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Le chauffage au Doyen de gaz chauds de combustibles en
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suspensic, en petits grains ne s'agglomérant pas offre, compa- ra'ti ve1ilent é1µ chauffage indirect fun couches minces, le grand avan- tage que le traitement thermique peut être réalisé en peu de
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temps du fait çue la chaleur du gaz véhicula.:tre se transmet aux
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crains rie coabuptible relativement vite. Pour chauffer du li- gnite en cquicourant a.vcr 18:3 g8' de Chcr'.u.tf;e, de grandes cuau- t<tés <1c Pu;s<.lge sont nécessaires même pour des teneurs en eau ëe rlils de 50%;,, et on 0 ht t::.nt ainsi un traitement theI'l1d (jue d'une alrÉ.ü inffr3 ..;.rE> une minute.
On est arrive à utiliser ce pt'(\-
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cédé pour le chauffage à hautes températures de compustibles ce petits grains, non agglomérants, chauffage préalable nécessaire à le. distillation à basse température ou à la. cokéfaction. Tou- . tefois, on a constaté alors que la vitesse de chauffage n'était plus aussi avantageuse que pour le chauffage de combustibles à basses températures, où l'on peut maintenir de'fortes chutes de température entre le gaz de chauffage et la matière solide. Un autre inconvénient du' chauffage à équicourant en suspension réside ' dans le fait que par suite de la température élevée nécessaire pour le gaz de combustion, ce procédé est en pratque désavantageux au point de vue économie thermique, pour la distillation . à basse température ou la cokéfaction du combustible.
Suivant la présente invention on peut éviter les inconvénients précités en procédant comme décrit ci-après. Pour réaliser un chauffage, éventuellement nécessaire, combust réaliser un chauffage, éventuellement nécessaire, de combust de non agglomérant en petits grains, par exemple du lignite ou'du charbon.,-.on procède de façon habituelle en équicourant. et en suspension, tandis que le chauffage consécutif plus poussé se fait par étages dans plusieurs cyclones successifs, traversés les uns après les autres par un courant de gaz chaud. Le combustible est alors introduit dans la conduite du gaz chaud, allant au premier cyclone.
Après'avoir été séparé du gaz chaud dans le premier cyclone le combustible passe par un dispositif de retenue et de desage dans .la conduite d'arriée du gaz du cyclone suivant, conduite raccordée à celle du gaz chaud du troisième cyclone. Le nombre de cyclones montés en série et raccordés entre eux par des conduites de gaz, est déterminé.par le degré de température désiré du combustible. La première partie de toute l'installation précitée est nommée partie de-préchauffage ou de séchage, tandis que .la deuxième est dite de chauffage. Lorsqu'on traite des combustibles riches en eau, il est avantageux d'évacuer les gaz sortant de la partie de préchauffage séparément'des vapeurs
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et de ceux s'échappant de la partie de chauffage.
On évite ainsi que le gaz de balayage contenant du goudron et provenant de la partie de chauffage, soit fortement dilué par le gaz de chauffage contenant beaucoup d'eau et prove- nant de la partie depréchauffage. D'autre part, on retire de la partie de chauffage un gaz combustible qui peut être utilisé pour le chauffage de fours à coke. Les parties de préchauffage et de chauffage peuvent fonctionner sous des pressions statiques t pratiquement identiques. Il est plus avantageux de faire fonction- ' ner la partie de préchauffage sous une dépression de, 'par exemple,
100 mm de colonne d'eau et la partie de chauffage sous une pres- . sion de, par exemple, 400 mm de colonne d'eau.
La perte de pres- sion dans la partie de préchauffage dépend du nombre de cyclones, de la,-quantité de combustible traitée et des chutes de tempéra- ture des gaz de balayage ou de chauffage. De plus dans la par tie de préchauffage, les gaz de chauffage peuvent contenir de l'oxygène, tandis que dans la partie de chauffage on utilise un gaz exempt d'oxygène. Lorsqu'on traite des combustibles pauvres en eau on peut supprimer la partie de préchauffage.
Pour éviter la. condensation de brouillards sur des charbons.fins dans la partie de chauffage et obtenir un rendement maximum en goudron, on règle la température des gaz de combus- tion dans la partie de chauffage, de manière à ne pas descendre en-dessous du point de condensation du goudron dans le gaz.
Dans la combinaison du préchauffage et du chauffage, c'est-à-dire lors du chauffage de' combustibles riches en eau, le danger de con- densation de brouillards de goudron.sur le charbon à chauffer est très faible, du fait que les fins charbons sont projetés de la partie de préchauffage directement dans la partie de chauffage, donc sans perte de chaleur.
Toutefois, si une précipitation d'un goudron cracké est souhaitée par exemple pour la distillation à basse température de combustible, dont le goudron est de peu
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de valeur,on peut très avantageusement procéder de manière que la température d'évacuation du gaz de balayage sortant de la partie de chauffage, soit située en-dessous du point de condensa- tion des vapeurs de goudron, afin de provoquer une condensation des constituants lourds, ou leur précipitation, sur les char- bons préchauffés. Le goudron ainsi condensé et préci.pité est alors redistillé dans la partie de chauffage.
Le dessin annexé montre'à titre d'exemple de l'inven- tion une forme de réalisation de toute une installation et sur le côté gauche du dessin est représentée la partie de.préchauf- fage tandis qu'à'droite se trouve la partie de chauffage pro- ' promeut dite.
Cette installation fonctionne comme suit :
Le four de combustion 1 est alimenté en la de com- bustible gazeux, par exempledu gaz de cokerie, de générateur .pu de..gueulard et en 1b d'air, et ces gaz y sont brûlés. Le gaz de combustion aussi nommé gaz de chauffage, chemine par la conduite le. vers la conduite de préchauffage 3 et par le cyclone 6 et la conduite 6a, il est aspiré vers le ventilateur
2. Une petite partie du gaz de chauffage arrivant par la con- duite '28: est de nouveau mélangée au gaz de combustion avant l'entrée dans la conduite de préchauffage 3 afin d'y régler la température du gaz de chauffage. Suivant la teneur en eau du combustible à chauffer, cette température d'entrée se situe. entre environ 700 et 1100 C.
Le reste du gaz de chauffage passe car la conduite 7 et un organe de réglage (non représenté), comme gaz brûlé,'dans l'atmosphère. '
Le combustible à traiter, ne s'agglomérant pas, par exemple du .'lignite à environ 50% d'eau, et dont le calibre doit être inférieur à 10 mm, sort de la trémie 4 par la roue à aubes 5 et est projeté dans la conduite de préchauffage 3 où il est sé- che en équicourant par le gaz de chauffage arrivant par les con-
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duites lc et 2a. Le séchage peut par exemple être poussé jus qu'à ce que la teneur en eau soit de 0 à 4%.
Dans le cyclone 6, le combustible séché est de nouveau séparé à une température de
100 à 150 C, et par la roue à palettes 8 et la conduite 8a il est projeté directement dans la conduite 10a faisant déjà partie du système de chauffage.
A l'extrémité inférieure de ce système est monté un four de combustion 17 dans lequel on introduit du gaz combusti- ' ble par la conduite 17a et de l'air par la conduite 17b. Gaz et air sont brûlés dans le four. Les gaz brûlés du four passent comme gaz de chauffage ou de balayage par la ,conduite 17c dans .la partie de chauffage.
Par,la conduite 10a, le'gaz chaud de balayage passe du cyclone 10 au cyclone 9 et emporte en même temps le combustible séché; en petits grains et qui doit être traitée dans le cy ne 9. Dans la conduite 10a se produit un échange thermique direct entre le 'gaz de balayage et le combustible en petits grains, qui se poursuit d'une manière particulièrement efficace dans le cy- clone 9. Le combustible est ensuite évacué par la roue à pa- lettes 13 servant de fermeture aux gaz, de dispositif de dosage et d'évacuation, et par la conduite 13a il arrive dans la con- duite 11a. Au moyen du gaz chaud venant du cyclone 11 par la .conduite lla, le combustible est amené dans le cyclone 10.
Dans la conduite 11a et particulièrement dans le cyclone 11, se produit le deuxième échange thermique direct. Le combustible en petits grains, à nouveau sépara dans le cyclone 10, est évacué par la roue à: palettes 14 et la 'conduite 14a, tandis que le gaz de balayage chemine par la conduite 10a vers le cyclone 9.
Dans la conduite 12a, le combustible en petits grains se mélange au gaz de balayage venant du cyclone 12 et pénètre dans le cyclone 11. Dans la conduite 12a et dans le cyclone 11 se produit le troisième traitement thermique. Le gaz de balayage
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pénètre ensuite dans la conduite 11a et chemine vers le cyclone
10, tandis que le combustible en petits grains chauffé est éva- cué par la roue à aubes 15 et la conduite 15a, Il se mélange au gaz de balayage chaud venant par la conduite 17c du four de combustion 17 et pénètre dans le dernier cyclone 12. Le trai- tement thermique terminé, le combustible en petits grains sort par.la roue à palettes 16 en 16a, à une température de 300 à
900 C, et est dirigé vers d'autres utilisations. Les roues à palettes 8, 14 et 15 servent elles\aussi à retenir le, gaz, au dosage et à l'évacuation.
La température finale précitée du combustible est dé- . terminée par les propriétés du combustible à traiter, particu- lièrement par le reste souhaité en constituants volatils. Ce 'reste est par exemple de 28 à 32% lorsqu'on traite du lignite en petits grains et qu'on obtient une température finale de 400 C 'En cas de besoin, le combustible évacué en 16a peut par exemple, -de manière connue, êtrè refroidi par extinction à l'eau.
Le gaz de balayage chaud à une température de 400 à 11000C venant du four de combustion 17, passe donc successivement par les cy- clones 12, 11, 10, 9 et transmet sa chaleur au combustible en petits grains à chauffer, de sorte que chargé de brouillards de goudron.,'il pénètre à une température de 150 à 300 C par la conduite 18 dans l'installation de condensation 19. La limite inférieure de température est à réaliser lorsqu'encore avant l'en- trée dans l'installation de condensation 19 il faut obtenir une condensation partielle du brouillard de goudron. La limite supérieure de température ne peut être dépassée pour des raisons d'économie thermique.
Dans l'installation de condensation 19, la condensation du brouillard de goudron des gaz de la partie de chauffage se fait par le procédé connu pour les gaz de ba- layage. Le gaz de balayage'exempt de goudron sort en 19a de l'installation ' '
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Dans la conduite 17a et dans la conduite 17b est montée une soufflerie qui introduit sous une faible pression tant le gaz combustible que l'air de combustion dans le four 17 et ainsi, dans la partie de chauffage de l'installation. '
Les cyclones 6, 9, 10, 11 et 12 sont exécutés comme .. ceux connus pour séparer des poussières de l'air ou d'un gaz.
Ils sont donc construits suivant le principe d'un séparateur centrifuge de poussières.
Les gaz de chauffage ou de balayage nécessaires aux parties de chauffage et de préchauffage, peuvent aussi être en- gendrés dans un même four, du fait que la température d'entrée des gaz de chauffage dans la partie de préchauffage peut être :réglée par du,gaz recyclé.
La durée du préchauffage ou du séchage dans la partie de préchauffage est d'environ 20 à 60 secondes, tandis qu': suf- fit que la durée de séjour du combustible dans la partie de
Chauffage soit de 20 secondes à 2 minutes.
Le combustible chauffé obtenu, peut par exemple être utilisé pour les foyers à poussier ou la gazéification.
Les avantages particulierement intéressants de ce procédé résident dans le grand rendement et dans la bonne éco- nomie thermique.'
Le procédé de chauffage précité peut être utilisé par- ticulièrement avantageusement pour la cokéfaction de mélanges de combustibles agglomérants et de combustibles non agglomérants.
Pour produire un bon coke mixte'il est nécessaire que le combusti- ble non agglomérant soit mélangé à 1.'état de'dégazage préalable au combustible agglomérant, avant la cokéfaction. Il,est particulièrement avantageux d'établir un degré spécifique de dégazage du charbon non agglomérant, par exemple du lignite,-, de la houille tourbe qui soit basé sur les \\ Il ou de la tourbe, qui soit basé sur les propriétés d'agglomération du charbon agglomérant à mélanger, par exemple de la houile ag-
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glomérante. Une telle'détermination du degré de dégazage du charbon non agglomérant, peut être réalisée d'une manière par- ticulièrement simple grâce au procédé de chauffage précité.
On par exemple, constaté.,qu'il était particulièrement avantageux de procéder dans la{ partie de chauffage au chauffage du combusti- ble non agglomérant, de façon à conserver un reste de matières volatiles de 20 à 25%. Un mélange dans la proportion de 1 :1 .d'un charbon bien agglomérant, d'une teneur en matières volatiles de par exemple 30%, avec un charbon non agglomérant, procure après que ce mélange ait subi le chauffage nécessaire dans 'des fours à coke, un coke métallurgique utilisable, c'est-à-dire un coke uti- lisable pour le traitement métallurgique de minerais de fer dans ; des hauts-fourneaux.
REVENDICATIONS
Procédé de-chauffage en suspension de combustibles 'non agglomérants en petits grains, au moyen de gaz de chauffage et en continu, caractérisé en ce que le chauffage de combustibles pauvres en eau s'effectue dans plusieurs cyclones montés en sér et traversés successivement par un gaz de chauffage, tandis que la succession.des cyclones-dans le sens du chemin du gaz est établie en sens inverse au cheminement du combustible, et ce dernier est, d'un. cyclone à l'autre, chaque fois introduit dans la conduite d'arrivée du gaz vers chaque cyclone et après .traitement thermique suffisant, il est finalement évacué.
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Heating at the Dean of hot gas fuels in
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suspensic, in small grains which do not clump together offer, compared to 1µ indirect heating of thin films, the great advantage that the heat treatment can be carried out in a short time.
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due to the fact that the heat of the gas conveyed: being transmitted to
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fear coabuptible relatively quickly. To heat the li- nite by curing a.vcr 18: 3 g8 'of Chcr'.u.tf; e, large tables <1c Pu; s <.lge are necessary even for water contents ëe rils of 50%; ,, and we 0 ht t ::. nt thus a theI'l1d treatment (jue of an alrÉ.ü inffr3 ..;. rE> one minute.
We managed to use this pt '(\ -
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ceded for heating at high temperatures of compustibles this small grains, non-caking, prior heating necessary for the. low temperature distillation or at the. coking. Tou-. However, it was then found that the heating rate was no longer as advantageous as for heating fuels at low temperatures, where large temperature drops can be maintained between the heating gas and the solid material. Another disadvantage of 'slurry equicurrent heating' is that due to the high temperature required for the flue gas, this process is in practice thermally disadvantageous for the distillation. at low temperature or coking the fuel.
According to the present invention, the aforementioned drawbacks can be avoided by proceeding as described below. In order to carry out heating, which may be necessary, combust to carry out heating, which may be necessary, of non-agglomerating fuels in small grains, for example lignite or coal. and in suspension, while the subsequent further heating takes place in stages in several successive cyclones, traversed one after the other by a stream of hot gas. The fuel is then introduced into the hot gas line, going to the first cyclone.
After having been separated from the hot gas in the first cyclone, the fuel passes through a device for retaining and removing the gas from the following cyclone, which is connected to that for the hot gas of the third cyclone. The number of cyclones in series and interconnected by gas lines is determined by the desired degree of fuel temperature. The first part of all the aforementioned installation is called the preheating or drying part, while the second is called the heating part. When dealing with water-rich fuels, it is advantageous to vent the gases leaving the preheating section separately from the vapors.
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and those escaping from the heating part.
This prevents the tar-containing sweep gas from the heating part from being greatly diluted by the heating gas containing a lot of water from the preheating part. On the other hand, a fuel gas which can be used for heating coke ovens is removed from the heating part. The preheating and heating parts can operate at nearly identical static pressures t. It is more advantageous to operate the preheating part under a vacuum of, for example,
100 mm water column and the heating part under a pres-. sion of, for example, 400 mm water column.
The loss of pressure in the preheating section depends on the number of cyclones, the amount of fuel treated and the temperature drops of the purging or heating gases. In addition, in the preheating part, the heating gases may contain oxygen, while in the heating part an oxygen-free gas is used. When dealing with low-water fuels, the preheating part can be omitted.
To avoid the. condensation of mists on coals. in the heating part and to obtain a maximum yield of tar, the temperature of the combustion gases in the heating part is regulated so as not to fall below the dew point tar in the gas.
In the combination of preheating and heating, that is, when heating fuels rich in water, the danger of condensation of tar mist on the coal to be heated is very low, since the Fine coals are projected from the preheating part directly into the heating part, so no heat loss.
However, if precipitation of cracked tar is desired, for example for the low temperature distillation of fuel, the tar of which is of little
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Of value, one can very advantageously proceed so that the discharge temperature of the purging gas leaving the heating part is situated below the point of condensation of the tar vapors, in order to cause condensation of the constituents. heavy, or their precipitation, on preheated coals. The tar thus condensed and precipitated is then redistilled in the heating part.
The accompanying drawing shows by way of example of the invention one embodiment of a whole installation and on the left side of the drawing is shown the preheating part while on the right is the preheating part. heating promotes so-called.
This installation works as follows:
The combustion furnace 1 is supplied with gaseous fuel, for example coke oven gas, generator .pu de..gueulard and 1b of air, and these gases are burnt there. The combustion gas, also called heating gas, travels through the pipe. to the preheating line 3 and by the cyclone 6 and the line 6a, it is sucked towards the fan
2. A small part of the heating gas arriving via line 28: is again mixed with the combustion gas before entering the preheating line 3 in order to regulate the temperature of the heating gas there. Depending on the water content of the fuel to be heated, this inlet temperature is located. between about 700 and 1100 C.
The remainder of the heating gas passes as line 7 and a regulator (not shown), as burnt gas, 'into the atmosphere. '
The fuel to be treated, which does not agglomerate, for example lignite containing approximately 50% water, and whose size must be less than 10 mm, leaves the hopper 4 via the paddle wheel 5 and is projected in the preheating line 3 where it is dried by equicurrently with the heating gas arriving through the con-
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picks lc and 2a. Drying can for example be extended until the water content is 0 to 4%.
In cyclone 6, the dried fuel is separated again at a temperature of
100 to 150 C, and by the paddle wheel 8 and the pipe 8a it is projected directly into the pipe 10a already part of the heating system.
At the lower end of this system is mounted a combustion furnace 17 into which fuel gas is introduced through line 17a and air through line 17b. Gas and air are burnt in the oven. The burnt gases from the furnace pass as heating or purging gas through line 17c into the heating section.
Through the pipe 10a, the hot scavenging gas passes from cyclone 10 to cyclone 9 and at the same time carries away the dried fuel; in small grains and which has to be processed in cycle 9. In line 10a a direct heat exchange takes place between the purge gas and the fine grain fuel, which continues in a particularly efficient manner in the cycle. Clone 9. The fuel is then discharged through the paddle wheel 13 serving as a gas closure, metering and discharge device, and through line 13a it arrives in line 11a. By means of the hot gas coming from the cyclone 11 via the pipe 11a, the fuel is brought into the cyclone 10.
In pipe 11a and particularly in cyclone 11, the second direct heat exchange takes place. The fine grain fuel, again separated in cyclone 10, is discharged through paddle wheel 14 and line 14a, while the purge gas travels through line 10a to cyclone 9.
In line 12a, the fine grain fuel mixes with the purge gas coming from cyclone 12 and enters cyclone 11. In line 12a and cyclone 11, the third heat treatment takes place. Scavenging gas
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then enters pipe 11a and walks towards the cyclone
10, while the heated small grain fuel is discharged through paddle wheel 15 and line 15a, it mixes with the hot sweep gas coming through line 17c from combustion furnace 17 and enters the last cyclone 12 When the heat treatment is complete, the fine grain fuel exits through the paddle wheel 16 at 16a, at a temperature of 300 to
900 C, and is directed to other uses. The paddle wheels 8, 14 and 15 also serve for gas retention, metering and evacuation.
The aforementioned final temperature of the fuel is de-. terminated by the properties of the fuel to be treated, particularly by the desired remainder of volatile constituents. This remainder is for example 28 to 32% when treating lignite in small grains and obtaining a final temperature of 400 C. If necessary, the fuel discharged at 16a can for example, -in known manner , be cooled by extinguishing with water.
The hot purge gas at a temperature of 400 to 11000C coming from the combustion furnace 17, therefore passes successively through the cycles 12, 11, 10, 9 and transmits its heat to the fuel in small grains to be heated, so that charged tar mist., 'it enters at a temperature of 150 to 300 C through line 18 in the condensing installation 19. The lower temperature limit must be achieved when still before entering the installation. condensation 19 it is necessary to obtain a partial condensation of the tar mist. The upper temperature limit cannot be exceeded for reasons of thermal economy.
In the condensing plant 19, the condensation of the tar mist from the gases in the heating section takes place by the known method for purge gases. The tar-free scavenging gas leaves the installation at 19a
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In the pipe 17a and in the pipe 17b is mounted a blower which introduces under a low pressure both the fuel gas and the combustion air into the furnace 17 and thus into the heating part of the installation. '
Cyclones 6, 9, 10, 11 and 12 are made like those known to separate dust from air or gas.
They are therefore built according to the principle of a centrifugal dust separator.
The heating or purging gases required for the heating and preheating parts can also be generated in the same oven, because the inlet temperature of the heating gases in the preheating part can be: regulated by , recycled gas.
The duration of preheating or drying in the preheating part is about 20 to 60 seconds, while: sufficient that the residence time of the fuel in the preheating part.
Heating from 20 seconds to 2 minutes.
The heated fuel obtained can, for example, be used for dust hearths or gasification.
The particularly interesting advantages of this process lie in the high yield and in the good thermal economy.
The above-mentioned heating process can be used particularly advantageously for the coking of mixtures of agglomerating fuels and non-agglomerating fuels.
In order to produce a good mixed coke it is necessary that the non-agglomerating fuel be mixed in a pre-degassed state with the agglomerating fuel, prior to coking. It is particularly advantageous to establish a specific degree of degassing of non-caking coal, for example lignite, -, peat coal which is based on \\ II or of peat, which is based on the properties of agglomeration of the sintering coal to be mixed, for example sintered coal
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glomerative. Such a determination of the degree of degassing of the non-agglomerating carbon can be carried out in a particularly simple manner by virtue of the above-mentioned heating method.
For example, it has been found that it is particularly advantageous to proceed in the heating part with the heating of the non-caking fuel, so as to keep a remainder of volatiles of 20 to 25%. A mixture in the ratio of 1: 1 of a well-agglomerating carbon, with a volatile content of for example 30%, with a non-agglomerating carbon, provides after this mixture has undergone the necessary heating in furnaces coke, a usable metallurgical coke, that is to say a coke usable for the metallurgical treatment of iron ores in; blast furnaces.
CLAIMS
A method of heating in suspension non-agglomerating fuels in small grains, by means of heating gas and continuously, characterized in that the heating of fuels poor in water is carried out in several cyclones mounted in serum and successively crossed by a heating gas, while the succession of cyclones-in the direction of the gas path is established in the opposite direction to the fuel path, and the latter is, of a. cyclone to the other, each time introduced into the gas inlet pipe to each cyclone and after sufficient heat treatment, it is finally discharged.