<Desc/Clms Page number 1>
L'invention est relative aux perfectionnements apportés aux échangeurs de chaleur et aux procédés pour le traitement des gaz par la chaleur dans ces échangeurs.
Il a déjà été proposé, dans le brevet No. 1.123.673 dépo- sé le 24 février 1955 au même nom que les présentes,d'assurer l'isolation thermique, relativement à des gas chauds,d'une enve- loppe contenant des gaz à haute température et notamment d'une chambre de réaction, par une couche très épaisse d'une masse par- tiellement fondue, par exemple de scories.
La chambre de réaction (ci-après désignée "chambre de réaction du genre en question") comporte des parois tournantes conformées de telle manière qu'elles retiennent une épaisse couche de scories,et elle#est entraînée en rotation à une vitesse telle que la force centrifuge provoque la formation et le maintien en place de cette couche dont l'épais- seur est de plusieurs fois 2 cr.i 1/2, normalement de l'ordre de 30 cm.
<Desc/Clms Page number 2>
La surface interne de la couche est à l'état fondu, tandis que sa surface interne est solidifiée et se trouve à une température nettement inférieure à celle que peuvent supporter les parois métalliques. On peut ainsi utiliser des températures de gaz su- périeures à 1200 ,voire atteignant 2000 ou plus. Le susdit bre- vet No. 1. 123.673 décrit un mode de réalisation de chambre de combustion ou de gazéification du type cyclone.
Il a également déjà été proposé, dans le brevet No. de P.V. 695.279 déposé le 22 juillet 1955 au même nom que les présen- tes pour "Perfectionnements apportés aux échangeurs de chaleur à récupération" d'appliquer le principe susvisé à un échangeur de chaleur régénérateur pour gaz, comprenant un conduit (ci-après désigné "conduit du genre en question") pour le passage des gaz délimité par une paroi tournante conformée de telle manière qu'elle retienne,appliquée intérieurement contre elle-même,une épaisse couche d'une matière partiellement fondue, cette couche envelop- pant le passage du gaz, des moyens étant prévus pour faire tourner cette paroi autour de l'axe du conduit à une vitesse telle que la force centrifuge provoque la formation et le maintien en place de cette couche.
Dans un tel échangeur de chaleur régénérateur, com- portant un conduit du genre en question, la susdite couche consti- tue la masse régénératrice qui absorbe, emmagasine et restitue la chaleur. Comme cette couche peut être à une température très haute, on peut obtenir un taux très élevé de transfert de chaleur radian- te entre la masse et un gaz, tel que de la vapeur, ayant un haut pouvoir d'émission. On a prévu, dans le susdit brevet No. do P.V.
695.279, qu'un- tel échangeur de chaleur régénérateur comporte deux conduits du genre en question situés respectivement aux deux extré- mités d'une chambre de réaction de genreen question, ces conduits et cette chambre de réaction alignes tournant autour d'un axe do
<Desc/Clms Page number 3>
rotation commun horizontal. L'écoulement du gaz est commande par exemple par des vannes, de telle manière du' il change pé diquement de sens et se produise alternativement dans un sen puis dans l'autre; ainsi la couche située dans chaque conduit sert alternativement à absorber et à restituer la chaleur.
En vue d'éviter la nécessité d'inverser périodiquement le sens d'écoulement des gaz, on fait comporter, selon l'invention, à un échangeur de chaleur, pour le traitement de gaz par la chaleur, incorporant déjà un conduit du genre en question, des moyens pour introduire, en un premier point du chemin du gaz, de la matière propre à 0'ajouter à la couche, et des moyens pour prélever de la matière hors de ladite couche en un second point écarté axialement du premier dans la direction de l'écoulement du gaz, cela dans le but de donner lieu à un cheminement de matière entre les deux sus- dits points. De préférence, on incline au moins légèrement vers le bas l'axe de rotation du conduit entre le premier et le second points, ledit axe pouvant même être orienté verticalement.
Avanta- geusement, les moyens introduisant la matière au premier point pour compléter la couche débitent de façon continue. De même,le prélè- vement au second point est également continu et des moyens sont prévus pour recueillir la matière prélevée hors de la couche.
Pour atténuer la difficulté du prélèvement continu de matière fondue,l'invention s'étend en outre à un appareillage pour le traitement de gaz par la chaleur, comportant une paroi tournan- te constituée par une partie périphérique et par une partie d'extyé' mité propre à retenir intérieurement contre ladite paroi une épais- se couche d'une matière partiellement fondue, des moyens étant prévus pour faire tourner cette paroi autour de l'axe du conduit à une vitesse telle que la force centrifuge provoque la formation et le maintien en place de cette couche, la susdite partie d'extré-
<Desc/Clms Page number 4>
mité présentant une ouverture centrale par où puisse sortir de la matière provenant do la couche,
et des noyons assurant l'écoulement d'un fluide rofroidisseur au contact de la partie d'extrémité adjacente à la susdite ouverture centrale.
L'invention englobe encore un procédé d'échange de chaleur pour le traitement de gaz par la chaleur consistant à établir autour d'un passade central pour les gaz une couche épaisse., retenue par la force centrifuge, d'une matière chaude partiellement fondue, à faire passer du gaz dans ce passage central pour qu'il se produise un échange de chaleur entre lui et la surface interne en fusion de la susdite couche,à ajouter de la matière, en un premier point du chemin du gaz, pour compléter la couche,et à prélever de la matière dans ladite couche on un second point écarté axial ornent du premier dans la direction de l'écoulement du gaz, ce qui a pour effet de provoquer un cheminement do matière fondue à la surface interne de la couche.
La matière ajoutée à la couche au premier point peut être fournie,préchauffée et de préférence l'état fondu, par une source extérieure au conduit. Elle peut même consister en un sous-produit d'une installation industrielle,par exemple être constituée par des scories provenant d'un four.
Selon une variante,la matière peutprésenter une forme granuleuse ou pulvérulente, par exemple être du sable, des cendres.ou des galets,auquel cas elle peut être portée à sa température do fusion par la chaleur dégagée par une réaction se produisant @ on une zone du chemin du gaz située entre les deux'susdits points, au fur et il mesure que cette matière est entrainée, l'écoulement de la couche, vers, ou au travers de,la gene de réaction.
<Desc/Clms Page number 5>
Los dessins ci-annexés montrent schématiquement, à titre d'exemples, différents modes de réalisation d'appa- reils pour le traitement de gaz par la chaleur, établis conformément à l'invention.
La fig. 1, de ces dessins, montre en vue latérale avec parties coupées un appareil pour gazéifier du combusti- ble.
Les fig. 2 et 3 montrent en coupe deux variantes de l'un des éléments de cet appareil.
Les fige 4 et 5, enfin, montrent en vue latérale avec parties coupées deux appareils différents pour le chauffage de l'oxygène.
L'appareil montré par la fig. 1 comporte un tube cy- lindrique tournant 1 qui délimite deux conduits du genre en question alignés 2 et 3 et une chambre de réaction du genre en question 4 interposée entre ces deux conduits. Le tube 1 est monté de façon à pouvoir tourner autour de son axe, sur dos paliers à billes 5 écartés axialement l'un de l'autre, à l'intérieur d'un carter fixe 6 de forme générale cylindrique.
L'axe de rotation présente une certaine inclinaison par rapport. à l'horizontale, l'une des extrémités du tube étant plus basse que l'autre. Une couronne dentée 7 portée extérieurement par- le tube 1 engrène avec un pignon 8 entraîné par un moteur 9.
Le tube comporte des cloisons d'extrémité 10, 11 percées cha-- cune d'une ouverture centrale, ces cloisons s'étendant radia# lament vers l'intérieur à partir de chaque extrémité du tube,, de telle sorte que les sections axiales du tube présentent la forme d'un canal peu profond. Le carter comporte de son côté des parois terminales 12, 13munies d'ouvertures centrales correspondantes,écartées axialement des cloisons d'extrémité du tube. Des conduits 14 et 15 débouchent dans lesdites parois terminales du carter concentriquement aux ouvertures centrales
<Desc/Clms Page number 6>
desdites parois.
Un joint d'étanchéité 16 du type labyrinthe est prévu, du côté le plus haut, entre la cloison 11 et la paroi 13 pour réduire au minimum les fuites dans le sens ra- dial, et un second joint semblable 17 est disposé entre l'ex- trémité basse du tube 1 et le carter 6. La paroi terminale la plus basse'12 du carter est écartée d'une distance appréciable du tube 1 et l'extrémité basse dudit carter est agrandie pour constituer une auge 18 remplie d'eau destinée à recueillir les scories, cette auge étant nituéo plus bas que l'extrémité in- férieure du tube. La partie centrale du carter, entre les joints 16 et 17, est munie à ses deux extrémités d'embouts tubulaires 19,20 qui permettent de faire circuler de l'air de ref idis- sement au travers du carter.
La cloison d'extrémité 10 située à la partie basse du tube est bombée vers l'extérieur et est pourvue d'une encoche verseuse 21 pour la scorie. Tout ce qui vient d'être décrit jusqu'ici est semblable à ce qui est exposé dans le susdit brevet No, de P.V. 695.279. Mais l'appa- reil selon l'invention présente les caractéristiques supplémen- taires suivantes. Le conduit inférieur 14, à l'extrémité basse du carton, se prolonge à l'intérieur dudit carter au-dessus de l'auge à eau et est engagé par son extrémité,avec un léger jeu radial, dans l'ouverture centrale do la cloison 10. Exté- rieurement au carter, ce conduit 14 est raccordé à un coude d'admission 22.
Un conduit à oxygène 23 passe au travers de la paroi dudit coude et se prolonge concentriquement dans le conduit inférieur 14 pour se terminer dans la région de la cloison d'extrémité 10. Un premier tuyau d'amenée de combus- tible 24 passe au travers de la paroi du conduit à oxygène et se prolonge concentriquement dans ce dernier conduit pour se terminer par un premier système de gicleur 23 situé un peu
<Desc/Clms Page number 7>
avant le milieu de la longueur du tube. Le conduit supe- rieur 15 débite, par un coude de sortie 26, dans un carneau 27.
Deux tuyaux 28, 29, amenant respectivement du combustible et du sable, pénètrent dans le coude et se prolongent concentri- quement l'un à l'autre dans le conduit 15 jusque vers une zone située un peu au-delà de la cloison d'extrémité supérieure 11 du tube 1. De préférence, le tuyau externe 29 amenant le sable a son débouché 30 orienté radialement vers la paroi du tube tour- nant. Le tuyau à combustible 28, passant à l'intérieur du tuyau à sable 29, se prolonge un peu au-delà de ce dernier et se ter- mine par un second système de gicleur 31.
Le carneau d'évacua- tion 27 est muni intérieurement d'un faisceau de tubes de récu- pération 32 disposés entre deux collecteurs 33, 34 qui traver- sont les parois du carneau et sont reliés, le premier, avec interposition d'un ventilateur-aspirateur 37, à une région de l'extrémité basse du carter situé au-dessus de l'auge à eau et le second, au travers d'une vanne 38, au coude d'admission 22 du conduit inférieur 14.
En fonctionnement, de la vapeur et de l'oxygène (cette expression désignant également un gaz porteur d'oxygène) circu- lent continuellement en provenance respectivement du conduit inférieur 14 et du tuyau à oxygène 23, vers le premier conduit 2 constituant la partie basse du tube tournant. La pression de la vapeur, réglée par la vanne 38, est légèrement supérieure à la pression de l'oxygène, de telle sorte qu'une fuite continue de vapeur se produit entre le conduit inférieur et la cloison d'extrémité adjacente 10, ce qui empêche toute fuite d'oxygène.
La vapeur et l'oxygène passant dans le tube réagissent sur le combustible(qui est par exemple du charbon pulvérisé) débité par le premier système de gicleur 24, dans la chambre de réaction
<Desc/Clms Page number 8>
4 constituée par la région médiane du tube 1. Les produits de la réaction passent par le second conduit 3 constitué par la partie haute du tube puis, par le conduit supérieur 15, accè- dent au carneau 27 d'où ils sont dirigés vers les installations d'utilisation, par exemple comme gaz de chauffage ou gaz de ville.
Le second système de gicleur 31 peut être mis en action à volonté pour injecter du combustible supplémentaire, par exem- ple du charbon pulvérisé qui est débarrassé de ses constituants volatils, lesquels sont entraînés par les produits de la réac- tion dont la valeur calorifique se trouve ainsi augmentée. En fonctionnement, une couche épaisse partiellement fondue 39 de scorie est maintenue par la force centrifuge dans la partie du tube en forme le canal, cette couche tapissant le chemin du gaz dans les enceintes 2, 4 et 3. Ladite couche est constamment alimentée par le sable débité par le débouché 30 sur la surface interne fondue de la couche, le sable fondant rapidement et s'écoulant en descendant sous forme de scorie dans le tube in- cliné vers l'extrémité inférieure de ce dernier.
De môme, les cendres provenant de la réaction et les résidus non volatils du combustible injecté un 31 peuvent adhérer à la masse fondue de la couche et s'y incorporer. On conçoit que le cheminement continu de la masse fondue dans le tube entraîne la chaleur vers la partie basse dudit tube. Ainsi, les conduits supérieur et inférieur constituent respectivement les zones d'absorption et de restitution d'un échangeur de chaleur dont la massa ab- sorbante est constituée par les scories cheminant du haut vers le bas du tube.
On envisage que, dans un appareil typique pris à titre d'exemple,la vapeur et l'oxygène pénètrent au bas du tube respectivement à 700 et à 300 ,la température des scories
<Desc/Clms Page number 9>
dans cette zone étant de l'ordre de 1300 . Quand les gaz mélan- gés atteignent le premier système de gicleur 25? leur tempéra- ture est montée, par absorption de chaleur provenant de la scorie, jusqu'à 1300 ou 1500 . Au cours de la réaction sub- séquente, la température des gaz monte à 1800 ou 2000 , ce après quoi les gaz rendront de la chaleur aux scories et sor- tiront du tube vers 1500 .
D'aussi hautes températures dans le tube sont rendues possibles par l'isolation thermique procurée par l'épaisse couche de scories qui, par ailleurs, empêche l'oxygène et les gaz d'attaquer les parois du tube en réagis- sant sur elles.
Au cheminement continu des scories dans le tube corres- pond une évacuation également continue de scories par l'encoche 21 vers l'auge 18 dans laquelle les scories cèdent la plus gran- de partie do leur chaleur à l'eau qui se vaporise... La vapeur alors formée est entraînée et comprimée par l'aspirateur 37 qui l'envoie vers les tubes échangeurs 32 où sa température est élevée jusque vers 700 . La vapeur accède ensuite au conduit d'admission 14 par la vanne 38 qui règle la pression de la - vapeur à une valeur supérieure à la pression do l'alimentation en oxygène.
Pour évacuer les calories transmises à la cloison 10 du tube par les scories s'écoulant par l'encoche 21, une chemise 40 pour de l'eau de refroidissement est prévue dans cette cloi- son sur le pourtour de son ouverture centrale. Dos canaux ra- diaux 41, noyés dans ladite cloison 10, vont de cette chemise à la périphérie du tube. Des éléments de joint, l'un tournant 42 et l'autre fixe 43, disposés entre la périphérie du tube et le carter dans la région des canaux 41, permettent la circula- tion,dans la susdite chemise 40, d'eau amenée par un conduit
<Desc/Clms Page number 10>
d'alimentation 44. Dos lumières de sortie d'eau 45 sont prévues, en supplément ou comme variante, dans la cloison 10, ces lumières de sortie étant orientées substantiellement axialement et reliant la cavité à 1' extérieur de la cloison.
Un déflecteur 46 en for- me de flasque est prévu, s'étendant radialement vers l'extérieur à partir des bords de l'ouverture centrale de la cloison 10, dans une position telle que l'eau sortant des lumières 45 le rencontre avant de tomber dans l'aube 18. Selon une variante, de l'eau pourrait être projetée par un tuyau 47, sous forme d'un jet dirigé radialement vers l'intérieur, dans la gorge située entre la cloison 10 et le déflecteur 46.
A la sortie du tube, des moyens sont bien entendu mis en oeuvre pour protéger contre la forte chaleur des gaz les parois canalisant ces derniers. C'est ainsi que l'on peut pré- voir, pour protéger le conduit d'entrée 15, soit des passades pour de l'eau de refroidissement,par exemple un serpentin 48, entourant ledit conduit, soit une garniture réfractaire 49, les parois du carneau 27 pouvant, de leur côté, être construites totalement on métériau réfractaire.
Dans l'installation venant d'être décrite, on a vu que les parties non volatiles du combustible injecté par le second système de gicleur s'incorporent à la masse fondue de scories.
Elles sont donc entraînées vers la zone do réaction où elles participent au processus de combustion. Il en résulte que l'on peut éventuellement se passer du premier système de gicleur 25 tout le combustible étant alors fourni par le système de gicleur 31, le transport du combustible vers la zone de réaction située vers le milieu du tube étant assuré par le courant descendant do scories. De même,le second système de gicleur et l'injecteur de sable 30 pourraient être combinés en un seul organe débitant
<Desc/Clms Page number 11>
un mélange de combustible et do sable. De toute façon, on peut prévoir un refroidissement par eau des gicleurs et injec- teurs.
Gomme montré sur les fig. 2 et 3,l'appareil de la fig. 1 peut être,modifie de telle façon que l'axe de rotation du tube échangeur dé chaleur soit horizontal. La fig. 2 mon- tre un tube cylindrique 1 ne se différentiant de celui de la fig. 1 que par le fait qu'il est horizontal. La cloison d'extrémité 11 de ce tube, c'est-à-dire celle qui est voisine de l'injecteur de sable 30, présente une ouverture de diamètre plus petit que l'ouverture do la cloison d'extrémité opposée 10, cette dernière ouverture réglant, comme montré sur la fig. 2, l'épaisseur de la couche de'scories 39 dans le tube.
On conçoit qu'alors, toute addition d'une quantité donnée de sable par l'injecteur 30 à l'une des extrémités du tube a pour consé- quence un cheminement des scories dans le tube et la sortie, par l'ouverture de la cloison 10, d'une quantité correspondante de scories,..
Selon la fig. 3, le tube 1 a son axe de rotation dis- posé horizontalement' et présente une forme tronconique allant en s'évasant de la cloison 11 vers la paroi 10 par laquelle sortent les scories. Ici encore,; l'ouverture centrale do la cloison d'extrémité 11 est de diamètre plus petit que colle de la cloison d'extrémité 10. On conçoit qu'alors,une couche 39 de scories d'épaisseur constante ne soit pas en. équilibre puisque la force centrifuge agissant sur ladite couche tend à repousser les scories do la partie de petit rayon vers la partie de grand rayon do tell,: sorte que les scories tendent à cheminer de la cloison 11 vers la cloison 10 par laquelle elles sortent.
C'est cet effet qui provoque le cheminement des
<Desc/Clms Page number 12>
scories le long du tube,le sable introduit en 20 remplaçant au fur et à mesure les scories qui s'écoulent par l'ouverture de la paroi 10.
Bien entendu, le carter 6 et les autres éléments do l'installation sont modifiés de telle manière qu'ils puissent coagir avec les tubes montrés par les fig. 2 et 3.
Selon la fig. 4, on a recours à un conduit recouvert intérieurement d'un épais revêtement de scories, comme celui de la fige 1, comme échangeur de chaleur régénérateur, en combi- naison avec une chambre de réaction pour fondre les scories devant former ledit revêtement mais ici on fait en sorte que le gaz canalisé (par exemple de 1 oxygène) reste non contaminé par la réaction. L'appareil comprend une chambre de combustion 50 (de façon générale semblable à celle décrite en détail dans le susdit brevet No. 1.123.673) propre à débiter des scories en fusion.
Cette chambre est constituée par un cylindre métallique vertical 51 ouvert au centre à sa partie supérieure avec un bord
53 rentrant 52 et un fond tronconique,coaxial audit cylindre, reliant le bas de la paroi de ce dernier à une ouverture cen- trale 54 qui se trouve donc tout au fond de la chambre. Cette dernière est enfermée dans un carter fixe comprenant une paroi cylindrique supérieure 55 et un fond tronconique 56. La chambre est supportée, de façon à pouvoir tourner autour de son axe verti- cal, par un palier à billes 57 par lequel elle repose sur le carter.
Elle est entraînée en rotation par un pignon 58, mu par un moteur, qui engrène avec un:; couronne dentée 59 disposée autour de la chambre et figxée à cette dernière par l'inter- médiaire des supports 60 du paltier 57. Le haut du carter est fermé par un couvercle 61 traversé axialement par un conduit de sortie 62. Ce conduit de sorti ; est de diamétre plus petit que
<Desc/Clms Page number 13>
l'ouverture centrale supérieure do la chambre et pénc: d'une certaine distance dans l'intérieur de cette dernière, au-dessous du bord rentrant 52. Un joint d'étanchéité à labyrin- the est disposé entre ledit bord rentrant et le couvercle du carter.
Ce dernier est muni de conduits d'entrée 64 et 65, débouchant autour du conduit de sortie 62, qui amènent respec- tivement de l'air et un combustible tel que du charbon pulvérisé dans l'espace annulaire situé entre le bord 52 de la chambre et le conduit do sortie 62. Des ailettes de guidage 66 dirigent l'air tangentiellement par rapport aux parois de la chambre. La paroi et le fond du carter présentent des embouts 67,68 pour l'entrée et la sortie d'air de refroidissement. En fonctionne- ment, les agents de la réaction de combustion s'écoulent vers le bas en tourbillonnant à la périphérie de la chambre, puis remontent au centre vers le conduit de sortie 62.
Une couche épaisse 69 de scories partiellement fondues se répartit contre les parois de la chambre extérieurement à une surface de para- boloïdo do révolution et la sortie centrale au fond de la cham- bre permet l'écoulement des scories. Dans la construction décri- te, ladite sortie centrale est prolongée vers le bas par un gou- lot do révolution 70 qui est engagé dans une sorte de tuyère 71 propre à recueillir les scories sortantes. Un joint d'étanchéité à labyrinthe 72 est interposé entre les susdits goulot et tuyère.
Cette dernière s'incurve, au-dessous du goulot,d'un angle un peu inférieur à 90 et elle va en convergeant vers son débouché 73, lequel est légèrement incliné vers le bas. Le fond du carter porte, au-dessous de son ouverture centrale inférieure, une chambre d'admission 71 entourant la tuyère., Dans cette chambre débouche un conduit d'admission 75 pour de l'oxygène raffiné et ladite chambre communique avec un carter 6 de forme générale
<Desc/Clms Page number 14>
cylindrique ot d'axe. légèrement incliné vers le bas à partir de la chambre 74. Ce carter 6 enveloppe un tube 1 pouvant tourner autour d'un axe lui aussi légèrement incliné, ledit tube étant de structure générale analogue à celui montré sur la fig. 1 et étant semblablement monté et entraîné en rotation.
La cloison d'extrémité 11 située à la partie haute du tube coiffe avec jeu l'extrémité 73 de la tuyère 719 de manière telle que cette extrémité débouche axialement dans le tube. Le carter, vers l'extrémité basse du ube,forme une auge à eau 18 et comporte un conduit de sortie 76 pour l'oxygène chauffé, ce conduit pénétrant avec un léger jeu radial dans l'extrémité basse du tube.
Quand l'appareil fonctionne ainsi que décrit plus haut, les scories,produites par la combustion, se déposant sur la couche 69 provoquent un débit de scories, par l'ouverture inférieure de la chambre 54, vers la tuyère. Ces scories sont amenées par la tuyère dans l'extrémité haute du tube tournant où la masse fondue chemine vers l'extrémité basse d'où, finalement, les scories en excédent s'écoulent dans l'auge 18. L'oxygène raffiné à chauffer accède à l'intérieur du tube par le jeu existant autour de l'extrémité 73 de la tuyère et traverse le tube en y prélevant de la chaleur provenant de la couche de scories fondues. Il sort du tube par le conduit de sortie 76 qui porte un revêtement interne réfractaire.
La contamination de l'oxygène par les gaz de combustion est évitée si l'on fait en sorte que les sections d'écoulement à la sortie de la tuyère 'et à la sortie inférieure de la chambre de combustion soient juste suffisantes pour permettre l'écoulement des scories et/ou 84.-1.'on s'arrange pour que la pression de l'oxygène soit supérieure à colle régnant dans la chambre de combustion. Dans ce dernier cas,il peut y
<Desc/Clms Page number 15>
avoir une porto d'oxygène vers la chambre de combustion mais, en général, cola no perturbe pas le processus de combustion et, de toute façon, cette perte peut être limitée à une valeur accep- table. Le jeu autour du conduit de sortie 76 est amplement obtu- ré par les scories sortantes.
En général, les scories provenant de la combustion ne sont pas en quantité suffisante pour assurer un cheminement convenable de la matière fondue dans le conduit d'échange de chaleur, Il faut alors prévoir un tuyau d'amenée 77 et un injoc- teur 78, dans le conduit de sortie 62 de la chambre de combus- tion, pour amener du sable ou de la cendre au débouché dudit conduit. Le mouvement giratoire résiduel subsistant dans les gaz do combustion sortant tend alors à projeter le sable ou les cendres contre les parois du conduit 62 où se forme une couche de scories partiellement fondues qui ruisselle vers la chambre de combustion pour s'ajouter aux scories se formant dans ladite chambre. Selon une variante, du sable est amené par l'injecteur 61 à la partie supérieure de la couche 69.
Le conduit de sortie 62 contient en outre un échangeur de chaleur récupérateur 79 propre à préchauffer l'air amené à la chambre de combustion par le conduit d'entrée 64,tandis qu'un autre échangeur de chaleur semblable 80 réchauffe l'oxygène dirigé vers le conduit 75. La cloison d'extrémité 10 du tube échangeur de chaleur 1 est munie d'un déflecteur annulaire 46 et le carter 6 comporte un conduit d'arrivée d'eau 47, comme dans l'appareil de la fig. 1. Les pa- rois de la tuyère 71 sont entourées d'une chemise de refroidisse- ment 82 avec tube d'amenée d'eau 83 et tube de sortie 84. On pourrait inverser le sons de circulation do l'oxygène en inter- vertissant les rôles des conduits 75 et 76, mais il faudrait alors prendre des précautions spéciales pour protéger la chambre
<Desc/Clms Page number 16>
74 contre l'action de l'oxygène chauffé.
Selon la fig. 5, la chambre de combustion (montrée seulement en partie) où sont fondues les scories tourne autour d'un axe vertical et elle est entourée d'un carter semblable à celui de la fige 4. Les Parois cylindriques 55 de ce carter sont prolongées vers le bas pour constituer une sorte d'enveloppe 100 à axe vertical, coaxiale avec la susdite chambre de combustion, Cette enveloppe enferme un conduit 101 monté de façon à pouvoir tourner autour du même axe que la chambre de combustion.
Le monta- ge et l'entraînement de ce conduit 101 étant analogues à ceux de ladite chambre, ils ne seront pas décrits à nouveau, La disposi- tion d'ensemble est telle que les scories sortant par le goulot 70 de sortie de la chambre de combustion (ce goulot étant refroi- di comme l'était la tuyère 71 de la fig. 4) se déposent sur les parois du conduit 101 dont la forme est semblable à celle de la chambre do combustion, ledit conduit comportant donc une partie supérieure cylindrique 102 avec rebord rentrant 103, un fond tronconique 104 et une sortie inférieure 105. La partie inférieure do l'enveloppe 100 se prolonge au-dessous du conduit pour consti- tuer une auge 106.
Elle est munie, au-dessus do cette auge, d'un tube do sortie 107 pour l'oxygène. Les scories provenant de la chambre de combustion descendent dans le conduit 101 où se main- tient une épaisse couche partiellement fondue 108 do scories, comme dans la chambre de combustion. Les scories sortent le long- des lèvres du goulot 109 qui prolonge vers le bas l'ouverture inférieure du conduit, ce goulot étant refroidi par 'circulation d'eau comme l'est le goulot 70, et elles tombent dans l'auge à eau 106.
L'oxygène à chauffer passe du conduit d'entrée 75 dans la chambre d'entrée 75, descend dans le conduit 101 et est évacué par le tube de sortie 107, cc déifier pouvant être muni d'une
<Desc/Clms Page number 17>
chemise do refroidissement à eau ou d'un revêtement interne réfractiare. Pour s'opposer à la fuite d'oxygène chauffé vers la chambre do combustion, la sortie inférieure de cette dernière est faite do section juste suffisante pour laisser passage à la quantité voulue de socries, tandis que l'ouverture de sortie 105 du conduit est prévue plus grande pour laisser passer à la fois les scories et l'oxygène.
Dans tous les modes de réalisation décrits,l'auge à eau peut être faite,comme montré sur la fige 6, en forme de trémie munie à sa base d'un tambour horizontal cannelé 111 tournant entre des surf aces fixes 112 opposées l'une à l'autre horizontalement , ce dispositif broyant et évacuant les scories tandis que l'eau s'écoulant avec les scories rejetées est rem- placée afin que le 'niveau dans l'auge reste constant . Au moins une partie des scories évacuées .peut être recyclée par l'injoc- teur de sable. On pourrait bien entendu avoir recours à tout autre dispositif classique pour l'extraction des scories.
Il est évident que l'installation montrée par la fig. 4 -pourrait être modifiée, comme cola a été expliqué pour la fig. 1, selon les principes illustrés par les fig. 2 et 3.
<Desc / Clms Page number 1>
The invention relates to the improvements made to heat exchangers and to processes for the treatment of gases by heat in these exchangers.
It has already been proposed, in patent No. 1,123,673 filed February 24, 1955 with the same name as herein, to provide thermal insulation, with respect to hot gases, of a casing containing gases. gas at high temperature and in particular from a reaction chamber, by a very thick layer of a partially molten mass, for example of slag.
The reaction chamber (hereinafter referred to as "reaction chamber of the kind in question") has rotating walls shaped so as to retain a thick layer of slag, and it is rotated at a speed such that the centrifugal force causes the formation and maintenance in place of this layer, the thickness of which is several times 2 cr.i 1/2, normally of the order of 30 cm.
<Desc / Clms Page number 2>
The internal surface of the layer is in the molten state, while its internal surface is solidified and is at a temperature significantly lower than that which the metal walls can withstand. It is thus possible to use gas temperatures above 1200, even reaching 2000 or more. The aforesaid patent No. 1,123,673 describes an embodiment of a cyclone-type combustion or gasification chamber.
It has also already been proposed, in patent no. Of PV 695,279 filed on July 22, 1955 with the same name as the present ones for "Improvements made to recovery heat exchangers" to apply the aforementioned principle to a heat exchanger. regenerator for gas, comprising a conduit (hereinafter referred to as "conduit of the type in question") for the passage of gases delimited by a rotating wall shaped such that it retains, applied internally against itself, a thick layer of 'a partially molten material, this layer enveloping the passage of the gas, means being provided for rotating this wall around the axis of the duct at a speed such that the centrifugal force causes the formation and maintenance in place of this layer.
In such a regenerative heat exchanger, comprising a duct of the type in question, the aforesaid layer constitutes the regenerative mass which absorbs, stores and releases the heat. As this layer can be at a very high temperature, a very high rate of radiant heat transfer can be obtained between the mass and a gas, such as vapor, having a high emitting power. It has been provided, in the aforesaid patent No. do P.V.
695.279, that such a regenerative heat exchanger comprises two conduits of the type in question located respectively at the two ends of a reaction chamber of the same type, these conduits and this reaction chamber aligned rotating about an axis of
<Desc / Clms Page number 3>
horizontal common rotation. The gas flow is controlled, for example, by valves, so that it changes direction periodically and occurs alternately in one direction and then in the other; thus the layer located in each duct serves alternately to absorb and restore heat.
In order to avoid the need to periodically reverse the direction of flow of the gases, according to the invention, a heat exchanger is made to include, for the treatment of gas by heat, already incorporating a pipe of the type in question, means for introducing, at a first point in the gas path, material suitable for adding to the layer, and means for taking material from said layer at a second point axially spaced from the first in the direction of the gas flow, with the aim of giving rise to a flow of material between the two aforesaid points. Preferably, the axis of rotation of the duct is inclined at least slightly downward between the first and the second points, said axis even possibly being oriented vertically.
Advantageously, the means introducing the material at the first point to complete the layer flow continuously. Likewise, the sampling at the second point is also continuous and means are provided for collecting the material taken out of the layer.
In order to alleviate the difficulty of continuously withdrawing molten material, the invention further extends to an apparatus for the treatment of gas by heat, comprising a revolving wall consisting of a peripheral part and a part of extyé. mite suitable for retaining internally against said wall a thick layer of a partially molten material, means being provided for rotating this wall about the axis of the duct at a speed such that the centrifugal force causes the formation and maintenance in place of this layer, the aforesaid end part
<Desc / Clms Page number 4>
moth having a central opening through which can exit the material coming from the layer,
and cores ensuring the flow of a cooling fluid in contact with the end part adjacent to the aforesaid central opening.
The invention also encompasses a heat exchange method for the treatment of gases by heat comprising establishing around a central passage for the gases a thick layer, retained by centrifugal force, of a partially molten hot material. , to pass gas through this central passage so that an exchange of heat takes place between it and the internal molten surface of the aforesaid layer, to add material, at a first point of the gas path, to complete layer, and in taking material from said layer at a second axially spaced point adorning the first in the direction of gas flow, which has the effect of causing a path of molten material to the inner surface of the layer .
The material added to the layer at the first point can be supplied, preheated and preferably molten, from a source external to the conduit. It can even consist of a by-product of an industrial installation, for example consist of slag coming from a furnace.
Alternatively, the material may have a granular or powdery form, for example be sand, ash or pebbles, in which case it may be brought to its melting temperature by the heat given off by a reaction occurring in a zone. of the path of the gas located between the two 'said points, as this material is entrained, the flow of the layer, towards, or through, the reaction gene.
<Desc / Clms Page number 5>
The accompanying drawings show schematically, by way of example, different embodiments of apparatus for the treatment of gas by heat, established in accordance with the invention.
Fig. 1 of these drawings shows in side view with parts cut away an apparatus for gasifying fuel.
Figs. 2 and 3 show in section two variants of one of the elements of this device.
Figures 4 and 5, finally, show in side view with parts cut away two different apparatuses for heating oxygen.
The apparatus shown in FIG. 1 comprises a rotating cylindrical tube 1 which delimits two conduits of the type in question aligned 2 and 3 and a reaction chamber of the type in question 4 interposed between these two conduits. The tube 1 is mounted so as to be able to rotate about its axis, on back ball bearings 5 spaced apart axially from one another, inside a fixed casing 6 of generally cylindrical shape.
The axis of rotation has a certain inclination relative to it. horizontally, one end of the tube being lower than the other. A toothed ring 7 carried externally by the tube 1 meshes with a pinion 8 driven by a motor 9.
The tube has end partitions 10, 11 each pierced with a central opening, these partitions extending radially inwardly from each end of the tube, such that the axial sections of the tube have the shape of a shallow channel. The housing for its part comprises end walls 12, 13 provided with corresponding central openings, axially spaced from the end walls of the tube. Ducts 14 and 15 open into said end walls of the casing concentrically with the central openings
<Desc / Clms Page number 6>
of said walls.
A labyrinth-type seal 16 is provided on the uppermost side between the partition 11 and the wall 13 to minimize radial leakage, and a second similar seal 17 is disposed between the wall. the lower end of the tube 1 and the casing 6. The lower end wall '12 of the casing is spaced an appreciable distance from the tube 1 and the lower end of said casing is enlarged to constitute a trough 18 filled with water intended to collect the slag, this trough being nituéo lower than the lower end of the tube. The central part of the casing, between the gaskets 16 and 17, is provided at its two ends with tubular end pieces 19, 20 which make it possible to circulate refill air through the casing.
The end partition 10 located at the lower part of the tube is convex outwards and is provided with a pouring notch 21 for the slag. Everything that has just been described so far is similar to what is set forth in the aforementioned patent No., of P.V. 695,279. However, the apparatus according to the invention has the following additional characteristics. The lower duct 14, at the lower end of the carton, extends inside said casing above the water trough and is engaged by its end, with a slight radial play, in the central opening of the partition 10. Outside the crankcase, this duct 14 is connected to an intake elbow 22.
An oxygen duct 23 passes through the wall of said bend and extends concentrically into the lower duct 14 to terminate in the region of the end partition 10. A first fuel feed pipe 24 passes through it. of the wall of the oxygen pipe and extends concentrically in the latter pipe to end with a first nozzle system 23 located a little
<Desc / Clms Page number 7>
before the middle of the tube length. The upper duct 15 debits, through an outlet elbow 26, into a flue 27.
Two pipes 28, 29, supplying fuel and sand respectively, enter the bend and extend concentrically to one another in the conduit 15 to an area situated a little beyond the bulkhead. upper end 11 of the tube 1. Preferably, the outer tube 29 bringing the sand to its outlet 30 oriented radially towards the wall of the rotating tube. The fuel pipe 28, passing inside the sand pipe 29, extends a little beyond the latter and ends with a second nozzle system 31.
The evacuation flue 27 is internally provided with a bundle of recovery tubes 32 arranged between two collectors 33, 34 which pass through the walls of the flue and are connected, the first, with the interposition of a fan. -aspirator 37, at a region of the lower end of the casing located above the water trough and the second, through a valve 38, at the inlet elbow 22 of the lower duct 14.
In operation, steam and oxygen (this expression also designating an oxygen carrier gas) circulate continuously from respectively the lower duct 14 and the oxygen pipe 23, towards the first duct 2 constituting the lower part. of the rotating tube. The pressure of the vapor, regulated by the valve 38, is slightly higher than the pressure of the oxygen, so that a continuous leakage of vapor occurs between the lower duct and the adjacent end wall 10, which prevents any oxygen leakage.
The vapor and the oxygen passing through the tube react with the fuel (which is for example pulverized coal) delivered by the first nozzle system 24, in the reaction chamber
<Desc / Clms Page number 8>
4 formed by the middle region of tube 1. The reaction products pass through the second duct 3 formed by the upper part of the tube then, through the upper duct 15, access the flue 27 from where they are directed towards the tubes. user installations, for example as heating gas or town gas.
The second nozzle system 31 can be activated at will to inject additional fuel, for example pulverized coal which is freed of its volatile constituents, which are entrained by the products of the reaction whose calorific value increases. thus found increased. In operation, a thick, partially melted layer 39 of slag is maintained by centrifugal force in the part of the tube forming the channel, this layer lining the path of the gas in the enclosures 2, 4 and 3. Said layer is constantly supplied by the channel. sand discharged through outlet 30 onto the molten inner surface of the bed, the sand melting rapidly and flowing down as slag in the inclined tube towards the lower end thereof.
Likewise, the ash resulting from the reaction and the non-volatile residues of the injected fuel may adhere to the melt of the layer and become incorporated therein. It will be appreciated that the continuous flow of the molten mass in the tube entrains the heat towards the lower part of said tube. Thus, the upper and lower ducts respectively constitute the absorption and return zones of a heat exchanger, the absorbent mass of which is formed by the slag traveling from the top to the bottom of the tube.
It is envisioned that in a typical exemplary apparatus, steam and oxygen will enter the bottom of the tube at 700 and 300, respectively, the temperature of the slag.
<Desc / Clms Page number 9>
in this area being of the order of 1300. When the mixed gases reach the first nozzle system 25? their temperature rose, by absorption of heat from the slag, to 1300 or 1500. During the subsequent reaction, the temperature of the gases rises to 1800 or 2000, after which the gases will return heat to the slag and exit the tube around 1500.
Such high temperatures in the tube are made possible by the thermal insulation provided by the thick layer of slag which, moreover, prevents oxygen and gases from attacking the walls of the tube by reacting thereon.
The continuous flow of the slag in the tube corresponds to an equally continuous evacuation of slag through the notch 21 towards the trough 18 in which the slag gives up most of its heat to the water which vaporizes. The vapor thus formed is entrained and compressed by the aspirator 37 which sends it to the exchanger tubes 32 where its temperature is raised up to around 700. Steam then enters inlet conduit 14 through valve 38 which adjusts the pressure of the steam to a value greater than the pressure of the oxygen supply.
In order to evacuate the heat transmitted to the partition 10 of the tube by the slag flowing through the notch 21, a jacket 40 for cooling water is provided in this partition around the periphery of its central opening. Dos radial channels 41, embedded in said partition 10, go from this jacket to the periphery of the tube. Joint elements, one rotating 42 and the other fixed 43, arranged between the periphery of the tube and the casing in the region of the channels 41, allow the circulation, in the aforesaid jacket 40, of water supplied by. a conduit
<Desc / Clms Page number 10>
supply 44. Dos water outlet ports 45 are provided, in addition or as an alternative, in the partition 10, these outlet ports being oriented substantially axially and connecting the cavity to the exterior of the partition.
A flange-shaped baffle 46 is provided, extending radially outward from the edges of the central opening of the partition 10, in a position such that the water exiting the lumens 45 meets it before entering. fall into the dawn 18. According to a variant, water could be projected by a pipe 47, in the form of a jet directed radially inwards, into the groove situated between the partition 10 and the deflector 46.
At the outlet of the tube, means are of course implemented to protect the walls channeling the latter against the high heat of the gases. Thus, in order to protect the inlet duct 15, it is possible to provide either passages for cooling water, for example a coil 48, surrounding said duct, or a refractory lining 49, the walls of the flue 27 being able, for their part, to be completely constructed or refractory material.
In the installation just described, we have seen that the non-volatile parts of the fuel injected by the second nozzle system are incorporated into the slag melt.
They are therefore entrained towards the reaction zone where they participate in the combustion process. As a result, the first nozzle system 25 can optionally be dispensed with all the fuel then being supplied by the nozzle system 31, the transport of the fuel to the reaction zone situated towards the middle of the tube being provided by the current. descendant of slag. Likewise, the second nozzle system and the sand injector 30 could be combined into a single discharge member.
<Desc / Clms Page number 11>
a mixture of fuel and sand. In any case, provision can be made for water cooling of the jets and injectors.
Eraser shown in Figs. 2 and 3, the apparatus of FIG. 1 can be modified so that the axis of rotation of the heat exchanger tube is horizontal. Fig. 2 shows a cylindrical tube 1 not differentiating from that of FIG. 1 only by the fact that it is horizontal. The end partition 11 of this tube, that is to say that which is adjacent to the sand injector 30, has an opening of smaller diameter than the opening of the opposite end partition 10, this last regulating opening, as shown in fig. 2, the thickness of the scoria layer 39 in the tube.
It will then be understood that any addition of a given quantity of sand by the injector 30 to one of the ends of the tube results in the slag moving through the tube and into the outlet, through the opening of the tube. partition 10, with a corresponding quantity of slag, ..
According to fig. 3, the tube 1 has its axis of rotation arranged horizontally and has a frustoconical shape flaring from the partition 11 towards the wall 10 through which the slag exits. Here again,; the central opening of the end partition 11 is of smaller diameter than the glue of the end partition 10. It is understood that then, a layer 39 of slag of constant thickness is not in. equilibrium since the centrifugal force acting on said layer tends to push the slag from the part of small radius towards the part of large radius do tell, so that the slag tends to travel from the partition 11 towards the partition 10 through which they exit.
It is this effect which causes the progression of
<Desc / Clms Page number 12>
slag along the tube, the sand introduced, gradually replacing the slag which flows through the opening in the wall 10.
Of course, the casing 6 and the other elements of the installation are modified in such a way that they can coact with the tubes shown in FIGS. 2 and 3.
According to fig. 4, a duct covered internally with a thick coating of slag, like that of Fig. 1, is used as a regenerative heat exchanger, in combination with a reaction chamber for melting the slag to form said coating but here it is ensured that the channeled gas (for example 1 oxygen) remains uncontaminated by the reaction. The apparatus comprises a combustion chamber 50 (generally similar to that described in detail in the aforesaid patent No. 1,123,673) capable of delivering molten slag.
This chamber is formed by a vertical metal cylinder 51 open in the center at its upper part with an edge
53 re-entrant 52 and a frustoconical bottom, coaxial with said cylinder, connecting the bottom of the wall of the latter to a central opening 54 which is therefore located at the very bottom of the chamber. The latter is enclosed in a fixed casing comprising an upper cylindrical wall 55 and a frustoconical bottom 56. The chamber is supported, so as to be able to rotate about its vertical axis, by a ball bearing 57 by which it rests on the. crankcase.
It is driven in rotation by a pinion 58, driven by a motor, which meshes with a :; toothed ring 59 disposed around the chamber and fixed to the latter by the intermediary of the supports 60 of the bearing 57. The top of the housing is closed by a cover 61 axially crossed by an outlet duct 62. This outlet duct; is smaller in diameter than
<Desc / Clms Page number 13>
the upper central opening of the chamber and penetrates at a certain distance into the interior of the latter, below the re-entrant edge 52. A labyrinth seal is disposed between said re-entrant edge and the cover of the crankcase.
The latter is provided with inlet conduits 64 and 65, opening out around the outlet conduit 62, which respectively bring air and a fuel such as pulverized coal into the annular space situated between the edge 52 of the chamber and the outlet duct 62. Guide vanes 66 direct the air tangentially to the walls of the chamber. The wall and the bottom of the casing have nozzles 67,68 for the inlet and outlet of cooling air. In operation, the agents of the combustion reaction flow downward swirling around the periphery of the chamber, then back up in the center to the outlet duct 62.
A thick layer 69 of partially melted slag spreads against the walls of the chamber on the outside of a paraboloidal surface of revolution and the central outlet at the bottom of the chamber allows the slag to flow. In the construction described, said central outlet is extended downwards by a rotational neck 70 which is engaged in a sort of nozzle 71 suitable for collecting the outgoing slag. A labyrinth seal 72 is interposed between the aforesaid neck and nozzle.
The latter curves, below the neck, at an angle a little less than 90 and it converges towards its outlet 73, which is slightly inclined downwards. The bottom of the casing carries, below its lower central opening, an intake chamber 71 surrounding the nozzle., Into this chamber opens an intake duct 75 for refined oxygen and said chamber communicates with a casing 6 of general shape
<Desc / Clms Page number 14>
cylindrical ot of axis. slightly inclined downward from chamber 74. This casing 6 envelops a tube 1 which can rotate about an axis which is also slightly inclined, said tube being of general structure similar to that shown in FIG. 1 and being similarly mounted and rotated.
The end partition 11 located at the top of the tube covers the end 73 of the nozzle 719 with play in such a way that this end opens out axially into the tube. The housing, towards the lower end of the ube, forms a water trough 18 and comprises an outlet duct 76 for the heated oxygen, this duct penetrating with a slight radial play into the lower end of the tube.
When the apparatus operates as described above, the slag, produced by combustion, depositing on the layer 69 causes a flow of slag, through the lower opening of the chamber 54, towards the nozzle. These slags are brought by the nozzle into the upper end of the rotating tube where the molten mass travels towards the lower end from where, finally, the excess slag flows into the trough 18. The refined oxygen to be heated accesses the interior of the tube through the clearance existing around the end 73 of the nozzle and passes through the tube, taking heat from the layer of molten slag therein. It leaves the tube through the outlet duct 76 which carries a refractory internal lining.
Contamination of oxygen by the combustion gases is avoided by ensuring that the flow sections at the outlet of the nozzle and at the lower outlet of the combustion chamber are just sufficient to allow the combustion. flow of slag and / or 84.-1.'on arranges so that the pressure of oxygen is greater than the glue in the combustion chamber. In the latter case, there may be
<Desc / Clms Page number 15>
have a port of oxygen to the combustion chamber, but cola generally does not interfere with the combustion process and in any case this loss can be limited to an acceptable value. The clearance around outlet duct 76 is amply blocked by the outgoing slag.
In general, the slag coming from the combustion is not in sufficient quantity to ensure a suitable flow of the molten material in the heat exchange duct. It is then necessary to provide a supply pipe 77 and an injector 78, in the outlet duct 62 of the combustion chamber, to bring sand or ash to the outlet of said duct. The residual gyratory movement remaining in the outgoing combustion gases then tends to project the sand or the ash against the walls of the duct 62 where a layer of partially molten slag forms which trickles towards the combustion chamber to be added to the slag forming. in said room. According to a variant, sand is brought by the injector 61 to the upper part of the layer 69.
The outlet duct 62 further contains a recuperative heat exchanger 79 suitable for preheating the air supplied to the combustion chamber through the inlet duct 64, while another similar heat exchanger 80 heats the oxygen directed to the combustion chamber. the duct 75. The end partition 10 of the heat exchanger tube 1 is provided with an annular deflector 46 and the casing 6 comprises a water inlet duct 47, as in the apparatus of FIG. 1. The walls of the nozzle 71 are surrounded by a cooling jacket 82 with water inlet tube 83 and outlet tube 84. The sounds of oxygen circulation could be reversed. regulating the roles of conduits 75 and 76, but special precautions should be taken to protect the chamber
<Desc / Clms Page number 16>
74 against the action of heated oxygen.
According to fig. 5, the combustion chamber (shown only in part) where the slag is melted rotates around a vertical axis and is surrounded by a casing similar to that of the rod 4. The cylindrical walls 55 of this casing are extended towards the bottom to form a sort of casing 100 with a vertical axis, coaxial with the aforesaid combustion chamber. This casing encloses a duct 101 mounted so as to be able to rotate around the same axis as the combustion chamber.
The assembly and the driving of this duct 101 being similar to those of said chamber, they will not be described again. The overall arrangement is such that the slag exiting through the outlet neck 70 of the chamber. combustion chamber (this neck being cooled as was the nozzle 71 of FIG. 4) are deposited on the walls of the duct 101, the shape of which is similar to that of the combustion chamber, said duct therefore comprising an upper part cylindrical 102 with re-entrant rim 103, a frustoconical bottom 104 and a lower outlet 105. The lower part of the casing 100 extends below the duct to constitute a trough 106.
It is provided, above this trough, with an outlet tube 107 for oxygen. The slag from the combustion chamber descends into the conduit 101 where a thick, partially molten layer 108 of slag is retained, as in the combustion chamber. The slag exits along the lips of the neck 109 which extends downwardly the lower opening of the duct, this neck being cooled by the circulation of water as is the neck 70, and falls into the water trough. 106.
The oxygen to be heated passes from the inlet duct 75 into the inlet chamber 75, descends into the duct 101 and is discharged through the outlet tube 107, this deifier possibly being provided with a
<Desc / Clms Page number 17>
water-cooled jacket or internal refractory lining. To prevent the escape of heated oxygen to the combustion chamber, the lower outlet of the latter is made of a section just sufficient to allow passage for the desired quantity of bases, while the outlet opening 105 of the duct is provided larger to allow the passage of both slag and oxygen.
In all of the embodiments described, the water trough may be made, as shown in fig 6, in the form of a hopper provided at its base with a grooved horizontal drum 111 rotating between fixed surfaces 112 opposite one another. to the other horizontally, this device crushing and discharging the slag while the water flowing with the discarded slag is replaced so that the level in the trough remains constant. At least part of the slag discharged can be recycled by the sand injector. One could of course have recourse to any other conventional device for the extraction of the slag.
It is obvious that the installation shown in fig. 4 - could be modified, as cola has been explained for fig. 1, according to the principles illustrated by FIGS. 2 and 3.