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La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour l'exécution¯ de processus chimiques endothermiques dans des fours à cuve. Ces processus sont, par exemple, des processus de dissocia- tion, par exemple la cuisson de pierre à chaux ou l'équivalente et des processus de réduction, par exemple ceux des hauts fourneaux.
On sait que pour effectuer de telles réactions on ajoute un combusti- ble solide, par exemple du coke, à la matière à. traiter, dont la combustion fournit la chaleur nécessaire au processus de dissocia- tion ou de réduction. Comme ces opérations se déroulent généralement à de hautes et très hautes températures, l'alimentation du four pose'de nombreux problèmes. Il s'ensuit que ces processus ne s'opèrent
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pap toujours :ux haut8s tc.).'r:ctllre8 nc-e.;::-.rr:, oii bii=1 1 maintien et la répartition de celles-ci rencontrait ,rOl8S difficultés.
On a découvert que ces proces'"us peuvent être réalisés d'une Manière particulièrement avantageuse, ¯5 i cj¯.-¯n¯e, co"me décrit ci-après pour la cuisson de la chaux, en j}rfvoycilt canes le four au moins trois, de préférence quatre ou davantase, zones verticales concentriques alternatives, d'une 3,nrt de "matières cuire sans combustible, ou pauvres en combustible, par exe-'-iple lue, pierre a chaux, et d'autre part de coke.
La combustion se fait par apport '.i2, ou 1"<= ga conteniant de l'oxygène. La résistance au passage des iy#>, de 1: ':-:'Er-3, essentiellement deter-linee par le calibre dos ;::1'1':1ns ou 1.ci grosseur des é:10rceaux de coke et de ;:12.tière 1> traiter, joue ici ce? ;3':!1C¯ rôle.
On a. découvert qu'il est avantageux de réaliser les Eones erlL1'':l'ioue pleines et cylindriques creuses ensendrsnt ce la chaleur, de façon qu'elles présentent une résistance .ini:nu:u aupasse-je Ces :;a:, tandis que les zones cylindriques creuses utilisant c.e 1<. chaleur, sont choisies de façon à offrir une plus grande rlft2ce au passage
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des gaz, ce qui peut être réalisé par exemple en chargeant la. matière
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en petits r.lorceaux. Cela s'est avère utile, non seLll"",(,l1t dans les processus i production de ga, cornue la cuisÇon de la ch<=:u, '.'lais aussi dans les processus de hauts fourneaux.
L-11s cette dernière éventualité le coke ne sert pratioue,,ient rue de 'oyen de réduction dans les zones utilisant de la chaleur, toiidie .v?e les zones engendrant de la chaleur, cont chargées de ?lus grande-; l'!lwl1ti t'-::ë ce coke et de matière traiter t 'un calibre plus gras.
Dans la cuisson de la chaux suivant la présente invention, l'utilisation de cowbustible est (;toilur"ll.rt f(,'ihlc E:'t 'co¯zo:niuc;, et )8.rticuli;':rE:,fwnt avantageuse, si on divise verticalement et non horizontalement les zones de combustion et les ;.on'' (e ('ifOcÜ1tion, constituées par de la pierre a chaux en fins grain::;, éclata, et ne cont,:;{lJl1t pas ce combustible. L'épaisseur de ces ;,O!1lS rtl1nui"il'08 est avantageusement adaptée à la dimension du. four. 13 ,>i;1; 'ln1lr'nont de Crji'1ntt;ieT que l'uttlisatiou du co.,lhuf.t.11111.:, w¯culea pur t,1ute
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la production, est plus avantageuse lorsqu'il y a un certain nombre de zones annulaires.
L'épaisseur des couches (zones) sans combustible, ou avec peu de combustible, par exemple celle des zones d'éclats, dépend des températures maximum atteintes chaque fois dans les zones de combustion, qui à leur tour peuvent être influencées par la quantité et le 'calibre du combustible et des pierres brutes, et par la quantité d'air de combustion et la teneur en oxygène de ce dernier. Plus la température de'combustion choisie est élevée, plus les couches d'éclats peuvent être épaisses.
Les zones cylindriques creuses, c'est-à-dire les zones réparties verticalement, sont généralement aménagées de façon à avoir d'abord une couche d'éclats contre le revêtement du four.
Toutefois,,par exemple lorsqu'on allume un nouveau four à revêtement réfractaire, il peut aussi être avantageux de prévoir une zone de combustion vers l'extérieur, par exemple lorsqu'un revêtement de dolomie frittée doit être.cuit sans opération séparée. Il est souvent avantageux aussi de prévoir à l'intérieur du four un noya.u constitué uniquement par du combustible, particulièrement lorsqu'on doit travailler avec de l'air enrichi d'oxygène (par exemple de l'air dit de Linde).
L'aménagement de zones verticales de combustible a, d'une part, l'avantage qu'on peut utiliser des combustibles plus riches en cendres, étant donné qu'on peut éviter aisément que les cendres du combustible arrivent dans la chaux vive. De cette manière, en brûlant les couches verticales de combustibles, on réduit la pression de la matière sur le revêtement du four et cela justement dans la zone de combustion, c'est-à-dire, qu'on réduit la sollicitation par frottement sur ce revêtement.
Malgré l'augmentation de la température de combustion, grâce à la présente invention, il ne se produit pas d'augmentation des pertes par rayonnement du four, étant donné que seule la couche de revêtement la plus voisine, ou extérieure, est brûlée par le rayonn@ment, de sorte que la température de la paroi o@ four est ? @@@ne plus élevée oue dans les procédés de
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cuisson connus.
On a également découvert qu'il est avantageux de limiter au minimum les armatures mobiles, les dispositifs d'alimentation etc., et cela dans l'intérêt de la sécurité et de la régularité du processus de cuisson.
Dans les procédés de cuisson connus, la matière à cuire était chargée le plus possible en couches horizon-cales de coke et de pierres à chaux, afin de réduire au minimum les irrégularités du rendement du four et de la conduite de l'air. Le but visé n'était atteint qu'incomplètement, ou pas du tout. On a également essayé de réduire la résistance au passage de l'air de combustion au milieu du four, en y chargeant des matières de plus gros calibre et d'éviter la combustiondes zones marginales, par exemple en maintenant le moins possible de con@ustible au bord du four. Là aussi, on répartissait le combustible le plus uniformément possible sur la section transversale du four, dans le sens radial (à l'exception des zones margi- nales).
Comparé à ces procédés, le nouveau procédé se différencie en ce.qu'on fait en sorte de répartir irrégulièrement la chaleur dans le sens radial. Cela est réalisé suivant la présente invention, en prévoyant entre des zones verticales engendrant de la chaleur, d'autres zones verticales utilisant de la chaleur. D'autre part, cela permet avantageusement de chauffer particulièrement fort les zones intérieures et, par là, de maintenir à cet endroit la température du four plus élevée,ce qui accélère sensiblement le processus de dissociation, et par conséquent augmente le rendement du four.
On évite en même temps une plus grande perte par rayonnement et on ménage le revêtement du four, étant donné que la diffus@on radiale de la chaleur est réduite sensiblement à cause des zones intermmédiaires de dissociation. On travaille avantageusement avec'une division poussée dans les zones de combustion et dans celles sans: combustible ou n'en contenant que peu.
L'épaisseur des zones sans combustible n'excède généralement pas 75 ci'!-
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On peut utiliser @es combustibles s lides ou g@zcux. Les combustibles solides, par exemple le coke, privent être @@ @@@ dits séparément ou en mélange avec la matière à cu@re. Lorsqu'on u@@lise des combustibles gazeux il est avantageux de les introduire à l'aide d'une armature annulaire, comme pour l'air de combustion, de sorte qu'il se forme dans le four des zones cylindriques creuses de combustion, entre lesquelles n'a lieu qu'un processus de combustion affaibli,. ou aucune combustion.
On peut ainsi régler efficacement le processus de combustion et aisément les températures. En prévoyant des zones concentriques de matières alternativement grossières et fines, la combustion peut avantageusement être déplacée dans les zones de matière grossière. La réalisation du processus.de combustion dans le four est donc essentiellement différente de ce au'elle est dans les procédés de combustion et les fours connus.
Dans cet ordre d'idées, il est aussi particulièrement avan tageux de prévoir des armatures annulaires pour l'arrivée de l'air, pour autant que l'air soit introduit dans le four autant qu'air de soufflerie. En prévoyant des ajutages annulaires, l'air peut être amené 'séparément dans chaque couche cylindrique remplie de combustible ou de matière de gros calibre, de sorte qu'on peut avantageusement utiliser des mélanges d'air ou d'oxygène ayant différentes teneurs en 0. Il est alors recommandable d'amener de l'air riche en oxygène dans les zones situées vers le milieu et rien que de l'air, ou un mélange pauvre en oxygène, dans les zones marginales.
Les zones cylindriques creuses de matière à traiter, à différentes teneurs en combustible ou de différents calibres, peuvent être réalisées, par exemple, en montant des cloisons fixes verticales du côté de l'alimentation (gueulard) du four, adaptées chaque fois à la forme du four et réalisées particulièrement de façon à obtenir deux trémies distinctes au-dessus du four.
A leur extrémité inférieure, ces trémies ont des tubulures de sortie montées de préférence annulairement, ou de forme annulaire, et elles sont remplies, par exemple, de gros morceaux de pierres chaux
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et de coke, d'un calibre de 80/150 mm, ou d'éela@@ avec peu ou bas de combustible, d'un calibre de 20/40 ou 40/80 @@, et cela de façon que la trémie reçoive le chargeaient par la tubulure se trouvant le plus près du bord du four.
La présente invention permet également de cuire dans les fours à cuve la quantité souvent considérable d'éclats d'un calibre de 20/80 mm qui constitue, par exemple, 30-40 de la ouantité totale de la matière cassée, jusqu'ici non utilisable, provenant de la mécanisation du travail dans les carriè@@@ (stilisation de pelles mécaniques, de broyeurs, etc.), et cela sans provoduer de sensibles pertes de matière ou sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des fours de cuisson spéciaux pour cuire ces éclats. Un autre avantage est de pouvoir utiliser des combustibles plus riches en cendres, particulièrement si on prévoit des zones de combustion réelles, sans pierre à chaux, puisqu'on peut éviter que les cendres du combustible se mélangent avec la chaux vive.
Le nouveau procédé permet aussi de travailler des matières premières en poudre, par exemple de la farine de pierre à cha.ux, dans les zones sans combustible. Si la quantité d'éclats et de farine brute est trop grande, on peut éventuellement les utiliser sous forme d'agglomérés (granulation), le cas échéant classés par tamisage, de sorte que pour alimenter le gueulard on puisse alors aussi utiliser la trémie avec de la matière plus grosse. Il est également avantageux de classer non seulement en deux, mais en trois fractions ou plus, la matière brute ayant général épient un calibre de 0-300 mm, puis de choisir les cuautités de conbustible et l'épaisseur des zones annulaires plus grandes ou plus petites, suivant le calibre.
Suivant la présente invention, le nouveau procédé permet non seulement de régler de hautes températures de combustion, :nais aussi d'utiliser sensiblement Mieux la chaleur. Cela augmente le rendement du four, ou assure une économie sensible de combustible par tonne de matière cuite. On peut aussi réaliser avantageusement une zone de combustion du four relativement courte, de sorte qu'à
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dimensions égales du four on peut obtenir une, plus longue- zone de préchauffage et/ou de refroidissement. Cela réduit également les pertes d'énergie par chaleur sensible des gaz de combustion et de la matière évacuée, et par rayonnement.
Entre autres, la hauteur du four peut aussi être moindre, de sorte que malgré le même rendement ou un rendement supérieur, on peut travailler aussi dans un basfourneau à cuve-.
Un autre avantage .essentiel du nouveau procédé est de pouvoir utiliser pour la combustion une quantité d'air, ou d'un gaz contenant de l'oxygène, telle que celle-ci puisse davantage, ou même complètement, être réglée pour produire de l'acide carbonique (au lieu d'oxyde de carbone). On a également découvert qu'il peut alors être avantageux de monter des tubes métalliques dans la . paroi du four, au moins dans la zone de combustion, de façon à ménager sensiblement le revêtement du four. De façon surprenante, de tels tubes, par exemple refroidis à l'eau dans la paroi du four, n'ont pas pour effet de provoquer des pertes de chaleur excessives, ou bien ces pertes sont insensibles en fonction des autres avantages.
Les pertes d'énergie sont encore réduites lorsque le refroidissement se fait avec de l'eau sous pression à environ 200 atmosphères et qu'en même temps on produit de la vapeur à haute pression. Ce refroidissement est particulièrement effectué directement dans la zone de fusion du revêtement, afin de solidifier ou de maintenir solide le revêtement (constitué par un eutectique) s'il vient à fondre. Il suffit, par exemple, de placer un serpentin de refroidissement sur ou dans la zone du revêtement réfractaire antérieur ou intérieur, qui pendant le travail se recouvre d'une glaçure solide.
On peut ainsi utiliser également de la chamotte de moindre qualité ou des bétons. On peut aussi obtenir une glaçure artificielle sur le système de serpentins de refroidissement avec des masses fondant particulièrement facilement. De façon surprenante, les pertes par refroidissement ne constituent qu'environ 3-5% de toute l'énergie amenée.
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Suivant la présente invention, on @eut, grâce aux mesures décrites, augmenter de 85-90:' l'utilisation d'éncrgie d'un four, ou réduire à 11,5 à 12 la quantitéde coke, c'est-à-dire le nombre de tonnes de coke utilisées pour produire 100 tonnes (le chaux vive, (qualité normale correspondant à 7000 kcal/kg), ce qui constitue une amélioration jamais réalisme jusqu'ici pour un tel procède
Il est avantageux de prévoir sur le four même, en les refroidissant à l'eau, des armatures de chargeaient et les dispositifs d'introduction d'air. Cela est particulièrement important lorsqu'on utilise de l'air enrichi en oxygène (air dit de Linde).
Ces nouveaux procèdes et dispositifs ne sont Des limités à la cuisson de la chaux, mais ils conviennent aussi pour d'autres processus de dissociation et de déhydratation (chaux,plâtre, dolomie, citent etc. ), qui peuvent être exécutés dans des 'ours à cuve. Ainsi, par exemple, l'invention peut aussi être appliquée aux processus dans les hauts-fourneaux, dans lesquels meuvent se présenter des conditions analogues celles existant dans les fours chaux (air balayant ascendant dans les zones marginales, manque d'oxygène à l'intérieur, foyer situé plus bas au milieu que sur les bords etc.).
On peut alors prévoir des zones cylindriques @nnulaires correspondantes avec des quantités de coke plus faibles et plus grandes, tandis que dans les zones à plus faible quantité de coke, le coke sertuniauement de moyen de réduction, ces zones étant celles consommant de la chaleur. Les zones engendrant de la chaleur (à grandes quantités de coke) sont également réalisées dans ce cas, avec une moindre résistance au passage des gaz que les zones endothermiques (utilisant de la chaleur) et constituées par des matières fines, en petits morceaux.
L'obtention de zones cylindriques annulaires peut se faire de manière particulièrement avantageuse à l'aide d'un dispositif d'alinentation monté rigidement à la partie supérieure du four à cuve, sans éléments mobiles, ou suivant une autre forme de réalisation, avec des éléments mobiles, comme montré dans les dessins annexas.
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Ceux-ci représentent,titre d'exemple, plusieurs fermes de réalisation de l'invention.
La. figure 1 est une coupe schématique longitudinale .'un dispositif (trémie) pour la réalisation ...: l'invention.
La figure 2 est une coupe longitudinale d'un four à chaux situé sous le dispositif montre sur la figure 1.
La figure 3 est une coupe transversale du four à chaux .de la figure 2.
La figure 4 montre schématiquement et en coupe longitudinale l'extrémité inférieure d'un four à chaux fonctionnant à l'air comprimé.
La figure 5 montre schématiquement et en coupe longitudinale l'extrémité d'évacuation d'un four à chaux fonctionnant par aspiration.d'air.
La figure 6 est une coupe axiale verticale d'un dispositif d'alimentation suivant l'invention, sans éléments mobiles, et de la partie supérieure d'un four à cuve.
La figure 7 est une coupe axiale verticale du dispositif de la figure 6, dans un plan à 90 par rapport à cette figure.
La figure 8 est une coupe horizontale du dispositif des figures 6 et 7 suivant la ligne III-III de ces figures.
La figure 9 est une coupe axiale verticale d'une autre forme de réalisation de l'invention, avec éléments d'alimentation mobies, et la figure 10 montre le même dispositif que sur la figure 9, mais à un autre moment de l'alimentation.
On décrira d'abord les figures 1 à 5. Dans celles-ci, a désigne la maçonnerie d'un four à chaux. b est une trémie d'alimentation constituée par deux parties distinctes c, d dans laquelle on peut charger différentes sortes de matières à traiter. Toute la trémie b, ou ses parties c, d. peuvent avoir une section transversale carrée, ronde ou polygonale, tout comme ces parties c, d peuvent être montées concentriquement l'une dans l'autre. c' désigne les
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tubulures de sortie reliéesà la partie c de la tr@@ie, par e@e ple de 1,5-3 m de longueur, (lui guident la matière tombant de la partie c dans des zones à une djstance radiale déterminée de l'axe du four, de préférence dans des zones annulaires.
d' désigne des tubulures ' de sorties analogues, reliées à la partie d de la trémie, montées de façon que la matière tombant de la partie ci soit dirigée dans les espaces intermédiaires entre les tubulures de sortie c'.
On peut prévoir particulièrement des registres distincts constitués par des barreaux de grille, des tôles perforées, ou d'autres dispo- sitifs de dosage de 1: quantité de matière qui tombe. g est un mélange de gros morceaux de chaux et de coke, ou d'un autre combusti- ble solide et f est de la fine pierre .9 chaux, éclats, d'un calibre de, par ;. emple, 20 à 80 1;un.
La figure 2 montre comment la matière à traiter se répartit dans le four à cuve grâce au dispositif d'alimentation de la figure 1. Il se forme des couches annulaires verticales I, II, III, IV, V, les couches I, III, V étant constituées par de fins éclats, et les couches II, IV par un mélange de gros morceaux de pierre à chaud. g' désigne les petits morceaux de coke (voir aussi figure 3).
Dans cette forme de réalisation, les éclats sont placés contre la maçonnerie a du four.
Sur la figure 4, les lettres h, h', h" désignent un ajutage d'air pour l'alimentation d'air comprimé ou d'air dit "de Linde". enrichi en oxygène, k est le tube d'arrivée d'air. i, i' sont des ouvertures de sortie d'air aménagées en cercle, de façon que l'air sortant suivant le trajet m-n ou m'-n', ne pénètre pas dans les espaces annulaires II, IV, ou seulement d'une manière non ordonnée, mais pénètre dans les espaces à éclats I, III, V et les balaye.
Sur la figure 5, les lettres p,p', p" désignent une fermeture conicue de la chambre du four, servant en cas d'utilisation d'un courant d'air a.spiré. Entre les parties, p, p' et p', p", sont prévues des ouvertures a@@@ulaires d'entrée d'air r, r' par lesquelle'
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l'air de combustion est aspiré.
Ce't, air passe F, ï ou r F clans les couches de ratière de gros calibre.
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Au liEU des espaces ou couches de .:.jicre I-v' rep'':"":.b'.r''p sur les figures, on peut aussi ne prévoir que @@ux à trois espaces annulaires concentriques, particulièrement dans les petits fours, l'espace extérieu.r étant rempli d'éclats et l'espace intérieur d'un mélange de gros morceaux de pierre à chaux et de combustible* Il peut éventuellement être avantageux de ne prévoir dans l'axe du four, qu'un noyau constitué par du combustible et de lui amener une plus grande quantité'd'air, ou d'air enrichi d'oxygène, que dans les espaces remplis du mélange de pierre à chaux et de combustible,
ce qui est possible avec une arrivée d'air indépendante et réglable séparé- ment. Les exemples ci-dessous concernent la disposition des éclats et des mélanges de grosses pierres.
EXEMPLE 1. -
Pour un four d'un diamètre de 3 m.
Au milieu, une colonne d'éclats de 60 cm de diamètre, des couches adjacentes vers l'extérieur de 95 cm de pierre à chaux du coke et 25 cm d'éclats.
EXEMPLE 2.-
Pour un four de,4 m de diamètre.
Au milieu, un cylindre d'éclats de 60 cm de diamètre, vers l'extérieur et adjacentes, des couches annulaires de 65 cm de pierre à chaux + du coke, 20 cm d'éclats, 65 cm de pierre à chaux + du coke, 20 cm d'éclats* EXEMPLE 3.-
Pour un four de 5 M de diamètre.
Au milieu un cylindre de 120 cm de diamètre de combustible (coke) exempt de pierre à chaux, vers l'extérieur et adjacentes, des couches annulaires de 15 cm d'éclats, 70 cm de pierre à chaux + du coke,
15 cm d'éclats, 70 cm de pierre à chaux + du coke, 20 cm d'éclats.
Cette disposition permet d'utiliser en même temps les fins éclats de pierre à chaux obtenus lors du broyage de la pierre à
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chaux.
La quantité d'éclats traitée en même temps (jusqu'ici sans valeur) est pour l'exemple 1 d'environ 35.'', pour- l'exemple 2 d'environ 33% et pour l'exemple 3, d'environ 37%.
On décrira ci-après les forces de réalisation montrées à titre d'exemple sur les figures 6 à 10.
Sur ces figures, 2 désigne la'- maçonnerie d'un four à cuve, par exemple d'un four pour le cuisson de la chaux, et 3,4 la charge constituée par exemple par de la fine matière, par exemple de la pierre à chaux 3 en petits grains et de la matière 4 contenant du combustible, ou uniquement constituée par celui-ci. 5 est une trémie d'alimentation montée sur le four, dont l'ouverture de sortie inférieu@e 6 est en partie fermée par un inclus 7, creux, cylindrique, s'engageant dans la tête du four et présentant en haut une fermeture 8 en forme de toit ou de bourrelet.
De c ette manière, la trémie 5 comporte des espaces de sortie 5,5" concentriques et annulaires, par lesquels seule la matière à traiter se trouvant dans la trémie 5 peut arriver dans le four, tandis qu'à l'endroit de l'élément creux 7, fermé en 8 et cylindrique, la matière ne peut passer delà trémie 5 dans le four.
10 est une trémie d'alimentation distincte montée à l'intérieur de la trémie 5, qui, par exemple en 11, se réduit vers le -milieu du four pour aboutir dans une tubulure de sortie 12 pénétrant dans la tête du four. Les chambres des trémies 5 et 10 ne communiquent pas entre elles. 13 sont des pièces de liaison, annu- laires, ou en forme de conduits, qui relientla chambre de l'élément creux cylindrique 7, à la chambre de la trémie 10 ou à. sa partie étroite 11.
De cette manière, la trémie 10 co@@unique tant avec la tubulure de sortie 12, au'avec l'intérieur de relouent cylindrique creux 7, de sorte que la matière à traiter se trouvant dans la trémie 10 peut arriver vers le centre du four, en 10', et aussi en 10" (intérieur du cylindre creux 7).
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Comme le montre la figure 8, le dispositif d'alimentation est réalisé de façon que la forme de réalisa.tion de la figure 6 y figure pour deux quarts, c'est-à-dire sur deux quarts de cercle de la section transversale ronde, tandis que les deux autres quarts sont réalisés suivant la figure 7. Comme on peut donc le voir sur la figure 8, en suivant le sens'de rotation des aiguilles d'une montre, lequart de cercle désigné par A, représenté seulement à moitié, est réalisé suivant la figure 7, celui désigné par B suivant la figure 6, celui par C suivant la figure 7 et celui non représenté, opposé .au quart de cercle B, suivant la figure 6.
Grâce à la présente invention on obtient que la matière fine remplissant la chambre 5 de la. trémie, par exemple de fins éclats de chaux, aille de préférence vers les endroits 3 du four, tandis que la matière plus grosse remplissant la trémie 10, arrive aux endroits 4, c'est-à-dire vers le milieu du four et les zones annulaires situées entre les zones 3. Au lieu d'un seul élément cylindrique creux 7, on peut aussi en monter plusieurs concentriques avec des conduits de liaison supplémentaires correspondants 13, particulièrement dans des fours de grands diamètres, d.e sorte qu'on peut créer dans le four cinq zones annulaires concentriques pour différentes matières, ou six, ou davantage.
L'angle de talutage de la charge fait que ces zones s'interpénètrent, particulièrement lors du chargement simultané de matières grosses et fines, tout en étant relativement bien séparées l'une de l'autre et en formant des couches concentriques annulaires. Au lieu d'être réalisée en quatre quarts de cercle, cette disposition peut aussi l'être en six, huit ou plus de parties, par exemple en prévoyant quatre octants de la figure 6 et les quatre autres alternant entre eux, comme sur la figure 7.
Le dispositif montré sur les figures 9 et 10, fonctionne avec un seul entonnoir ou trémie 20, qui en bas aboutit de préférence dans un cylindre de guidage 21. 22 est un entonnoir de guidage placé sur le bord supérieur du four. 23, 24, 25 sont des cylindres de gui-
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dage concentriques fixes montes dans la tête du four, dont le diamètre correspond à l'épaisseur des zones de chargement désirées. 26 est un cône tronqué creux métallique dont le diamètre inférieur est plus grand que celui du cylindre creux 23, ou au moins égal à celui-ci, de sorte qu'il peut dépasser légèrement le bord supérieur du cylindre creux 23 ou se poser sur celui-ci (voir figure 9).
Le diamètre supérieur du cône tronqué 26 correspond environ au diamètre du cylindre creux 24. 28 désigne un autre cône tronqué creux métallique, mais plus petit, de préférence légèrement étranglé vers l'intérieur en 29, où il s'engage sous le bord supérieur 27 du cône tronqué 26. Le diamètre inférieur 30 du cône tronqua creux 28 est moins égal, ou de préférence un peu plus grand que celui du cylindre creux 24.
Un autre cône tronqué 31 plus petit, également creux, s'engage par son bord inférieur 32 sous lee bord supérieur du cône tronqué 28, et cela également de préférence en étant étranglé en 33; le diamètre inférieur du cône tronqué 31 ne peut en aucun cas être plus petit que celui du cylindre creux 25, corne déjà dit pour les cônes tronqués précédents , et il est de préférence un peu plus grand.
La conicité des cônes tronqués 26, 28, 31 est avantageusement la même, bien qu'elle puisse être différente. La hauteur des cônes tronqués, 26, 28 est calculée de façon que leur bord supérieur se situe, pour chacun, sensiblement au-dessus du bord supérieur du cylindre creux 24, 25 et puisse éventuellement recouvrir légèrement celui-ci vers l'intérieur.
35 est un cône, fixé une tringle susceptible de monter et descendre, creux ou plein et de préférence légèrement étranglé vers l'intérieur en 36', ce cône s'engageant légèrement par son bord inférieur en dessous du bord supérieur du cône tronqué creux 31. La liaison entre le cône 35 et la tringle 36 peut être rigide ou mobile.
Les étranglements des cônes, ou cônes tronqués 28, 31, 35, sont avantageusement réalisés de façon que les faces extérieures forment le plus possible des surf.'.ces lisses et conf'titucnt @@ même t@@ps un plus grand cône formé par les éléments 26, 28, 31, 35, corme
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le contrela figure 9.
Pour utiliser le dispositif, on amène la tringle 36 dans la. position supérieure centrée sur la figure 9, à l'aide d'un mécanisme de monte et baisse non représenté. Les espaces intérieurs des cylindres creux 23, 24, 25 sont alors complètement ternies par les cônes tronqués etc., 26, 28, 31, 35. On remplit ensuite la trémie 20 d'une matière fine, par exemple des éclats de pierre à chaux, qui tombe par le cylindre de guidage 21 sur la surface extérieure des cônes tronquas, dans l'espace annulaire extérieur 40 et contre la maçonnerie ,du four. Lorsque cet espace est suffisamment rempli, on descend. la tringle 36 dans la position montrée sur la figure 10.
Le bord inférieur du cône tronqué creux 28 se détache alors du bord supérieur du cône tronqué 26 qui repose sur le cylindre creux 23, ou y est fixé, et se pose sur le cylindre creux 24 (éventuellement en le recouvrant un peu), comme on le voit sur la figure 10. De cette manière, l'espace annulaire entre les cylindres 23, 24 est dégagé, tandis que les cônes 28, 31,35 continuent à fermer les chambres situées à l'intérieur du cylindre 24. La matière en gros morceaux remplissant la trémie d'alimentation 20, par exemple du coke ou de la pierre à chaux en gros morceaux contenant du combustible, tombe alors par le cylindre de guidage 21, puis sur les faces extérieures de 35,31, 28 et dans l'espace annulaire 41, et ainsi, dans une autre zone du four située plus à l'intérieur.
Lorsqu.e celle-ci est suffisamment remplie, on descend encore davantage la tringle 36, ce qui a pour effet que la partie 31 se détache de la partie 28 et prend la position indinuée en 31' en dégageant l'espace 42 qui est alors à nouveau rempli de fine Matière par l'entonnoir 20. Le cône tronqué 28 repose toujours sur le cylindre 24. Enfin, on descend encore la tringle 36 et le cône 35 est amené dans la. position 35', après quoi l'espace intérieur 43 du four peut être rempli de matière en gros grains ou morceaux* L'ordre des espaces pour les matières fines et grosses
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peut être interverti, et ils peuvent être remplis d'une autre manière avec des produits de type, de calibre, de composition, etc., différents.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples précités, mais comprend également toutes les modifications et transformations qui peuvent y être apportées.C'est ainsi, par exemple, que les conduits de sortie des trémies, suivant les figure: 6 à 8, peuvent tous, ou en partie, être pourvus de dispositifs de fermeture, par exemple des registres, des orgues susceptibles de se lever et de s'abaisser etc., qui suivant les besoins peuvent être ouverts indépendamment l'un de l'autre ou en commun. A l'aide des trémies d'alimentation des figures 6 à 8, on peut aussi opérer l'évacuation des gaz du four, en utilisant leur chaleur pour préchauffer la'matière à traiter.
Au lieu des étranglements des cônes tronqués creux des figures 9 et 10, on peut aussi prévoir au bord inférieur de ceux-ci, des appendices, nez, etc., qui s'engagent sous le bord supérieur du cône tronqué creux inférieur, pour autant que la fermeture des cylindres de guidage 23, 24, 25 de la figure 10, soit suffisamment assurée. D'autres modifications sont encore possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Au lieu du nombre de cylindres de guidage 23, 24, 25 et de cônes tronqués creux 26, 28, 31, représenté sur les figures 9 et 10, on peut aussi prévoir un nombre plus grand ou plus petit de ces dispositifs, afin de former dans le four un nombre voulu plus grand ou plus ptit de zones annulaires verticales; on travaille de préférence avec au moins trois zones annulaires, par exemple quatre, cinq ou davantage y compris le noyau de charge du milieu.
Le cylindre de guidage 21 peut aussi être télescopioue de façon à pouvoir être allongé, et ainsi diriger avec' certitude la matière traiter vers le milieu du four, lorsque les cônes trondués creux sont partiellement ou complètement descendus.
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The present invention relates to a method and a device for carrying out endothermic chemical processes in shaft furnaces. These processes are, for example, dissociation processes, for example the firing of limestone or the like, and reduction processes, for example those of blast furnaces.
It is known that in order to carry out such reactions a solid fuel, for example coke, is added to the material. process, the combustion of which provides the heat necessary for the process of dissociation or reduction. As these operations generally take place at high and very high temperatures, feeding the furnace poses many problems. It follows that these processes do not take place
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pap always: ux haut8s tc.). 'r: ctllre8 nc-e.; :: -. rr :, oii bii = 1 1 maintenance and distribution of these encountered, rOl8S difficulties.
It has been found that these processes can be carried out in a particularly advantageous manner, ¯5 i cj¯.-¯n¯e, as described below for lime baking, in j} rfvoycilt canes the furnace has at least three, preferably four or more, alternating concentric vertical zones, of a 3, nrt of "non-combustible, or low-fuel bake materials, eg -'- iple read, limestone, and other part of coke.
The combustion is done by supply '.i2, or 1 "<= ga containing oxygen. The resistance to the passage of iy #>, of 1:': -: 'Er-3, essentially determined by the caliber back; :: 1'1 ': 1ns or 1.ci size of the é: 10rines of coke and;: 12.tière 1> treat, plays here this?; 3':! 1C¯ role.
We have. discovered that it is advantageous to realize the Eones erlL1 '': the full and hollow cylindrical ioue ensendrsnt this heat, so that they present a resistance .ini: nu: u beyond these:; a :, while than hollow cylindrical areas using this 1 <. heat, are chosen so as to offer a greater rlft2ce in the passage
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gases, which can be achieved for example by charging the. matter
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in small pieces. This has been found to be useful, not only in "", (, l1t in gas production processes, retort cooking of ch <=: u, '.' But also in blast furnace processes.
In this latter event, the coke is not practically used as a reduction medium in areas using heat, but in areas generating heat which are highly charged; l '! lwl1ti t' - :: ë this coke and material treated t 'a fatter caliber.
In the lime cooking according to the present invention, the use of cowbustible is (; toilur "ll.rt f (, 'ihlc E:' t 'cōzo: niuc ;, et) 8.rticuli;': rE :, fwnt advantageous, if we divide the combustion zones vertically and not horizontally and; .on '' (e ('ifOcÜ1tion, constituted by limestone in fine grain ::;, burst, and do not cont ,: ; {lJl1t not this fuel. The thickness of these;, O! 1lS rtl1nui "il'08 is advantageously adapted to the dimension of the furnace. 13,> i; 1; 'ln1lr'nont of Crji'1ntt; ieT that the utlisatiou du co., lhuf.t.11111.:, w¯culea pur t, 1ute
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production is more advantageous when there are a number of annular zones.
The thickness of the layers (zones) without fuel, or with little fuel, for example that of the chip zones, depends on the maximum temperatures reached each time in the combustion zones, which in turn can be influenced by the quantity and the size of the fuel and the rough stones, and the quantity of combustion air and oxygen content thereof. The higher the chosen combustion temperature, the thicker the layers of splinters can be.
The hollow cylindrical zones, that is to say the zones distributed vertically, are generally arranged so as to first have a layer of chips against the coating of the oven.
However, for example when firing a new furnace with a refractory lining, it may also be advantageous to provide a combustion zone to the outside, for example when a coating of sintered dolomite is to be fired without a separate operation. It is often also advantageous to provide inside the furnace a nucleus consisting solely of fuel, particularly when it is necessary to work with air enriched with oxygen (for example so-called Linde air).
The arrangement of vertical fuel zones has, on the one hand, the advantage that fuels richer in ash can be used, since the ash from the fuel can easily be prevented from reaching the quicklime. In this way, by burning the vertical layers of fuels, the pressure of the material on the furnace lining is reduced and precisely in the combustion zone, that is to say, the stress by friction on the furnace is reduced. this coating.
Despite the increase in the combustion temperature, thanks to the present invention, there is no increase in the radiation losses of the furnace, since only the closest, or outer, coating layer is burnt by the heat. radiation, so that the temperature of the oven wall is? @@@ no higher in the processes of
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known cooking.
It has also been found that it is advantageous to keep moving frames, feeders etc. to a minimum, and this in the interest of safety and regularity of the cooking process.
In known cooking methods, the material to be cooked was loaded as much as possible with horizontal layers of coke and limestone, in order to minimize irregularities in the performance of the furnace and in the conduct of the air. The intended goal was achieved only incompletely, or not at all. Attempts have also been made to reduce the resistance to the passage of combustion air through the middle of the furnace, by loading larger caliber material into it and to avoid combustion of the marginal areas, for example by maintaining as little fuel as possible. at the edge of the oven. Here again, the fuel was distributed as evenly as possible over the cross section of the furnace, in the radial direction (except for the marginal areas).
Compared to these processes, the new process differs in that one ensures that the heat is distributed unevenly in the radial direction. This is achieved in accordance with the present invention, by providing between vertical areas generating heat, other vertical areas using heat. On the other hand, this advantageously makes it possible to heat the interior zones particularly strongly and, thereby, to maintain the temperature of the furnace higher there, which appreciably accelerates the dissociation process, and consequently increases the efficiency of the furnace.
At the same time, a greater radiation loss is avoided and the furnace coating is spared, since the radial diffusion of heat is substantially reduced due to the intermediate dissociation zones. We work advantageously with a division pushed in the combustion zones and in those without: fuel or containing only a little.
The thickness of the non-combustible zones usually does not exceed 75 ci '! -
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Solid or gas fuels can be used. Solid fuels, for example coke, may be said to be separately or in admixture with the coke material. When gaseous fuels are used it is advantageous to introduce them with the aid of an annular reinforcement, as for combustion air, so that hollow cylindrical combustion zones are formed in the furnace. , between which only a weakened combustion process takes place ,. or no combustion.
The combustion process and the temperatures can thus be regulated efficiently. By providing concentric zones of alternately coarse and fine materials, the combustion can advantageously be moved into the zones of coarse matter. Carrying out the combustion process in the furnace is therefore essentially different from that in known combustion processes and furnaces.
In this connection, it is also particularly advantageous to provide annular reinforcements for the arrival of air, provided that the air is introduced into the furnace as much as the air from the blower. By providing annular nozzles, air can be supplied separately into each cylindrical layer filled with fuel or heavy gauge material, so that mixtures of air or oxygen having different O content can advantageously be used. It is then advisable to bring oxygen-rich air to the zones situated towards the middle and nothing but air, or a mixture poor in oxygen, to the marginal zones.
The hollow cylindrical zones of material to be treated, with different fuel contents or different sizes, can be produced, for example, by mounting vertical fixed partitions on the supply side (throat) of the furnace, each time adapted to the shape oven and made particularly so as to obtain two separate hoppers above the oven.
At their lower end, these hoppers have outlet pipes preferably annularly, or ring-shaped, and they are filled with, for example, large pieces of lime stones.
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and coke, size 80/150 mm, or eela @@ with little or little fuel, size 20/40 or 40/80 @@, and this so that the hopper receives loaded it through the tubing closest to the edge of the oven.
The present invention also makes it possible to cook in shaft ovens the often considerable quantity of chips with a caliber of 20/80 mm which constitutes, for example, 30-40 of the total quantity of the broken material, hitherto not usable, coming from the mechanization of work in quarries (stabilization of mechanical shovels, crushers, etc.), and this without causing significant losses of material or without the need to use cooking ovens specials to cook these chips. Another advantage is that it is possible to use fuels richer in ash, particularly if real combustion zones are provided, without limestone, since it is possible to prevent the ash from the fuel from mixing with the quicklime.
The new process also makes it possible to work powdered raw materials, for example limestone flour, in areas without fuel. If the quantity of flakes and raw flour is too large, they can optionally be used in the form of agglomerates (granulation), if necessary classified by sieving, so that to feed the top one can then also use the hopper with larger material. It is also advantageous to classify not only in two, but in three or more fractions, the raw material having generally spying a gauge of 0-300 mm, then to choose the fuel grades and the thickness of the larger or more annular zones. small, depending on the caliber.
According to the present invention, the new process not only makes it possible to regulate high combustion temperatures, but also to use the heat significantly better. This increases the efficiency of the furnace, or ensures a significant saving in fuel per ton of fired material. It is also advantageously possible to achieve a relatively short combustion zone of the furnace, so that
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equal dimensions of the oven it is possible to obtain a longer preheating and / or cooling zone. It also reduces the loss of energy by sensible heat of the flue gases and waste material, and by radiation.
Among other things, the height of the furnace can also be lower, so that despite the same or higher yield, it is also possible to work in a low-tank furnace.
Another essential advantage of the new process is that it is possible to use for combustion a quantity of air, or of an oxygen-containing gas, such that this can be further, or even completely, regulated to produce gas. carbonic acid (instead of carbon monoxide). It has also been discovered that it can then be advantageous to mount metal tubes in the. wall of the furnace, at least in the combustion zone, so as to substantially spare the lining of the furnace. Surprisingly, such tubes, for example water cooled in the wall of the furnace, do not have the effect of causing excessive heat losses, or else these losses are insensitive depending on the other advantages.
Energy losses are further reduced when cooling is done with pressurized water to about 200 atmospheres and at the same time high pressure steam is produced. This cooling is particularly carried out directly in the melting zone of the coating, in order to solidify or keep the coating solid (constituted by a eutectic) if it melts. It suffices, for example, to place a cooling coil on or in the area of the front or inner refractory lining, which during work is covered with a solid glaze.
It is thus also possible to use chamotte of lower quality or concrete. It is also possible to obtain an artificial glaze on the cooling coil system with particularly easily melting masses. Surprisingly, cooling losses constitute only about 3-5% of all energy supplied.
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According to the present invention, it is possible, thanks to the measures described, to increase from 85-90: 'the use of energy of an oven, or to reduce to 11.5 to 12 the quantity of coke, that is to say. say the number of tons of coke used to produce 100 tons (quicklime, (normal quality corresponding to 7000 kcal / kg), which constitutes an improvement never realism so far for such a process
It is advantageous to provide on the furnace itself, cooling them with water, load frames and air introduction devices. This is particularly important when using oxygen enriched air (so-called Linde air).
These new methods and devices are not limited to lime firing, but are also suitable for other dissociation and dehydration processes (lime, plaster, dolomite, etc.), which can be performed in 'bears tank. Thus, for example, the invention can also be applied to processes in blast furnaces, in which there are conditions analogous to those existing in lime furnaces (upward sweeping air in the marginal areas, lack of oxygen in the interior, fireplace located lower in the middle than on the edges etc.).
It is then possible to provide corresponding cylindrical @nnulaire zones with smaller and larger quantities of coke, while in the zones with a lower quantity of coke, the coke serves as a reduction means, these zones being those consuming heat. The heat generating zones (with large quantities of coke) are also produced in this case, with less resistance to the passage of gases than the endothermic zones (using heat) and made up of fine materials, in small pieces.
Obtaining annular cylindrical zones can be done in a particularly advantageous manner using an alignment device mounted rigidly in the upper part of the shaft furnace, without moving elements, or according to another embodiment, with movable elements, as shown in the accompanying drawings.
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These represent, by way of example, several farms for carrying out the invention.
Figure 1 is a schematic longitudinal section of a device (hopper) for the realization of the invention.
Figure 2 is a longitudinal section of a lime kiln located under the device shown in Figure 1.
Figure 3 is a cross section of the lime kiln of Figure 2.
FIG. 4 shows schematically and in longitudinal section the lower end of a lime kiln operating with compressed air.
Figure 5 shows schematically and in longitudinal section the discharge end of a lime kiln operating by suction.d'air.
FIG. 6 is a vertical axial section of a feed device according to the invention, without moving elements, and of the upper part of a shaft furnace.
FIG. 7 is a vertical axial section of the device of FIG. 6, in a plane at 90 to this figure.
Figure 8 is a horizontal section of the device of Figures 6 and 7 along the line III-III of these figures.
Figure 9 is a vertical axial section of another embodiment of the invention, with mobie feed elements, and figure 10 shows the same device as in figure 9, but at a different time of feeding .
We will first describe Figures 1 to 5. In these, a denotes the masonry of a lime kiln. b is a feed hopper consisting of two distinct parts c, d into which different kinds of material to be treated can be loaded. The entire hopper b, or its parts c, d. can have a square, round or polygonal cross section, just as these parts c, d can be mounted concentrically one inside the other. it designates the
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outlet pipes connected to part c of the tr @@ ie, by a pole of 1.5-3 m in length, (guide the material falling from part c to areas at a determined radial djstance of the axis of the furnace, preferably in annular areas.
d 'denotes pipes' of similar outlets, connected to the part d of the hopper, mounted so that the material falling from the part ci is directed into the intermediate spaces between the outlet pipes c'.
In particular, separate registers can be provided consisting of grid bars, perforated sheets, or other devices for dosing 1: quantity of material falling. g is a mixture of large pieces of lime and coke, or other solid fuel, and f is fine stone .9 lime, chippings, gauge, par;. Example, 20 to 80 1; un.
Figure 2 shows how the material to be treated is distributed in the shaft furnace thanks to the feed device of figure 1. It forms vertical annular layers I, II, III, IV, V, layers I, III, V consisting of fine shards, and layers II, IV by a mixture of large pieces of hot stone. g 'designates the small pieces of coke (see also figure 3).
In this embodiment, the chips are placed against the masonry a of the oven.
In FIG. 4, the letters h, h ', h "denote an air nozzle for the supply of compressed air or so-called" Linde "air. Enriched with oxygen, k is the inlet tube d 'air. i, i' are air outlet openings arranged in a circle, so that the outgoing air following the path mn or m'-n ', does not enter the annular spaces II, IV, or only in an unordered manner, but penetrates the Shards I, III, V and sweeps them away.
In figure 5, the letters p, p ', p "denote a conical closure of the furnace chamber, serving when using a draft of inhaled air. Between the parts, p, p' and p ', p ", are provided openings a @@@ ulaires air inlet r, r' through which '
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combustion air is sucked in.
Ce't, air passes F, ï or r F in the layers of large caliber dobby.
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At the level of the spaces or layers of.:. Jicre Iv 'rep' ': "" :. b'.r''p in the figures, it is also possible to provide only @@ ux with three concentric annular spaces, particularly in the small ovens, the exterior space being filled with shards and the interior space with a mixture of large pieces of limestone and fuel * It may possibly be advantageous to provide in the axis of the kiln, only 'a core made up of fuel and to bring to it a greater quantity of air, or air enriched with oxygen, than in the spaces filled with the mixture of limestone and fuel,
which is possible with an independent and separately adjustable air supply. The examples below relate to the arrangement of shards and mixtures of large stones.
EXAMPLE 1. -
For an oven with a diameter of 3 m.
In the middle, a column of shards 60 cm in diameter, adjacent outward layers of 95 cm of coke limestone and 25 cm of shards.
EXAMPLE 2.-
For an oven of, 4 m in diameter.
In the middle, a cylinder of flakes 60 cm in diameter, towards the outside and adjacent, annular layers of 65 cm of limestone + coke, 20 cm of shards, 65 cm of limestone + coke , 20 cm of fragments * EXAMPLE 3.-
For a 5 M diameter oven.
In the middle a cylinder 120 cm in diameter of fuel (coke) free of limestone, towards the outside and adjacent, annular layers of 15 cm of chips, 70 cm of limestone + coke,
15 cm of shards, 70 cm of limestone + coke, 20 cm of shards.
This arrangement makes it possible to use at the same time the fine limestone shards obtained during the grinding of the limestone.
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lime.
The amount of splinters treated at the same time (so far without value) is for example 1 about 35. '', for example 2 about 33% and for example 3, d ' about 37%.
The production forces shown by way of example in FIGS. 6 to 10 will be described below.
In these figures, 2 designates the masonry of a shaft furnace, for example a furnace for baking lime, and 3, 4 the charge consisting for example of fine material, for example stone lime 3 in small grains and material 4 containing fuel, or only constituted by it. 5 is a feed hopper mounted on the furnace, the lower outlet opening 6 of which is partly closed by an included 7, hollow, cylindrical, engaging in the head of the furnace and having a closure 8 at the top. roof or bead shaped.
In this way, the hopper 5 has 5.5 "concentric and annular outlet spaces, through which only the material to be treated in the hopper 5 can enter the furnace, while at the location of the hollow element 7, closed in 8 and cylindrical, the material cannot pass beyond hopper 5 in the furnace.
10 is a separate feed hopper mounted inside the hopper 5, which, for example at 11, narrows towards the middle of the furnace to terminate in an outlet pipe 12 entering the head of the furnace. The chambers of hoppers 5 and 10 do not communicate with each other. 13 are connecting pieces, annular or in the form of conduits, which connect the chamber of the cylindrical hollow element 7, to the chamber of the hopper 10 or to. its narrow part 11.
In this way, the single hopper 10 co @@ both with the outlet pipe 12, with the interior of the hollow cylindrical rewind 7, so that the material to be treated in the hopper 10 can arrive towards the center of the tube. oven, 10 ', and also 10 "(inside the hollow cylinder 7).
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As shown in figure 8, the feeding device is made in such a way that the embodiment of figure 6 appears therein for two quarters, that is to say on two quarters of a circle of the round cross section. , while the other two quarters are made according to Figure 7. As can therefore be seen in Figure 8, following the direction of rotation clockwise, the quarter of a circle designated by A, represented only halfway , is made according to FIG. 7, that designated by B according to FIG. 6, that by C according to FIG. 7 and that not shown, opposite. to the quarter circle B, according to FIG. 6.
Thanks to the present invention we obtain that the fine material filling the chamber 5 of the. hopper, for example fine lime chips, preferably goes to places 3 of the furnace, while the larger material filling the hopper 10, arrives at places 4, that is to say towards the middle of the furnace and the annular zones located between zones 3. Instead of a single hollow cylindrical element 7, it is also possible to mount several concentric ones with corresponding additional connecting ducts 13, particularly in furnaces of large diameters, so that it is possible to create in the furnace five concentric annular zones for different materials, or six, or more.
The slope angle of the load means that these zones interpenetrate, particularly during the simultaneous loading of coarse and fine materials, while being relatively well separated from each other and forming annular concentric layers. Instead of being made in four quarters of a circle, this arrangement can also be made in six, eight or more parts, for example by providing four octants of figure 6 and the other four alternating between them, as in figure 7.
The device shown in Figures 9 and 10 operates with a single funnel or hopper 20, which at the bottom preferably ends in a guide cylinder 21. 22 is a guide funnel placed on the upper edge of the oven. 23, 24, 25 are guide cylinders
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Fixed concentric plates mounted in the furnace head, the diameter of which corresponds to the thickness of the desired loading zones. 26 is a metallic hollow truncated cone, the smaller diameter of which is greater than that of the hollow cylinder 23, or at least equal to the latter, so that it can slightly protrude from the upper edge of the hollow cylinder 23 or rest on it. here (see figure 9).
The upper diameter of the truncated cone 26 approximately corresponds to the diameter of the hollow cylinder 24. 28 denotes another hollow metallic truncated cone, but smaller, preferably slightly constricted inwardly at 29, where it engages under the upper edge 27 of the truncated cone 26. The lower diameter 30 of the hollow truncated cone 28 is less equal, or preferably a little larger than that of the hollow cylinder 24.
Another smaller truncated cone 31, also hollow, engages via its lower edge 32 under the upper edge of the truncated cone 28, and this also preferably by being constricted at 33; the lower diameter of the truncated cone 31 can in no case be smaller than that of the hollow cylinder 25, a horn already mentioned for the preceding truncated cones, and it is preferably a little larger.
The taper of the truncated cones 26, 28, 31 is advantageously the same, although it may be different. The height of the truncated cones, 26, 28 is calculated so that their upper edge is located, for each one, substantially above the upper edge of the hollow cylinder 24, 25 and can possibly slightly overlap the latter towards the inside.
35 is a cone, fixed a rod capable of going up and down, hollow or full and preferably slightly constricted towards the inside at 36 ', this cone engaging slightly by its lower edge below the upper edge of the hollow truncated cone 31 The connection between the cone 35 and the rod 36 can be rigid or mobile.
The constrictions of the cones, or truncated cones 28, 31, 35, are advantageously made so that the outer faces form as much of the surf as possible. These smooth and even conf'titucnt @@ a larger cone formed. by the elements 26, 28, 31, 35, corme
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the contrela figure 9.
To use the device, the rod 36 is brought into the. upper position centered in Figure 9, using a not shown raising and lowering mechanism. The interior spaces of the hollow cylinders 23, 24, 25 are then completely tarnished by the truncated cones etc., 26, 28, 31, 35. The hopper 20 is then filled with a fine material, for example limestone chips. , which falls through the guide cylinder 21 on the outer surface of the truncated cones, in the outer annular space 40 and against the masonry, of the furnace. When this space is sufficiently filled, we descend. the rod 36 in the position shown in figure 10.
The lower edge of the hollow truncated cone 28 then detaches from the upper edge of the truncated cone 26 which rests on the hollow cylinder 23, or is fixed there, and rests on the hollow cylinder 24 (possibly by covering it a little), as one seen in figure 10. In this way, the annular space between the cylinders 23, 24 is cleared, while the cones 28, 31,35 continue to close the chambers located inside the cylinder 24. The material in large pieces filling the feed hopper 20, for example coke or limestone in large pieces containing fuel, then falls through the guide cylinder 21, then on the outer faces of 35, 31, 28 and into the annular space 41, and thus, in another zone of the furnace located more inside.
When the latter is sufficiently filled, the rod 36 is lowered even further, which has the effect that the part 31 is detached from the part 28 and takes the uninjured position at 31 ', clearing the space 42 which is then again filled with fine material through the funnel 20. The truncated cone 28 still rests on the cylinder 24. Finally, the rod 36 is further lowered and the cone 35 is brought into the. position 35 ', after which the interior space 43 of the oven can be filled with coarse-grained material or pieces * The order of the spaces for fine and coarse material
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can be inverted, and they can be filled in another way with products of different type, size, composition, etc.
The present invention is not limited to the aforementioned examples, but also includes all the modifications and transformations which can be made thereto. Thus, for example, the outlet ducts of the hoppers, according to the figures: 6 to 8, can all, or in part, be provided with closing devices, for example registers, organs capable of raising and lowering etc., which according to needs can be opened independently of each other or in common. Using the feed hoppers of FIGS. 6 to 8, it is also possible to carry out the evacuation of the gases from the furnace, using their heat to preheat the material to be treated.
Instead of the constrictions of the hollow truncated cones of Figures 9 and 10, it is also possible to provide at the lower edge thereof, appendages, noses, etc., which engage under the upper edge of the lower truncated cone, provided that the closure of the guide cylinders 23, 24, 25 of Figure 10, is sufficiently assured. Other modifications are also possible without departing from the scope of the invention.
Instead of the number of guide cylinders 23, 24, 25 and hollow truncated cones 26, 28, 31, shown in Figures 9 and 10, it is also possible to provide a larger or smaller number of these devices, in order to form in the oven a desired greater number or more of the vertical annular zones; one works preferably with at least three annular zones, for example four, five or more including the core of charge of the medium.
The guide cylinder 21 can also be telescopic so that it can be extended, and thus direct the material to be treated with certainty towards the middle of the furnace, when the truncated hollow cones are partially or completely lowered.