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Perfectionnement apporté. aux procédé* et installations pour
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un1pu1er et brûler du charbon.
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L'in'f81t1oa est relative, d'une manière générale,, à la Manipulation et à la combustion du charbon ; et elle concerna, plus particulièrement, un procédé et une Installation pour la- quelle on utilise une suspension de charbon circulant dans une canalisation (pipeline) et utilités comme douro* de chaleur,
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plus particulièrement pour alimenter des génératmrs de vapeur rauni. do foyers à 01.1on..
On but de l1 Intention est 4'\\tW.., ettioao 4nt une suspension de charbon circulant dan. une canalisation dans 'uns installation de chauffage avec foyers à cyclone* On autre but de l'invention est de réaliser un procède
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et une installation perfectionnes pour manipuler et brûler comme combustible une suspension de charbon circulant dans une canali- sation, cette suspension étant déshydratée et ensuite brûlée dans un foyer à cyclone.
L'invention a pour objet, en vue de la production de chaleur, un procéda de manipulation et de combustion de charbon ou d'un combustible analogue qui est propre à être transporté à l'aide d'une canalisation (pipeline) sous la forme d'une eux*. pension de charbon-eau, ce procédé consistant à pomper une suspension de charbon broyé et d'eau dans une canalisation, à enlever mécaniquement une quantité suffisante 4'eau de ladite suspension pour qu'on obtienne une alimentation en charbon con- tenant moins de 25% d'eau, et à fournir, d'une manière continue et directe, le charbon partiellement déshydraté à un foyer à cyclone dans lequel ce charbon est brûle.
L'invention a également pour objet une installation pour manipuler et brûler du charbon, en vue de produire de la cha- leur , cette installation comprenant un dispositif déshydrateur mécanique propre à recevoir ladite suspension de charbon et à réduire la teneur en eau de cette suspension de manière telle qu'elle soit inférieure à 25%, des moyens pour régler le débit de la suspension fournie audit dispositif et des moyens pour amener directement la totalité du charbon déshydrate, débité par ce dispositif, à un foyer dans lequel ce chapon est brûle.
Les dessins ci-annexésmontrent, à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention* La Fig.1 montre, en élévation schématique, ttne installation, établie selon un mode de réalisation préféré de l'invention pour manipuler et préparer une suspension de charbon et pour brûler ce charbon dans un foyer à cyclone,
La Fig.2 montrai schématiquement, une installation comprenant plusieurs foyers à cyclone dont chacun comporte .on propre dis- positif pour le traitement de la suspension.
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La ni*3 aantre un* variante d'une partit de l'installation de la rii-1 pour laquelle #en dispositif disbydratmr avec filtre à dépression est utilité à la place de la eentrifuteuse de la rit.l* Pour amener du charbon depuis une source jusqu'à un adroit qui se trouve à distance et ou et charbon est utilisé, par exttb. - pl@ depuis une mine jusqu'à une Installation matrice à vapeur, on a constaté que le charbon peut itre transporté sur de longues distances quand on forme un* suspension de charbon broyé dans de l'eau et quand on pompa cette suspension dans Une canalisation ou pipeline. La consistance de la suspension dépend de plusieurs
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facteurs.
Il est toutefois avantageux que le suspension con- tienne un pourcentage d'eau aussi petit que pratiquement possible du point de vue du pompage et de la manipulation. Une suspension
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contenant 50% de charbon et 50% d'eau, le charbon étant royé - # de manière telle que ses particules les plus grandes aient une longueur d'environ 6#9 w, peu* ttjfe Pompée d'mae zabre #*- tiefeiaente dans une canalisation 'étendent -sur une longue die- tancer En broyant le charbon de manière telle que les dimensions de son particules soient un peu plus petites, une suspension on tenant 60% de charbon et 40% d'eau peut être pompée d'une ma- niera satisfaisante,
et ceci constitue ordinairement la limite de la concentration du charbon dent une suspension fans l'eau, qui peut tire pompée économiquement dans une canalisation sur de longues distances.
Des études relativement récentes ont men- tré que des suspensions charbon-eau encore plus concentrées peuvent être pompées dans des canalisations relativement tourtes, par exemple de quelques kilomètres., quand la suspension, dans
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laquelle les trteti3n# les plus grandes ont des dimensions un peu moindres que 3$2 <M< contient 70% de charbon et 30% d'eau, et on a constaté que cette suspension concentrée est plus stable en ce qui concerne et sédimentation,
c*êst-à-dire que le charbon met plus longtemps à se déposer que dans les suspensions utilisé*
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auparavant ce qui est très avantageux en ce sens que la suspen- sion peut être manipulée avec moins de difficulté.
Alors que la concentration du charbon broyé mis en suspen- sion dans l'eau peut varier, comme expliqué plus haut, elle reste entre les limites pour lesquelles, conformément à l'invention, elle forme une suspension qui peut être pompée, d'une manière satisfaisante et économique, dans une canalisation* Plus le pourcentage est grand de l'eau qui est pompée, moins le procédé devient économique, car l'eau constitue seulement un véhicule qui doit être enlevé d'une manière quelconque l'endroit où le charbon est utilisé pour être brûlé.
Ainsi, une suspension dans laquelle la teneur en eau est supérieure à 50% ne convient pas du point de vue économique* Par ailleurs, la teneur en Charbon de la suspension doit être suffisamment faible pour que celle-ci puisse'être pompée et manipulée d'une manière satisfai- sante.
Comme dit plus haut, une concentration de 60% de charbon broyé dans l'eau est considérée comme étant une suspension qui peut être refoulée économiquement, par pompage, sur de grandes distances, alors qu'une suspension ayant une teneur de 70% en charbon broyé, est considérée comme pouvant être refoulée, par pompage, sur de courtes distances. Ces suspensions de charbon, auxquelles on se réfère, sont formées par du charbon broyé et de l'eau, l'expression 'charbon broyé- étant bien connue et étant utilisée, depuis longtemps, dans le domaine relatif à la manipulation de charbon et de combustible.
Le charbon broyé se distingue du charbon pulvérisé en ce sens que le charbon broyé comporte des fractions relativement grandes ou grossières, le charbon broyé, par suite de l'action du broyeur.,contenant des particules dont les dimensions sont comprises entre celles de fractions grossières et celles de particules très petites con- nues sous le nom de "fines". Par contre, le chareon pulvérisé est une poudre dans laquelle tout le charbon @ été réduit en particules très petites par l'action d'un pulvérisateur.
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Bans une Installation de chauffage utilisant des foyers
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à cyclone, du charbon broyé peut btre fourni directement au foyer à cyclone et brûle" dans celui-ci et, malgré la teneur en humidité relativement ilse4o de la suspension charbon-eau, dont question plus haut, que l'on peut pomper dans une canalisation de grande longueur, cette suspension de charbon broyé peut être Introduit* directement dans le foyer à cyclone et brûlés dans celui-ci*
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L'économie de ce système n'est toutefois pas Intéressante car cette quantité d'huII1d.1t' relativement grande doit Itre évaporé* et dirigée, à travers le générateur 4# vapeur, vers la cheminée,
ce qui donne lien à une perte considérable de chaleur par laquelle
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le rendement de la chaudière, qui peut être de 8d,l± quand elle fonctionne normalement avec un charbon bitumineux contenant 9% d'humidité, est réduit à 83%. Actuellement , ceci représente
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ennron2, trs pal' tonne au-dessus du prix de base du charbon.
Conformément à l'invention, cette porte de rendement est notablement réduite en diminuant la teneur en eau de la suspen- sion ayant que le charbon broyé soit introduit dans le foyer à cyclone, la déshydratation ayant lieu mécaniquement et non par l'action de la chaleur sur la suspension, en vue d'expulser l'eau ou une partie de celle-ci. Par la déshydratation mécanique, la teneur en eau de la suspension peut être diminuée aisément et
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économiquement jusqu'à correspondre à une concentration inti- rieur* à 25%.
Alors qu'on peut adopter diverses méthodes et divers moyens pour déshydrater mécaniquement la suspension, la disposition que l'on considère actuellement comme étant préfé-
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rablop en tenant compte du prix de revient, des frais de tOfJ.ct1=-: rement, de la sûreté de et fonctionnement, de la capacité et d'autres facteurs, est celle qui consiste à utiliser une cen- trifugeuse pour matières solides dans laquelle la suspension est
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cltltl'1tuc'e pour donner une suspension déshydratée dont la teneur en eau correspond à peu près à 20%.
Sa déshydratant la suspens sion que l'on veut introduire dans le foyer à cyclone, de ma- nière qu'elle contiennent seulement 20% d'humidité, le rendement
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du générateur de vapeur devient égal à 86,2% ou plus et l'accrois- sèment des frais en compatible, par rapport à ceux pour un fonc- tionnement normal avec un charbon ayant une teneur en humidité de 9%, est de 8 frs ou moins par tonne au-dessus du prix de base du combustible aux taux actuels*
Pour l'installation montré* sur la Fig.1, un déshydrateur mécanique par effet centrifuge est utilisé et dans cette instal- lation, comme indiqué à titre d'exemple,
une suspension pompable de charbon broyé dans de l'eau est amenée par un conduit 10 qui alimente un réservoir 20 qui peut avoir les dimensions néces- saires ou comporter le nombre voulu d'unités selon les conditions de stockage à envisager pour une Installation particulière dans laquelle le charbon est brûle. La suspension est refoulée par une pompe 22 hors du réservoir et s'écoule par une vanne dis- tributrice 24 et un débitmètre 26, tel qu'un débitmètre magné- tique, et ensuite par la vanne d'arrêt 28 et le conduit 29 vers une trémie 30.
Comme décrit plus loin, cette trémie 30 reçoit également des fines floculées* Le contenu de la trémie 30 peut être fourni, par gravité ou à l'aide d'une pompe (non montrée), à une centrifugeuse désignée d'une manière générale par 32.
Cette centrifugeuse peut être analogue à celles que l'on trouve dans le commerce et comprend un élément tronconique creux 34 qui peut être entrainé à une vitesse élevée par un moteur et dont la paroi externe est en substance non perforée, à l'excep- tion de l'ouverture de décharge 38 qui se trouve à proximité de la petite base du tronc de cône et des orifices de décharge mé- nagés dans sa grande base 40 et écartés vers l'intérieur de la paroi latérale de l'élément tronconique ainsi qu'une ouverture ménagée au centre de la grande base pour recevoir la suspension provenant de la trémie 30.
Une enveloppe 43 entoure l'élément tronconique et comporte une ou plusieurs cloisons qui subdivisent l'enveloppe en deux chambres de décharge dont une commun1que avec. un conduit 44 et l'autre avec une trémie 46 et un conduit 48.
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recevoir la suspension provenant de la triait 30* Un eeveloepe 3 entoure l'élément tronconique et comporte une ou pfllEurs cloisons qai subdivisent 1'sarslopps en deux chuibres ".4IobuC' dont une communique avec un conduit 44 et l'autre ...0 une tré- mit 46 et un conduit 48.
.La suspension introduit* à l'intérieur de 1#414uent trou- conique ellaocu=le à proximité cl8 sa grande base om étant I".t#Ide pdr la fore centrifuge, Une vit d'.AJ'ob1mède,:1on ¯nulle, coopère avec l'intérieur de l'élément troncon1qu8 et 80=. ce- lui-ci tourne par rapport à la vis, celle-ci refoule le charbon depuis la grande base vers la petite base 4* cet élément où le
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charbon est déchargé par l'ouverture 38. Copae l'eau est plus
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légère que le charbon, elle reste plus près de l'axe de la contrilî
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fugouse et est évacuée par les orifices de décharc..411&14. dan.
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la grande base 40 de 1* élément.
Le charbon, qui peut encore con-
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tenir 20% ou un peu moins d'humidité, est expulsé a...80 une force considérable par l'orifice 38 et'est refoulé 7*rs le bas dans le conduit 44 par cette fera* de décharge et .'éle1t1e par gravi* bd dm# le tIt,... "o1... 4t.
De l'air réchauffé agissant comme air comburant pr1u1H, est introduit dans la conduit 44 par le conduit 51 et cet air, en mime temps que le courant de charbon broyé déshydraté m'cal11- quement., est introduit dans le foyer à cyclone 49 par l'entrée
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53 qui est or18n'" taD 1 '11--' .... roxar t; * de pr'tér-nI
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Ra forme d'une wlute.
L'introduction de 3. "air pyi)Mir< et du charbon broyé se rait àlune vitesse tutus que les particules de charbon sont projeties, v<M 10*xtirlmrp contre la paroi Ai foyer à orolont. ]e forer propreaant dit a une toim* cylindrique et son parois sont fbraëtf par des ttibes refroidis par un fluldss .ces tubes étant ternit d'ailsttss et étant protégé , du e5t<
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intérieur, par un matériau réfractaire ré,1.tant à une température
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élevés* De l'air secondaire est admis dans le foyer à cyclone par une entrée tangentielle 55 qui dirige ce courant d'air 184on-
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daire dans le même sans de rotation que le combustible et l'air admis par l'entra 53.
Le charbon broyé et brûlé dans le foyer t cyclone et la température dans c.e four sont maintenus à une valeur supérieure à la température de fusion de cendres du charbon, de sorte qu'il se forme des scories liquides qui 'attachent aux parois du foyer. Le charbon broyé,quand il est introduit dans le foyer et est projeté vers l'extérieur sur les parois cylindriques de celui-ci, est retenu par cette couche de scories fondues et$ par l'effet de frottement exerce par l'air qui passe à une vitesse élevée sur ces particules de charbon,on obtient la combustion du charbon broyé dans le cyclone.
L'effet centrifuge produit dans le cyclone oblige les scories à venir se placer sur les parois du foyer et les retient sur celles-ci, les scories s'écoulant en- suite par l'orifice 57, ménagé dans la paroi arrière du cyclone à proximité de la région inférieure de celle-ci,pour être recueil- lies sur le fond du foyer primaire 51, à revêtement réfractaire et déchargées par une ouverture menacée dans celui-ci sur un système appropria pour l'évacuation des cendres.
Les gas de sembussion méeulemt desuis le centre du evelens à travers un collier S9 qui s'étend vers l'intérieur à partir de la paroi arrière du cyclone ; cesgaz passent dans le foyer pri- maire 51 du générateur de vapeur et montent dans le foyer secon- daire 49 avant de sécouler par des passages appropries qui contiennent des surfaces échangeuses de chaleur comme celles qui se trouvent généralement dans les générateurs du vapeur.
Les foyers primaire et secondaire comportent des tubes refroidis par un fluide tels que des tubes pour la production de vapeur,qui sont placés les uns à coté des autres le long des parois du ces foyers, ces tubes étant désignés par 61 et un ma- tériau féfractaire, résistant aux températures élevées, recouvre la surface du foyer primaire.
Le générateur de vapeur, qui est montré seulement nous une forme fragmentaire sur la fig.l et est désigné d'une manière générale par 63,convient pour produire de la vapeur à la pression et à la température désirées.Cette va-
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peur peut étre fourni* à un dispositif d'utilisation ppMpyi<, toi qu'un* turbine 65, par ta conduit d'alimentation 67, le débit de la vapeur ver$ la turbin* 65 étant réglé à Il'aide d'uk dispo. l1ut approprié 6,. t'*fflu*nt,d<ebarc4 à la grande bas* de 1-*Îldmont tIOA1- que de la centrifugeuse 32, contient une quantité oOltl1d-b'able de fines, qui sont ctratn4.. par l'eau sortant d* la centritu-
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touses, ces fines pouvant correspondre à 2 à 6 de la teneuf total;
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en charbon 4e la suspension* Il est nécessaire de récupérer ce* fines par, d'abord, l'.ta salle ns peut être déchargé* ni dans ! un réservoir, ni dans uri ours cI'eau et;, ensuite, ces tinte ont une valeur calorifique important * L'effluent contenant ces fine*
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'écoula par le conduit 4$ et est loélangé à un agent de flocula- tion introduit depuis un réservoir 72 par la conduit 74 dans le conduit-48.
Cet *Sont de floculation peut Etre l'un de ceux bien
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connus qui ne trouvent sur 1< marché, 1'et'lusnt traité est fout- ni à une cuve de clarification ou de sédimentation 76 dans la. quelle ledit agent sert à floculer ou à coaguler les fines ou poussières de charbon pour former des particules plus grande qui se déposent sur le fond de la cuve 76.
L'eau claire s'écoule alors par débordement dans un récipient 78 d'ou elle est évacuée dans un lac, cours d'eau ou réservoir* Les fines floculées ou les particules de charbon, qui s'accumulent sur le fond de la cuve 76, $'écoulant par un conduit 80 vers une pompe à volume
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constant '2, telle qu'une pompe à engrenages ou à vît tant fin, pour être ramenées, par le conduit 84, dans une trémie 30 qui se trouve à l'entrée de la centrifugeuse 32.
L'effluent, ramené à la trémie 30, contient approximative-
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Ment 30± de fines floculées et bzz d'eau et est mélangd à la
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#u p iiion fournit par le ,'..rT01, 20 à la contritutoute 32. 0iA
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selleqets les fines flotuléti ce ditagrésont par r1 u iaat pat 40trttb4t$ à DOUVUU pM 3.'<f<at wii continuât à f9Mw des piftliulti uni iriadti pw Itn lAtrodusi4o par la vit drah3nda dans la oentrttugoute 32 et déchargé ! dans lt oou-
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loir incliné 44 avec le reste du gAteau de filtration sortant de la centrifugeuse.
Il est à noter que tout le gâteau de filtration, sortant de la centrifugeuse 32, est fourni directement au foyer, de sorte
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que le réglage du débit de la suspension fournie à la centr1t11.. geuse règle la quantité du charbon introduit dans le foyer. Le débitmètre magnétique 26 mesure la quantité de suspension fournie à la centrifugeuse et un facteur de fonctionnement du générateur
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de rapeur, tel que la pression, la température ou laxcharges dite mine ou règle la quantité voulue en combustible ou suspension d' une manière bien connue dans ce domaine., un dispositif 'Il, répec-
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dent la pression, étant montré à titre 111ultrattt comme ilà. ment répondant à un des facteurs susdits.
La quantité de combus- tible mesurée par le débitmètre é6, est comparée à la quantité de combustible nécessaire pour maintenir le facteur choisi de la chaudière et toute variation entre ces deux quantités est uti- lisée pour faire fonctionner la vanne 24 de manière à modifier le débit pour que celui-ci corresponde à celui demandé par le facteur de fonctionnement du générateur de vapeur.
Comme la quan- tité de l'effluent, sortant de la centrifugeuse 32, varie directe- ment avec la quantité de suspension fournit à la centrifugeuse la vitesse du moteur 86, qui entraîne la pompe 82, varie en fonction de l'ouverture de la Tanne 24 pour conserver la même proportion de l'effluent ramené pour chaque position de la vanne 24.
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Alors que le dispositif ddshydratour mécanique préféré est une centrifugeuse, comue contré sur la fig-1 et comme décrit
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plus haut, on peut également te servir d'*utras dispositif d18h1-f
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.drateure mécaniques connus, tel. que des filtrat raz vide, la Fig.3 montrant un filtre de ce genre -utilisé à la place de la contritu-1 sous# décrite ci-dessus. Le mécanisme avec filtre * vide 00.-
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prend un t4mbour 9 qui tourné l\itou do ion Ut on dunt oabrxia
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1 la vitesse voulue, par un moteur 77, A l'1nté,1eur 4!! ttabony agit uni dipftsiien produite, 4ans un conduit 79 tt un. ebu1 81, par une pompe à vide 83. Le tambour 75 est partiellement
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immergé dans un bain de suspension wontwm 4an8 UUO thmbrg 15 8118ent', avec cottte suspension pu un sondult 30* pu*-t de la trémie 30.
La paroi du tam.1Iov creux 75 eeport* petit* trous ou est constituée par un treillis à fines aa1U... Quand
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et tambour tourne dans le bain de lU.p.n..1oa., la ''''pr...1on, agit tantdans oe tambour applique la suspension contre la face ex-
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terne da calutei, ce qui entraîne la suspension hors du bain.
Quand catte partit du tambour tourne à l'air libre au- dessus du bain de suspension, la pression différentielle, pro- duit* par la dépression régnant à 1$intérieur du tambour$ oblige
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l'eau à se séparer de la suspension et à pénétrer dans le tam- bour, d'où elle est aspirée ou enlevée par le conduit 79, cette eau, comme celle qui sort de la centrifugeuse*, contenant une quantité appréciable de fines de charbon.
Quand la suspension, qui est retenue sur la surface du tambour, s'approche à nouveau du bain, des couteaux ou raclettes interviennent pour détacher
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la suspension, qui est maintenant pl1"'1811....t ...1\'" du tm- bouy pour la diriger sur la brin supérieur d'une bande transpor- teuse sans fin 89, qui se déplace d'une manière continua.
Cette bande 89 amène le charbon broyé,, partiellement séché
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ou déshydraté, à l'extl'Ú1té supérieure du conduit 44, ce char- bon *tant transporté vers le bas par ce conduit et étant introduit
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de peir avec l'air priaàire, à une vites** élevés dans le foyer cY7.oat.
L'eau, sortant du filtre à vide, est recueillie dams un puits 87 d'où elle est transférée, par le conduit 48a, à la cuve de sédimentation 76 en mine temps qu'un *Cent de floculation qui est ajouté à cette au pendant qu'elle passe dans le Conduit
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46a de la manière décrit* plus haut., Les flocons de dharbdn8, sortant de la cuve de sédimentation 76, sont ramenda par le con- duit 84 à la trémie 30 de la manière expliqué* à 3'aide de la Fig.
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Pour l'installation, établie selon l'intention, charnu
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foyer à cyclone comporte son déshydrateur mécanique séparé1, et
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l'alimentation en charbon du foyer est réglée en modifiant le débit de la suspension fournie à ce déshydrateur. L'ensemble formé par le foyer à cyclone et le mécanisme déahydrateur consti- tue ce qu'on peut appeler un ensemble ou système unitaire. Pour le mode de réalisation préféré de l'invention, montré sur la Fig.l, et pour la variante de la Fig.3, on a prévu un flocula- teur pour l'effluent d'un seul déshydrateur mécanique.
On désire toutefois, en général,que le générateur de vapeur comporte
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plue qu'un seul ensemble foyer 8 cyclone-déshfdrateur mécanique et dans ce cas un peul floculateur peut être utilise pour des- servir la totalité ou tout au moins plusieurs de ces ensembles unitaires, les effluents de plusieurs déshydrateurs mécaniques
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étant amenés à un seul floculateur. Une 3nstaUatlon,compre- nant plusieurs ensembles foyer à cyclone-déshydrateur mécanique, est montrée schématiquement sur la fig.2. Pour cette installa- tion, une suspension de charbon broyé dans de l'eau est fournie
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au :r4..".,,,u,:II." C1 par une ama3.:UaUon ou pipeline zoé.
On conduit de dérivation 12 peut être prévu pour diriger la suspension en excès vers un réservoir de stockage ou vers une installa- tion de chauffage dans laquelle la suspension peut être séchée par un traitement de séchage par évaporation brusque et est ensuite stockée à l'état de charbon broyé. La suspension est refoulée, par la pompe 22 et le conduit 88, dans un conduit distributeur 90. Les différents ensembles unitaires reçoivent chacun la proportion desuspension voulue par une dérivation individuelle branchée sur le conduit 90 et munie d'une vanne de réglage 24a, 24b, 24c ou 24d . Chaque vanne règle le débit fourni à la centrifugeuse correspondante en concordance avec le tacteur de fonctionnement du générateur de vapeur correspondant, comme décrit plus haut.
Ces vmnes peuvent être constituées de manière à pouvoir être actionnées simultanément sousla com- mande d'un seul groupe de signaux ou peuvent être agencées de manière à être actionnées individuellement par un signal d'erreur
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fourni par la facteur de tonct1onn¯ct du générateur de vapeur correspondant.
Si les vannes sont Mitonna individuellement, chaque
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'8111'1.1 provenant du débitai tre est corrigé individuellement par sa vanne de commande respective qui est réglée par le signal d'erreur qui indiqua une variation du facteur de fonctionnement du générateur par rapport au facteur désiré, alors que et ces
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vannes sont toutes actionnées oîmltanim4ate la nomme des si ghaux de débit Individuels est comparée au signal d'erreur. Le
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débitmètre n'est pas montré sur la tlg,3 mais doit Itr.
placé,, comme montré sur la fig.1, entre chaque vanne de réglage et la centrifugeuse correspondant*. Chaque centrifugeuse 32a, 32b,
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2o et' 32d alimente le foyer à cyclone correspondant 49a,, 49b 49c et, 49d de la "1èr. décrit* plus haut et montré* sur la t3.d.3.. Pour qu'un* charge constante agisse sur les différentes vannes z, 2b , à et 24dl une suspension on excès est tour- ni* depuis le conduit distributeur 90 par un conduit 92 à un réservoir 94 établi à un niveau déterminé, par exemple 1 six
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m8tres¯;u-dassus de ces tannes pour faire agir ainsi sur celions ci une'-charge statique.
La suspension en excès est ramené* par
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14 conduit 26 au réservoir 20 à l'aide d'un pompe 98 qui peut $tre commandé* d'une manière appropriée quelconque pour maint* nir le niveau voulu dans le réservoir z* Les ettluents des dî- verges centrifugeuses sont dirigée$ par les conduits 48 48b, 48c et -4ddr un conduit collecteur 100 et sont amenés par c.....
'J11iëL une cuve de floculation et de clarification 76. Un agent de floculation peut ttra ajouté de toute manière appropriée, non mmtrie sur la tig.2# en étant introduit pu #xetnpX* dans la canalisation entre le conduit collecteur 100 et la ouve 76.
Les fines floculées sont ramené.., par le conduit 84, au réser- voir 20 pour la suspension.
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6ay la fig.2 les fines floculées, au lieu dettre dirigées vers les centrifugeuses individuelles, sont ramendes dans le
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réservoir 20 pour la suspension dans lequel elles sont mélangé ! à cette suspension admise, de sorte que la pompe 22 de l'Installa- tion, montrée sur la Fig.2, n'a pas un effet direct sur l'ali- mentation de la centrifugeuse et peut, si on le désire, être commandée par n'importe quel facteur de fonctionnement, par exemple par le niveau du liquide dans la cuve 76 sans dépendre de la position des différentes vannes 24.
Il résulte de ce qui précède que l'invention a pour objet un procédé et une installation pour lesquels une suspen- sion pompable de charbon broyé dans de l'eau est utilisée comme source de combustible pour une installation comprenant un ou plusieurs foyers à cyclone. Avec le procédé et l'installation faisant l'objet de l'invention, on obtient un rendement nota- blement meilleur que dans le cas où la suspension est intro- duite directement dans le cycle. De plus, le procédé et le fonctionnement de l'installation sont plus économiques et sûrs*
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Improvement provided. to processes * and installations for
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un1pu1er and burn some coal.
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The information relates, in general, to the handling and combustion of coal; and it concerned, more particularly, a process and an installation for which a suspension of coal circulating in a pipe (pipeline) and utilities such as douro * of heat is used,
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more particularly for supplying steam generators. do hearths at 01.1on ..
One goal of the Intent is 4 '\\ tW .., andtioao 4nt a suspension of charcoal circulating in. a pipe in a heating installation with cyclone hearths * Another object of the invention is to achieve a process
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and an improved installation for handling and burning as fuel a slurry of coal circulating in a pipeline, this slurry being dehydrated and then burned in a cyclone hearth.
The object of the invention is, with a view to the production of heat, a method of handling and combustion of coal or a similar fuel which is suitable for being transported by means of a pipe (pipeline) in the form one of them *. coal-water supply, which process comprises pumping a slurry of crushed coal and water through a pipeline, mechanically removing a sufficient quantity of water from said slurry so as to obtain a coal feed containing less 25% water, and to supply, in a continuous and direct manner, the partially dehydrated coal to a cyclone hearth in which this coal is burned.
The subject of the invention is also an installation for handling and burning coal, with a view to producing heat, this installation comprising a mechanical dehydrating device suitable for receiving said suspension of coal and for reducing the water content of this suspension. so that it is less than 25%, means for adjusting the flow rate of the suspension supplied to said device and means for directly bringing all of the dehydrated coal, delivered by this device, to a hearth in which this capon is burned .
The accompanying drawings show, by way of example, an embodiment of the invention * Fig.1 shows, in schematic elevation, a plant, established according to a preferred embodiment of the invention for handling and preparing a suspension of coal and to burn this coal in a cyclone hearth,
Fig.2 schematically shows an installation comprising several cyclone hearths each of which has its own device for treating the suspension.
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The ni * 3 is a * variant of a part of the rii-1 installation for which #in a disbydratmr device with a vacuum filter is used instead of the rit.l eentrifuge * To bring coal from a source to a handy which is remote and or and coal is used, by exttb. - pl @ from a mine to a Steam Matrix Plant, it has been found that coal can be transported long distances when a suspension of crushed coal is formed in water and when this suspension is pumped into a pipeline or pipeline. The consistency of the suspension depends on several
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factors.
It is, however, advantageous that the slurry contains as little water percentage as practically possible from the point of view of pumping and handling. A suspension
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containing 50% charcoal and 50% water, the charcoal being royalty - # so that its largest particles are about 6 # 9 w, little * ttjfe Pompée d'mae zabre # * - tiefeiaente by grinding the coal in such a way that the dimensions of its particles are a little smaller, a slurry holding 60% coal and 40% water can be pumped out. in a satisfactory manner,
and this is usually the limit of the concentration of coal in a water slurry, which can pull pumped economically through a pipeline over long distances.
Relatively recent studies have shown that even more concentrated coal-water suspensions can be pumped through relatively thick pipelines, for example a few kilometers long., When the suspension, in
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which the largest trteti3n # have dimensions a little less than 3 $ 2 <M <contains 70% charcoal and 30% water, and this suspension concentrate has been found to be more stable with regard to and sedimentation,
that is to say that the charcoal takes longer to settle than in the suspensions used *
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previously this is very advantageous in that the suspension can be handled with less difficulty.
While the concentration of the crushed coal suspended in water may vary, as explained above, it remains within the limits for which, according to the invention, it forms a suspension which can be pumped, of satisfactorily and economically, in a pipeline * The greater the percentage of the water that is pumped, the less economical the process becomes, since the water is only a vehicle which must be removed in some way from the place where the coal is used to be burnt.
Thus, a slurry in which the water content is greater than 50% is not economically suitable. Furthermore, the carbon content of the slurry must be low enough for it to be able to be pumped and handled properly. 'in a satisfying way.
As said above, a concentration of 60% of crushed coal in water is considered to be a slurry which can be economically driven, by pumping, over great distances, while a slurry with a content of 70% coal crushed, is considered to be able to be driven back, by pumping, over short distances. These coal suspensions, to which reference is made, are formed by crushed coal and water, the expression "crushed coal" being well known and having been used for a long time in the field relating to the handling of coal and of water. combustible.
Ground coal is distinguished from pulverized coal in that the crushed coal has relatively large or coarse fractions, the crushed coal, as a result of the action of the crusher., Containing particles whose dimensions are between those of coarse fractions and those of very small particles known as "fines". In contrast, powdered chareon is a powder in which all of the charcoal has been reduced to very small particles by the action of a sprayer.
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In a Heating installation using fireplaces
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cyclone, crushed coal can be supplied directly to the cyclone hearth and burn "therein and, despite the relatively low moisture content of the coal-water slurry, discussed above, can be pumped into a long pipe, this slurry of crushed coal can be Introduced * directly into the cyclone hearth and burned in it *
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The economy of this system is not however of interest because this relatively large quantity of oil must be evaporated * and directed, through the 4 # steam generator, towards the chimney,
which gives link to a considerable loss of heat by which
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the efficiency of the boiler, which can be 8d, l ± when it operates normally with bituminous coal containing 9% moisture, is reduced to 83%. Currently, this represents
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ennron2, very pale 'tonne above the base price of coal.
In accordance with the invention, this yield gate is significantly reduced by reducing the water content of the slurry having the crushed carbon introduced into the cyclone hearth, the dehydration taking place mechanically and not by the action of the heat on the slurry, in order to expel water or part of it. By mechanical dehydration, the water content of the suspension can be easily reduced and
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economically until it corresponds to an interior concentration * of 25%.
While various methods and means can be adopted for mechanically dehydrating the slurry, the arrangement which is presently considered to be preferred -
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rablop taking into account the cost price, the costs of tOfJ.ct1 = -: rement, operational safety, capacity and other factors, is that which consists in using a centrifuge for solids in which suspension is
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Cltltl'1tuc'e to give a dehydrated suspension with a water content of approximately 20%.
Sa dehydrating the suspension that we want to introduce into the cyclone hearth, so that it contains only 20% humidity, the yield
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of the steam generator becomes 86.2% or more and the cost increase in compatible, compared to those for normal operation with coal having a moisture content of 9%, is 8 frs or less per tonne above the base price of fuel at current rates *
For the installation shown * in Fig. 1, a mechanical centrifugal dehydrator is used and in this installation, as shown by way of example,
a pumpable slurry of crushed coal in water is fed through a conduit 10 which supplies a reservoir 20 which may have the necessary dimensions or comprise the desired number of units depending on the storage conditions to be considered for a particular installation in which coal is burned. The suspension is discharged by a pump 22 out of the reservoir and flows through a distribution valve 24 and a flowmeter 26, such as a magnetic flowmeter, and then through the stop valve 28 and the conduit 29 towards a hopper 30.
As described below, this hopper 30 also receives flocculated fines. The contents of the hopper 30 can be supplied, by gravity or by means of a pump (not shown), to a centrifuge generally referred to as 32.
This centrifuge may be similar to those found on the market and comprises a hollow frustoconical element 34 which can be driven at high speed by a motor and the outer wall of which is substantially unperforated, with the exception of of the discharge opening 38 which is located near the small base of the truncated cone and of the discharge openings formed in its large base 40 and spaced inwardly from the side wall of the frustoconical element as well as 'an opening in the center of the large base to receive the suspension from the hopper 30.
An envelope 43 surrounds the frustoconical element and comprises one or more partitions which subdivide the envelope into two discharge chambers, one of which is in common with. one duct 44 and the other with a hopper 46 and a duct 48.
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receive the suspension from the triait 30 * An eeveloepe 3 surrounds the frustoconical element and has one or more partitions qai subdivide 1'sarslopps into two ".4IobuC 'chuibres, one of which communicates with a duct 44 and the other ... 0 a tremit 46 and a conduit 48.
.The suspension introduces * inside 1 # 414 ellaocu = le near its large base ellaocu = its large base om being I ".t # Ide pdr the centrifugal drill, A life of.AJ'ob1med,: 1on ¯ zero, cooperates with the interior of the element troncon1qu8 and 80 =. the latter rotates with respect to the screw, the latter pushes the carbon back from the large base to the small base 4 * this element where the
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coal is discharged through opening 38. Copae water is more
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light than charcoal, it remains closer to the axis of the contrilî
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fugouse and is evacuated through the discharge openings ... 411 & 14. dan.
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the large base 40 of 1 * element.
Coal, which may still con-
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holding 20% or a little less moisture, is expelled at ... 80 a considerable force through port 38 and is forced 7 * rs down into duct 44 by this discharge and ele1t1e by gravi * bd dm # le tIt, ... "o1 ... 4t.
Heated air, acting as the combustion air pr1u1H, is introduced into the duct 44 through the duct 51 and this air, at the same time as the stream of dehydrated crushed coal, is introduced into the cyclone hearth 49. by the entrance
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53 which is or18n '"taD 1 '11 -' .... roxar t; * de pr'tér-nI
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Ra form of a wlute.
The introduction of 3. "air pyi) Mir <and crushed coal would occur at a rate as long as the coal particles are thrown, v <M 10 * xtirlmrp against the wall Ai hearth at orolont.] E drill proper said at a Cylindrical toim * and its walls are fbraëtf by ttibes cooled by a fluldss. these tubes being tarnished with ailstts and being protected, from the e5t <
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interior, by a refractory material refractory, 1.tant at a temperature
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high * Secondary air is admitted into the cyclone hearth through a tangential inlet 55 which directs this 184on- air stream.
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dair in the same without rotation as the fuel and the air admitted by the entry 53.
The coal crushed and burnt in the cyclone hearth and the temperature in this furnace are maintained above the ash melting temperature of the coal, so that liquid slag forms which attaches to the walls of the hearth. The crushed coal, when it is introduced into the hearth and is projected outwards on the cylindrical walls of the latter, is retained by this layer of molten slag and by the effect of friction exerted by the passing air. at a high speed over these coal particles, the crushed coal is burnt in the cyclone.
The centrifugal effect produced in the cyclone forces the slag to be placed on the walls of the furnace and retains them thereon, the slag then flowing through the orifice 57, made in the rear wall of the cyclone at proximity to the lower region thereof, to be collected from the bottom of the refractory lined primary hearth 51 and discharged through a threatened opening therein to a suitable system for ash removal.
The sembussion gases flow out from the center of the evelens through an S9 collar which extends inward from the rear wall of the cyclone; these gases pass into the primary hearth 51 of the steam generator and rise in the secondary hearth 49 before flowing through suitable passages which contain heat exchanging surfaces such as those generally found in steam generators.
The primary and secondary hearths comprise tubes cooled by a fluid, such as tubes for the production of steam, which are placed side by side along the walls of these hearths, these tubes being designated by 61 and a material. Fefractory, resistant to high temperatures, covers the surface of the primary hearth.
The steam generator, which is shown only in fragmentary form in fig. 1 and is generally designated 63, is suitable for producing steam at the desired pressure and temperature.
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fear can be supplied * to a ppMpyi <user device, you as a * turbine 65, through your supply duct 67, the flow of steam to the turbine * 65 being regulated using uk available l1ut appropriate 6 ,. t '* fflu * nt, d <ebarc4 at the large bottom * of 1- * Îldmont tIOA1- that of the centrifuge 32, contains an oOltl1d-b'able amount of fines, which are ctratn4 .. by the water exiting from * the centritu-
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all, these fines being able to correspond to 2 to 6 of the total teneuf;
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in 4th carbon the suspension * It is necessary to recover this * fines by, first, the. your room ns can be unloaded * neither in! a reservoir, neither in uri bear cI'eau and ;, then, these tints have a significant calorific value * The effluent containing these fine *
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It flows through line 4 $ and is mixed with a flocculating agent introduced from reservoir 72 through line 74 into line 48.
This * are flocculation can be one of those good
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known which cannot be found on the market, the treated substance is sent to a clarification or sedimentation tank 76 in the. which said agent serves to flocculate or coagulate the fines or coal dust to form larger particles which settle on the bottom of the tank 76.
The clear water then flows by overflow into a container 78 from where it is discharged into a lake, stream or reservoir * The flocculated fines or particles of carbon, which accumulate on the bottom of the tank 76, $ 'flowing through a pipe 80 to a volume pump
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constant '2, such as a gear or fine screw pump, to be returned, through line 84, to a hopper 30 which is located at the inlet of the centrifuge 32.
The effluent, returned to hopper 30, contains approximately-
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Ment 30 ± of fine floccules and bzz of water and is mixed with the
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#u p iiion provided by the, '.. rT01, 20 to the contritutoute 32. 0iA
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selleqets the fines flotuléti this ditagrésont by r1 u iaat pat 40trttb4t $ to DOUVUU pM 3. in where-
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slanted dormer 44 with the rest of the filter cake coming out of the centrifuge.
It should be noted that all the filter cake, leaving the centrifuge 32, is supplied directly to the hearth, so
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that the adjustment of the flow rate of the suspension supplied to the centr1t11 .. geuse regulates the quantity of charcoal introduced into the hearth. Magnetic flowmeter 26 measures the amount of slurry supplied to the centrifuge and a generator operating factor
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rapeur, such as the pressure, the temperature or the loads called mine or regulates the desired quantity of fuel or suspension in a manner well known in the art., a device 'II, repec.
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tooth pressure, being shown as 111ultrattt as ilà. ment responding to one of the above factors.
The quantity of fuel measured by the flowmeter é6, is compared with the quantity of fuel necessary to maintain the selected factor of the boiler and any variation between these two quantities is used to operate the valve 24 so as to modify the flow rate so that this corresponds to that required by the operating factor of the steam generator.
As the amount of the effluent leaving the centrifuge 32 varies directly with the amount of slurry supplied to the centrifuge the speed of the motor 86, which drives the pump 82, varies with the opening of the centrifuge. Tanne 24 to keep the same proportion of the returned effluent for each position of valve 24.
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While the preferred mechanical hydrator is a centrifuge, as shown in Fig-1 and as described
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above, you can also use * utras device d18h1-f
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known mechanical drateure, such. as empty filtrate, Fig.3 showing such a filter - used in place of the contritu-1 under # described above. The mechanism with filter * empty 00.-
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takes a drum 9 which turned the itou do ion Ut on dunt oabrxia
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1 the desired speed, by a motor 77, 1nté, 1eur 4 !! ttabony acts uni dipftsiien produced, 4ans un conduit 79 tt un. ebu1 81, by a vacuum pump 83. The drum 75 is partially
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immersed in a suspension bath wontwm 4an8 UUO thmbrg 15 8118ent ', with side suspension pu a 30 * pu * -t probe from hopper 30.
The wall of the hollow tam.1Iov 75 eeport * small * holes or is formed by a fine mesh aa1U ... When
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and drum rotates in the bath of the U.p.n..1oa., the '' '' pr ... 1on, acts as long as the drum applies the suspension against the ex- face
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dull da calutei, resulting in suspension out of the bath.
When the drum starts to spin in the open air above the suspension bath, the differential pressure, produced * by the depression inside the drum $ forces
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the water to separate from the suspension and to enter the drum, from which it is sucked or removed through line 79, this water, like that which comes out of the centrifuge *, containing an appreciable quantity of fines of coal.
When the suspension, which is retained on the surface of the drum, approaches the bath again, knives or scrapers intervene to detach
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the suspension, which is now pl1 "'1811 .... t ... 1 \'" of the tm- bouy to direct it on the upper strand of an endless conveyor belt 89, which moves from one end to the other. way continued.
This band 89 brings the crushed, partially dried coal
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or dehydrated, at the upper extl'Ú1té of the duct 44, this carbon * being transported downwards by this duct and being introduced
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to pee with prayerful air, at a high speed ** in the cY7.oat home.
The water, leaving the vacuum filter, is collected in a well 87 from where it is transferred, through the line 48a, to the sedimentation tank 76 at the same time as one cent of flocculation which is added to this at while she passes in the Conduit
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46a in the manner described above. The flakes of dharbdn8, exiting the settling tank 76, are carried through the line 84 to the hopper 30 in the manner explained * with the aid of FIG.
1
For installation, set according to intention, fleshy
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cyclone fireplace has its separate mechanical dehydrator1, and
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the supply of charcoal to the furnace is regulated by modifying the flow rate of the suspension supplied to this dehydrator. The assembly formed by the cyclone hearth and the deahydrator mechanism constitutes what can be called a unitary assembly or system. For the preferred embodiment of the invention, shown in Fig. 1, and for the variant of Fig. 3, a flocculator is provided for the effluent from a single mechanical dehydrator.
In general, however, it is desired that the steam generator comprises
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more than a single hearth 8 cyclone-mechanical dehydrator assembly and in this case a small flocculator can be used to serve all or at least several of these unit assemblies, the effluents of several mechanical dehydrators.
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being fed to a single flocculator. A 3nstaUatlon, comprising several hearth cyclone-mechanical dehydrator assemblies, is shown schematically in fig.2. For this installation, a slurry of crushed coal in water is supplied.
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au: r4 .. ". ,,, u,: II." C1 by an ama3.:UaUon or zoe pipeline.
A bypass duct 12 can be provided to direct the excess slurry to a storage tank or to a heating installation where the slurry can be dried by a sudden evaporative drying treatment and is then stored as it is. of crushed coal. The suspension is discharged, by the pump 22 and the pipe 88, in a distributor pipe 90. The different unit assemblies each receive the desired proportion of suspension by an individual bypass connected to the pipe 90 and provided with an adjustment valve 24a, 24b , 24c or 24d. Each valve adjusts the flow rate supplied to the corresponding centrifuge in accordance with the operating switch of the corresponding steam generator, as described above.
These valves can be constructed so that they can be actuated simultaneously under the control of a single group of signals or can be arranged so that they can be actuated individually by an error signal.
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provided by the tonct1onn¯ct factor of the corresponding steam generator.
If the valves are individually mitonna, each
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'8111'1.1 coming from the flowmeter is corrected individually by its respective control valve which is regulated by the error signal which indicated a variation of the generator operating factor from the desired factor, whereas and these
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valves are all actuated where the name of the individual flow rates is compared to the error signal. The
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flowmeter is not shown on tlg, 3 but must Itr.
placed ,, as shown in fig.1, between each adjustment valve and the corresponding centrifuge *. Each centrifuge 32a, 32b,
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2o and '32d feeds the corresponding cyclone hearth 49a ,, 49b 49c and, 49d of the "1st. Described * above and shown * on t3.d.3 .. So that a * constant load acts on the different valves z, 2b, à and 24dl an excess suspension is turned * from the distributor pipe 90 through a pipe 92 to a reservoir 94 established at a determined level, for example 1 six
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m8tres¯; u-dassus of these tannes to make thus act on these ci a'-static charge.
The excess suspension is reduced * by
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14 leads 26 to reservoir 20 by means of a pump 98 which can be controlled in any suitable way to maintain the desired level in reservoir z * The andtluents of the centrifuge drains are directed by the conduits 48 48b, 48c and -4ddr a collector conduit 100 and are brought by c .....
'J11iëL a flocculation and clarification tank 76. A flocculation agent can be added in any suitable manner, not measured on tig.2 # by being introduced pu # xetnpX * in the pipe between the collecting duct 100 and the opening 76 .
The flocculated fines are returned .., through line 84, to reservoir 20 for the suspension.
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6ay in fig. 2 the flocculated fines, instead of being directed to the individual centrifuges, are ramendes into the
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tank 20 for the suspension in which they are mixed! to this permissible suspension, so that the pump 22 of the Plant, shown in Fig. 2, has no direct effect on the supply to the centrifuge and can, if desired, be controlled by any operating factor, for example by the level of the liquid in the tank 76 without depending on the position of the various valves 24.
It follows from the foregoing that the subject of the invention is a method and an installation for which a pumpable suspension of crushed coal in water is used as a fuel source for an installation comprising one or more cyclone hearths. With the process and the installation forming the subject of the invention, a significantly better yield is obtained than in the case where the suspension is introduced directly into the cycle. In addition, the process and operation of the installation are more economical and safe *