, le gaz étant utilisé comme prévu et le poussier de coke dirigé vers le foyer d'une chaudièreo Bien entendu on peut aussi gazéifier le poussier de coke pour obtenir du gaz pauvreo
Afin d'obtenir avec certitude dans la chambre de dégazage, 10 et la conduite 11, une température supérieure à celle de la distillation sèche du combustible, on calorifuge cette chambre et cette conduite.
Dans les conduites d'arrivée 2 et 12 on monte des organes de réglage 13 qui per- mettent de régler à volonté la proportion air:gaz, de façon à réaliser dans le tube 5 la combustion partielle désirée. De la même manière on monte un organe de réglage 18 dans la conduite d'arrivée de l'injecteur 8. Si l'on utilise -du gaz à l'eau comme gaz porteur,l'eau-formée lors de la combustion est resoumise à la réaction du gaz à l'eau, et en réduit ainsi le pouvoir calorifique à sa valeur normale. En cas de besoin on peut ajouter de la vapeur d'eau.
Description des figures 4 à 9:
Sur toutes ces figures, le dispositif de dégazage est désigné par 1. On monte dans son fond la tuyère d'injection 2 pour le combustible.
Ce dernier est d'abord moulu dans un broyeur 5 d'oÙ par la conduite 3 il arrive dans une trémie à fines de charbon qui, par un dispositif de répar- tition 4, le laisse pénétrer dans la chambre de mélange 7. De cette der- nière, un gaz propulseur venant de la conduite 8, entraîne le combustible par la conduite 9 dans la tuyère d'injection 2. Arrivant par la conduite 10, le gaz porteur pénètre d'abord dans un échangeur thermique 20. Il y est chauffé à environ 1200 C et par la conduite 21 pénètre dans la partie inférieure de la chambre de dégazage Dans l'éventualité où il est néces- saire de chauffer encore dans la zone de dégazage, on peut amener du gaz préchauffé par les conduites 22 et 23.
Le mélange de coke et de gaz formé dans la chambre de dégazage quitte cette dernière par la conduite 24 pour arriver dans le séparateur cyclone 25, d'où par la conduite 26 le gaz dé- poussiéré passe par un épurateur 27 et de là pénètre dans la conduite prin- cipale 28, dont la conduite 10 dérive. Une partie du gaz dérivée chemine par la conduite 30 vers la tuyère d'injection et de celle-ci dans la con- duite 8 et la chambre de mélange. Le séparateur cyclone peut être refroi- di de différentes manières, notamment par du gaz dérivé par la conduite 29 de la conduite principale 28, qui après avoir cheminé dans le cyclone le quitte par la conduite 31 pour être introduit dans la conduite 10 du gaz porteur.
On peut aussi refroidir le séparateur cyclone par de l'eau qui y est pompée par la conduite 32 et en sort par la conduite 33 vers la chau- dière 34. Le coke séparé dans le séparateur cyclone arrive d'abord dans une trémie 35 d'où par la conduite 36, il est dirigé dans le foyer de la chaudière Il est également possible de diriger le coke vers un généra- teur de gaz 36 dans lequel est produit du gaz à l'eau qui, par une condui- te 38, peut être dirigé directement vers une utilisation appropriée, ou bien passer par la conduite 39 pour être mélangé au gaz de la conduite principale 28.
Les conditions de travail dans l'installation montrée sur la figure 5 sont sensiblement les mêmes que dans celle de la figure 4. Tou- tefois le gaz à l'eau n'est pas mélangé aux autres gaz. Au lieu de l'é- changeur thermique 20, on prévoit une chambre de combustion également dési- gnée par 20. Celle-ci reçoit d'une part du gaz porteur par la conduite 20
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et d'autre part de l'air ou de l'air enrichi d'oxygène par la conduite 40, tandis que le gaz porteur, par exemple l'air, est préchauffé dans l'échan- geur thermique 20. Dans la chambre de combustion a lieu une combustion partielle. Le gaz ainsi formé est dirigé vers la chambre de dégazage par les conduites 21,22 et 23 comme montré sur le schéma de la figure 4.
Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 6 les chif- fres de référence désignent en substance les mêmes éléments que sur les fi- gures précédentes. L'extrémité supérieure de la chambre de dégazage 1 est exécutée sous forme d'un cône 11 qui se transforme en une conduite 24. La tuyère 2 est à double paroi et refroidie par le gaz entrant par la condui- te 30 et s'écoulant par la conduite 8. Au lieu de refroidir par du gaz on peut aussi utiliser de l'eau ou un autre agent convenable. La chambre de dégazage 1 comporte plusieurs zones, à savoirs la zone de cuisson qui con- stitue environ un cinquième à un quart de la ohambre, et la zone de dégaza- ge proprement dite 13 située au-dessus.
Le combustible est insufflé en un jet compact par la tuyère 2; la pression et la vitesse du jet sont alors calculées de façon que ce jet ne .se désagrège que lorsqu'il a traversé la zone de cuisson. Le gaz porteur pénètre tangentiellement dans la chambre, par des fentes rectangulaires aménagées à son extrémité inférieure. Sa vi- tesse d'arrivée est calculée de manière à ce qu'il progresse d'abord en tourbillonnant le long de la paroi qui est ainsi protégée par un voile de gaz,du contact avec les particules de combustible. Ceci favorise l'effet du jet compact de combustible. Les particules de ce combustible ne peuvent donc se déposer et adhérer par cuisson à la paroi dans cette zone. Les chambres de combustion 16 et 17 sont aménagées dans le socle de la chambre de dégazage, directement devant les fentes d'entrée.
Le mélange air-gaz qui pénètre dans ces chambres de combustion est préchauffé dans les éohan- geurs thermiques 20. Ceux-ci peuvent au choix être chauffés électriquement ou par de la vapeur de la chaudière ou bien encore par des gaz de fumée.
Les proportions du mélange entre l'air et le gaz porteur, sont calculées de façon qu'il ne se produise qu'une combustion partielle, suffisante pour at- teindre une température supérieure à la température de cuisson du combusti- ble. Dans certains cas, il peut être avantageux d'enrichir l'air préala- blement par de l'oxygène, ou de le remplacer complètement par de l'oxygène.
On a constaté qu'il n'était pas absolument nécessaire de termi- ner la combustion partielle dans les chambres de combustion. Il est possi- ble de réaliser cette combustion en partie dans la zone de cuisson de la chambre de dégazage. Cette dernière est revêtue intérieurement d'une cou- che réfractaire 18 et extérieurement d'une couche calorifuge 19. On peut monter dans la couche calorifuge des conduites pour l'apport extérieur de chaleur, par exemple des gaz de fumée ou un autre gaz chaud.
La tuyère 2 peut avoir différentes formes. Sur les figures 8a et 6 elle est complètement logée dans le fond de la chambre de dégazage.
Pour pouvoir diriger directement les grosses particules de combustible qui tombent, dans le gaz porteur cheminant le long du bord extérieur, il peut être avantageux de faire pénétrer la tuyère 2 plus loin dans la chambre de dégazage. Elle est alors extérieurement en forme de cône de sorte que les particules de combustibles qui tombent sur cette partie conique glissent vers l'extérieur.
La figure 8c montre une forme de réalisation encore plus pous- sée. La tuyère pénètre dans la chambre de dégazage jusqu'à la hauteur des fentes d'entrée du gaz porteur. On obtient ainsi à l'extrémité inférieure de la chambre un espace annulaire 42 traversé avec une intensité assez gran- de par le courant du gaz porteur entrant, qui entraîne avec certitude vers le haut les grosses particules de combustible qui tombent.
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Lorsque, pendant le dégazage, on veut apporter de la chaleur de l'extérieur, on peut comme déjà dit,procéder de deux façons différentes,soit en montant des éléments chauffants à la périphérie de la chambre de dégaza- ge, par exemple constitués par des tubes dans lesquels cheminent des gaz de fumée, soit en dérivant du courant de gar porteur chauffé des courants par- tiels qu'on dirige alors dans d'autres zones de la chambre. Contrairement aux autres procédés, l'arrivée de nouveaux gaz provoque ici une augmenta- tion de volume, ce qui aurait pour effet d'augmenter la vitesse, si la sec- tion transversale de la chambre restait la même.
Le temps nécessaire au dégazage complet du combustible étant déterminé par les caractéristiques du combustible et par la température, il faudrait en conséquence prolonger la chambre de dégazage, vers le haut. Pour éviter cela, on propose de te- nir compte de l'augmentation de volume en élargissant la chambre de dégaza- ge au-dessus de chaque entrée de gaz dans la zone de dégazage, dans une me- sure telle que la vitesse du courant reste sensiblement constante.
La figure 9 montre une forme de réalisation de ce genre. La majeure partie du gaz porteur pénètre dans la chambre de dégazage, de la manière habituelle, au-dessus du fond de celle-ci. Environ à la fin de la zone de cuisson 12, on introduit encore du gaz porteur, une seconde fois par l'ouverture 43 et une troisième fois par l'ouverture 44. Le gaz sortant de ces ouvertures pénètre également tangentiellement dans la chambre afin de ne pas gêner le tourbillonnement du mélange combustible-gaz. La chambre s'évase pour former un cône de plus grand diamètre immédiatement au-dessus de l'ouverture 43, et également au-dessus de l'ouverture d'entrée 44. Ce double évasement permet d'éviter de devoir prolonger la chambre vers le haut ce qui, pour différentes raisons, n'est pas désirable.
La présente invention permet d'extraire d'abord les constituants volatils d'un combustible par exemple du charbon, puis d'utiliser économi- quement le coke formé, comme combustible, au moyen de brûleurs à poussier sans devoir moudre du coke fini dans un broyeur ce qui, du fait de la dure- té du coke, entraîne une forte usure.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé de dégazage de combustibles, dans lequel le combus- tible moulu finement est mélangé à un gaz porteur, caractérisé en ce que le dégazage se fait en deux phases.
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The present invention relates to a method and a device for the degassing of fuels, in particular coal.
It is known to grind coal normally and then introduce it into the degassing chamber. It has also been proposed to separate this dust from the gas formed, and to direct it towards the hearth of a steam boiler. In these processes, the degassing takes place in suspension, the fuel dust passing through the degassing chamber carried by a gas. During the course of these processes there may be difficulties due to the fact that at times the coals are within so-called "baking" temperature limits. They then form relatively hard deposits on the walls, which hamper the passage of the carrier gas and are detrimental to the progress of the process.
According to the present invention, one proceeds in two phases to degas the coal normally ground and transported by a carrier gas. For this purpose, the coal dust is first heated in a first chamber, to a temperature higher than that of its dry distillation, then completely degassed in a second chamber. The temperature of the first chamber is advantageously reached by heating the carrier gas before it enters this chamber, to a temperature higher than that of the dry distillation of coal. This can for example be achieved by subjecting to partial combustion a mixture of gas and air, optionally heated beforehand in a heat exchanger, and by using the gas thus heated as carrier gas.
In order to be further certain of avoiding the adhesion by cooking of the fuel to the wall of the preliminary chamber, the carrier gas is introduced tangentially therein and the fuel axially in the center. The carrier gas thus performs a progressive vortex in the direction of displacement of the fuel, this vortex then being partially placed between the fuel and the wall, forms a protective layer preventing contact of the fuel particles with the wall.
The two chambers can be arranged one next to the other and in this case an advantageous embodiment consists in mounting them vertically, one next to the other, and making them cross in opposite directions by the fuel - gas mixture. The fuel then enters centrally through the upper end of the preliminary chamber, cross it from top to bottom and, through a U-shaped connection duct, enters the lower end into the degassing chamber proper, in which passes. therefore from bottom to top the gas-coke dust mixture thus formed.
In another embodiment of the invention, the fuel is blown centrally from below into a cylinder, while the carrier gas enters tangentially, also into the lower part of the cylinder, and the direction and pressure of the gas are. calculated so that, within the limits of the cooking zone, it forms a veil protecting the wall from fuel particles with which it mixes intimately afterwards.
In this process, the fuel is kept away from the wall while it passes through the cooking zone and can therefore no longer form deposits there, which allows the degassing device to work continuously. By choosing a sufficiently high temperature for the carrier gas introduced, for example greater than 1100 ° C., it is possible to obtain that the tar vapors formed are subjected to cracking, so that during a subsequent cooling of the gas them. tar vapors do not cause fouling.
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It has been found advantageous to make the fuel penetrate into the degassing chamber in the form of a jet as compact as possible, which does not disintegrate until after having passed through the so-called cooking zone, that is to say when the the temperature of the fuel particles rose above the cooking temperature. By suitably choosing the composition of the carrier gas and the conduct of degassing, it is possible to compensate for the reduction in volume of the fuel-gas mixture, caused by the cooling, by the increase in volume produced by the newly formed coke gas, so that throughout the degassing chamber the acceleration speed of the fuel-gas mixture is uniform. The reaction rate can then be influenced by an external heat input.
It is also possible in the degassing zone to add a strongly heated carrier gas to the fuel-gas mixture. To take account of the increase in volume thus caused, provision can be made for a gradual enlargement of the degassing chamber.
In order to bring the carrier gas to the required temperature, before entering the degassing apparatus, it can be conveniently heated in a heat exchanger. Another possibility consists, for example, in mixing coke gas and air, then in carrying out partial combustion and using the gas thus obtained as carrier gas. The temperature of the carrier gas can be controlled by choosing an appropriate degree of partial combustion. Also in this case, it is preferable to preheat the air and gas in an air heater, before combustion. This process can be improved by enriching the combustion air with oxygen before it is mixed with the coke gas, thereby reducing the amount of nitrogen entrained as dead weight during the process.
Under certain conditions one could even replace the air completely with oxygen.
The proposed process is particularly economical when it is combined with a boiler installation. It is then not only possible to direct the coke dust, separated from the coke gas in a cyclone, into the furnace of the boiler, but also to execute the cooling device required for the cyclone so that the latter serves as a feed water preheater. for the boiler. On the other hand, the heat exchangers serving to preheat the air and the carrier gas can be mounted in the flues of the boiler, which allows the flue gases leaving the boiler to be used advantageously.
The appended drawings show schematically several embodiments of devices for carrying out the method according to the invention.
Figure 1 is a longitudinal section Figure 2 is a section along line AB of Figure 1 Figure 3 is a vertical section of an installation for the implementation of the method according to claim 6 Figures 4 and 5 each represent schematically the whole of the installation, FIG. 6 is a vertical axial section of the degassing device, FIG. 7 is a horizontal section of the same device, at the height of the nozzle for injecting the carrier gas in FIGS. 8a, b and ± show different embodiments of the fuel injection nozzle and
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FIG. 9 is a variant of the degassing device.
Description of Figures 1 and 2.
The device consists of an antechamber 2 and a degassing chamber 12. Both are made in the form of vertical cylindrical chambers, one next to the other and connected by a curved duct 4. The latter and the two chambers are advantageously coated with refractory blocks, particularly weldable stones. The anteroom is made in the form of a cylindrical muffle. Its lower end forms a funnel 3 to which the pipe 4 is connected. The fuel is introduced from the top by a cooled nozzle 7. Two pipes 1 and 11 opening tangentially into the muffle are used to introduce the carrier gas. In the embodiment shown in FIG. 2, only two of these conduits have been provided. Of course, three or more conduits can be provided for introducing the carrier gas.
The width of the duct extends over the entire length of the muffle. As in any case there is a movement from bottom to top in the anteroom, it may be sufficient to provide only in the upper part of this chamber the conduits for the introduction of the carrier gas. The degassing chamber is designed substantially as a tube large enough to slow down the flow of gas and coke entering it, so that sufficient time is available to achieve maximum degassing. coal.
In operation, the fuel is introduced through the nozzle 7 with the aid of a propellant gas. After that, the hot gases arrive tangentially through the conduits 1 and 11 and travel downwards into the cylindrical chamber 2, in the form of slowly moving spirals. These hot gases thus form along the wall a protective envelope moving from top to bottom and preventing contact of the carbon particles with the wall. On reaching the conical part, the gas-coke mixture has passed the cooking zone and through line 4 enters the degassing chamber 12.
Description of Figure 3.
Through lines 2 and 12, gas and air, or oxygen, are introduced into the degassing chamber 10. These two streams first pass through a heat exchanger 1 which can be implemented as a recuperator. or regenerator. After mixing in 3, the gas mixture is ignited by an igniter 4, which can be a spark plug or a stone igniter. Thanks to the partial combustion taking place in tube 5, the gas mixture is brought to the expected temperature of 800 to 1200 C when it enters chamber 10. The finely ground coal is in a mounted hopper 6. at a sufficient height so that it can, by its own weight, penetrate against the gas pressure in the tank 7.
The flow can be adjusted by maintaining above the hopper 6, a suitable pressure, sufficient to overcome the resistance in the tank 7. A cooled tube 9 leads from the tank 7 into the chamber 10 in which the degassing takes place. An injector 8, also operated by gas, blows the carbon dust into this tube 9. The tube 9 can be cooled with water or with the aid of a gas which can then be used to actuate the injector 8.
The chamber 10 is designed so that the blown dust does not come into contact with the wall, but falls directly into the gas coming from the tube 5. The speed of blowing the dust is calculated so that the latter is not not projected onto the opposite wall of the tube. Eventually the side opposite to chamber 10 will be moved further apart.
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The carrier gas laden with coke dust leaves the degassing chamber via tube 11 and enters an additional coking device where the final degassing of the fuel takes place, possibly with subsequent addition of heat. At the outlet of the additional coking device, the gas and the coke particles are separated from each other, the gas being used as intended and the coke dust directed towards the hearth of a boiler o Of course it is also possible to gasify the coke dust to obtain lean gas
In order to obtain with certainty in the degassing chamber, 10 and the pipe 11, a temperature higher than that of the dry distillation of the fuel, this chamber and this pipe are heat-insulated.
In the inlet pipes 2 and 12, adjusting members 13 are fitted which make it possible to adjust the air: gas ratio at will, so as to achieve the desired partial combustion in the tube 5. In the same way, an adjusting member 18 is mounted in the inlet pipe of the injector 8. If gas is used in water as carrier gas, the water formed during combustion is resubmitted. to the reaction of gas with water, thereby reducing its calorific value to its normal value. If necessary, water vapor can be added.
Description of figures 4 to 9:
In all these figures, the degassing device is designated by 1. The injection nozzle 2 for the fuel is mounted in its bottom.
The latter is first ground in a crusher 5 from which, via line 3, it arrives in a coal fines hopper which, by means of a distribution device 4, allows it to enter the mixing chamber 7. From this last, a propellant gas coming from the pipe 8, entrains the fuel through the pipe 9 into the injection nozzle 2. Arriving through the pipe 10, the carrier gas first enters a heat exchanger 20. It is there. heated to approx. 1200 C and through line 21 enters the lower part of the degassing chamber In the event that it is necessary to further heat in the degassing zone, preheated gas can be fed through lines 22 and 23.
The mixture of coke and gas formed in the degassing chamber leaves the latter through line 24 to reach the cyclone separator 25, from where through line 26 the dusted gas passes through a scrubber 27 and from there enters the main pipe 28, from which the pipe 10 is derived. Part of the by-pass gas travels through line 30 to the injection nozzle and from the latter into line 8 and the mixing chamber. The cyclone separator can be cooled in different ways, in particular by gas derived through line 29 from main pipe 28, which, after having passed through the cyclone, leaves it through line 31 to be introduced into line 10 for the carrier gas. .
The cyclone separator can also be cooled with water which is pumped there through line 32 and exits through line 33 to boiler 34. The coke separated in the cyclone separator first arrives in hopper 35 d. 'where through line 36 it is directed into the furnace of the boiler It is also possible to direct the coke to a gas generator 36 in which gas to water is produced which, through line 38 , can be directed directly to an appropriate use, or else pass through line 39 to be mixed with the gas from the main line 28.
The working conditions in the installation shown in figure 5 are substantially the same as in that of figure 4. However, the gas in the water is not mixed with the other gases. Instead of the heat exchanger 20, there is provided a combustion chamber also designated by 20. This receives on the one hand carrier gas through line 20.
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and on the other hand air or air enriched with oxygen via line 40, while the carrier gas, for example air, is preheated in the heat exchanger 20. In the chamber of combustion takes place partial combustion. The gas thus formed is directed to the degassing chamber through lines 21, 22 and 23 as shown in the diagram of FIG. 4.
In the embodiment shown in FIG. 6 the reference figures denote in substance the same elements as in the preceding figures. The upper end of the degassing chamber 1 is made in the form of a cone 11 which transforms into a pipe 24. The nozzle 2 is double-walled and cooled by the gas entering through the pipe 30 and flowing. via line 8. Instead of gas cooling, water or another suitable agent can also be used. The degassing chamber 1 comprises several zones, namely the cooking zone which constitutes approximately one fifth to one quarter of the chamber, and the actual degassing zone 13 situated above.
The fuel is blown in a compact jet through the nozzle 2; the pressure and the speed of the jet are then calculated so that this jet does not break up until it has passed through the cooking zone. The carrier gas penetrates tangentially into the chamber, through rectangular slots made at its lower end. Its speed of arrival is calculated so that it first progresses by swirling along the wall which is thus protected by a veil of gas from contact with the fuel particles. This promotes the effect of the compact fuel jet. The particles of this fuel cannot therefore be deposited and adhere by cooking to the wall in this zone. The combustion chambers 16 and 17 are arranged in the base of the degassing chamber, directly in front of the inlet slots.
The air-gas mixture which enters these combustion chambers is preheated in the heat exchangers 20. These can optionally be heated electrically or by steam from the boiler or even by flue gases.
The proportions of the mixture between the air and the carrier gas are calculated so that only partial combustion takes place, sufficient to reach a temperature above the firing temperature of the fuel. In some cases, it may be advantageous to enrich the air first with oxygen, or to replace it completely with oxygen.
It has been found that it is not absolutely necessary to complete the partial combustion in the combustion chambers. It is possible to carry out this combustion partly in the cooking zone of the degassing chamber. The latter is coated internally with a refractory layer 18 and externally with a heat-insulating layer 19. It is possible to fit in the heat-insulating layer pipes for the external supply of heat, for example flue gases or another hot gas. .
The nozzle 2 can have different shapes. In Figures 8a and 6 it is completely housed in the bottom of the degassing chamber.
In order to be able to direct the large particles of fuel which fall directly into the carrier gas passing along the outer edge, it may be advantageous to make the nozzle 2 penetrate further into the degassing chamber. It is then on the outside in the shape of a cone so that the fuel particles which fall on this conical part slide outwards.
FIG. 8c shows an even more thorough embodiment. The nozzle enters the degassing chamber up to the height of the carrier gas inlet slits. An annular space 42 is thus obtained at the lower end of the chamber, through which the flow of the incoming carrier gas passes with a fairly high intensity, which carries with certainty upwards the large particles of fuel which fall.
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When, during degassing, we want to provide heat from the outside, we can, as already said, proceed in two different ways, either by mounting heating elements at the periphery of the degassing chamber, for example constituted by tubes in which flue gases pass, or by deriving from the heated carrier current of the partial currents which are then directed into other zones of the chamber. Unlike the other processes, the arrival of new gases here causes an increase in volume, which would have the effect of increasing the speed, if the cross-section of the chamber remained the same.
The time required for the complete degassing of the fuel being determined by the characteristics of the fuel and by the temperature, it is therefore necessary to extend the degassing chamber upwards. To avoid this, it is proposed that the increase in volume be taken into account by enlarging the degassing chamber above each gas inlet in the degassing zone, to such an extent that the speed of the flow. remains substantially constant.
Fig. 9 shows one such embodiment. Most of the carrier gas enters the degassing chamber in the usual manner above the bottom thereof. Approximately at the end of the cooking zone 12, more carrier gas is introduced, a second time through the opening 43 and a third time through the opening 44. The gas exiting these openings also enters the chamber tangentially in order to do not interfere with the swirling of the fuel-gas mixture. The chamber flares out to form a cone of larger diameter immediately above the opening 43, and also above the inlet opening 44. This double flare avoids having to extend the chamber towards the top which, for various reasons, is not desirable.
The present invention makes it possible to first extract the volatile constituents of a fuel, for example coal, and then to economically use the coke formed, as fuel, by means of dust burners without having to grind finished coke in a tank. crusher which, due to the hardness of the coke, causes heavy wear.
CLAIMS.
1.- Process for degassing fuels, in which the finely ground fuel is mixed with a carrier gas, characterized in that the degassing takes place in two phases.