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FOUR TUb'ifUIR3 ROTATIF A PLUSIEURS ETAGES.
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La présente invention se rapporte d'une façon géné- rale à un four tubulaire rotatif horizontal ou légèrement incli- né avec alimentation en continu à l'une des extrémités et évacua- tion des matières traitées et des gaz de combustion à l'autre extrémité. Elle concerne plus particulièrement un four tubulaire rotatif 4 plusieurs étages pour la combustion des ordures, déchets, etc. avec, en plusieurs points, amenée réglable de l'air nécessai- re à la combustion.
Il est connu d'utiliser, pour la combustion des dé- chets, dea fours à foyers à grille. Ces foyers ne sont toutefois 'pas utilisables pour les matières se liquéfiant à température éle- vée et qui peuvent en outre être agressives; ces matières ooulant à travers les barreaux de la grille peuvent colmater les orifices d'admission d'air ménagés dans l'enveloppe du four et rendre la grille inutilisable après une durée de service relativement courte.
C'est pourquoi on emploie le plus souvent pour ces matières liqué- fiables des fours tubulaires rotatifs, en.amont desquels on a mon- té, le cas échéant, une grille fixe de faible longueur à travers laquelle on fait passer, à l'état encore solide, les matières à traiter.
L'intensité des réactions thermiques qui se déroulent lors dea processus de combustion dépend d'un approvisionnement suf- fisant en air ou en oxygène à chaque point du four de combustion. ' Un dosage exact de l'air de combustion et une turbulence aussi éle- vée que possible de l'air introduit, dans-chaque section de la chambre de combustion et pour chaque phase de réaction des matiè- res à brûler, est ainsi d'une importanoe essentielle pour utiliser
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pleinement le. capacité du four.
D'une façon générale, on cherche, pour les fours de combustion fonctionnant avec un excès d'ir, - contrairement à ce que l'on effectue pour les fours dits de gazéi- fication - à faire arriver régulièrement l'air avec un bon effet de melange avec les-gaz combustibles, sur toute la zone de combus- tion. Cela ne peut toutefois être pleinement réalisé, dans tous les cas. Les types de fours tubulaires rotatifs connus jusqu'ici présentent l'inconvénient que toute la quantité d'air de combus- tion nécessaire doit être-introduite à la gueule du,four.
Même en imprimant à l'air de combustion un fort mouvement hélicoïdal au moment de son introduction et en prena-.t d'autres mesures pour augmenter la turbulence de la combustion, on ne peut éviter qu'il se forme des "mèches" sur la longueur relativement grande du four tubulaire rotatif, redevables, au moins par endroits, d'une com- bustion incomplète. Même par amenée d'un important excès d'air à l'extrémité d'alimentation, on ne peut éviter, par suite de cette formation de "mèches", un manque d'air en certains points du four.
Par ailleurs, une amenée de fortes quantités d'air retarde l'al- lumage de la matière à brûler lors de la mise en service du four, en particulier lorsque l'air ne peut être suffisamment préchauffé.
On a donc cherche à repartir l'air, dana un four tu- bulaire rotatif, sur toute la surface de combustion, de façon à éviter dans une large mesure un manque d'air local. On atteint ce but conformément à la présente invention, en utilisant un four tubulaire rotatif, divisé, perpendiculairement à l'axe, en plu- sieurs sections, et en faisant arriver séparément, entre les éta- ges ainsi formée, la quantité d'air nécessaire pour les différen- tes chambres de combustion.
Le principe de la présente invention réside notamment dans le fait que le tube rotatif est composé de plusieurs otages montés en uérie, de diamètres différents, les ex- trémités n'emboîtant les unes daim les autres avec formation de
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tentes annulaires pour une amenée échelonnée d'air, et que sur- tout les étages de petit diamètre sont entourée d'une enveloppe fixe comportant un nombre de compartiments correspondant à celui -des étages, à travers lesquels les quantités d'air nécessaires à la combustion peuvent être introduites séparément.
Suivant une autre caractéristique de la présente in- vention, les fentes annulaires formées entre les différents éta- ges sont limitées, au moins du côté faisant face à la chambre de combustion, par des surfaces coniques. Ces surfaces forment, avec l'axe du four le long de la circonférence de la fente de préfé- rence dès angles différents. On obtient ainsi, sans frais supplé- mentaires, un fort mouvement hélicoïdal, augmentant la turbulence dans la chambre de combustion.
A titre indicatif mais nullement limitatif, on a re- présenté ausdessin, annexézun exemple de réalisation du four rota- tif tubulaire amélioré, conforme à la présente invention.
Le four tubulaire rotatif 1 comprend trois étages tubulaires A, B et C de diamètres différents, pourvus à l'intérieur de revêtements réfractaires, Les diamètres vont croissant d'un étage à l'autre dans le sens de l'avance de la matière à traiter.
Les matières à transformer ou à brûler sont introduites à l'extré- mité de l'étage A, qui présente le plus petit diamètre, par l'in- termédiaire d'une tête d'alimentation, d'une rigole ou d'un autre moyen approprié. L'air nécessaire pour la combustion dans la pre- mière section du tour correspondant à l'étage A, est insufflé à coté de la matière de départ introduite obliquement ou axialement.
Pour. produire un mouvement hélicoïdal provoquant la turbulence dé- airée ae l'air avec les gaz de combustion dans la première section du four, on a prévu, -'- l'entrée de l'étage A, un système d'aubes directrices 3. Le diamètre de l'étage tubulaire B est plus grand
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que celui de l'étage A,la différence devant être suffisante pour que l'étage B, compte tenu de l'épaisseur du revêtement réfractai- re 4, puisse glisser sur l'extrémité de' l'étage! avec formation d'une fente d'admission d'air 5. De façon analogue, l'extrémité côté gauche de l'étage tubulaire 0 s'emboîte, avec formation de la fente d'admission d'air 5', sur l'étage B.
Les étages B et.Ç, de plus grands diamètres que l'étage A, sont de préférence gale- ment plus longs que'l'étage A où s'effectue l'alimentation. Grâce à la possibilité de'faire varier dans certaines limites la cons- truction à gradins des étages A, B et 0 au point de vue diamètre et longueur, on peut régler, selon les buts à atteindre, la vitesse et le temps de séjour de la matière à traiter dans le four tubu- laire rotatif à plusieurs étagea.
Du côté de sortie faieant face à la chambre de com- bustion, les fentes annulairen 5 et 5'.pour l'introduction de l'air sont inclinées par rapport à l'axe du tube de façon que le cousant d'air entrant dans la chambre rie combustion correspondante forme un angle aigu avec l'axe du tube. Pour former ces fentes soudées 5 et 5', on utilise-aux extrémités du revêtement 4, à l'intérieur des étages A, B et C, des briques profilées 6 et 7 à surfaces en- tièrement ou en partie coniques, délimitant les fentes d'admission d'air.
Pour obtenir en même temps un effet de mélange inten- aif de l'air introduit par les fentes 5 et 5' et des fluides gazeux éventuellement encore utilisés, avec les gaz formés dans la cham- bre de combustion, les directions imprimées au courant d'air par les surfaces coniques des briques 6, 6' et 7, 7' peuvent également , être différentes sur le pourtour d'une fente annulaire 5 5'. La figure 2 montre une forme de réalisation suivant laquelle on a prévu l'angle a1 pour une moitié du pourtour de la fente annulaire
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et, avec formation d'une petite zone de transition brusque, l'an- ' gle a1, un peu plus grand, pour l'autre moitié.
On obtient égale- ment un mouvement hélicoïdal intensif, améliorant l'effet de mé- lange dans les fours tubulaires rotatifs, par des angles a1 à a2 ne se modifiant pas brusquement, mais graduellement sur le poutour de la fente annulaire. Les angles a1, a2 différents seront, de préférence, dans deux sections du four sucsessivers, décalés de 180 C ou bien les directions du mouvement hélicoïdal résultant des po- sitions d'angles se modifiant constamment, 'sont de sens contraire.
On peut éviter dans une large mesure un encrassement ou un colma- tage des fentes 5 et 5' en avançant l'extrémité des briques 7 et 7' de la section de plus petit diamètre par rapport à la pointe des briques 6 et 6' de la section de plus grand diamètre (cf.fig.2).
Pour permettre une introduction séparée de l'air ou d'autres agents gazeux nécessaires à la combustion, dans la sec- %ion' A, à travers les aubes directrices 3 Imprimant un mouvement hélicoïdal, et dans les sections B et C, à travers les fentes an- nulairea 5 et 5', on a entouré les étages tubulaires A et 3 d'une enveloppe 8 fermée également à 1'extrémité d'alimentation du four.
Le :diamètre de cette enveloppe correspond à peu près à celui de l'étage C. L'espace annulaire compris entre l'enveloppe 8 et les étages tubulaires A + B est subdivisé, à peu près perpendiculaire- ment à l'axe, par les cloisons 9 et 9' de sorte qu'il se forme les chambres annulaires 10a, 10b et 10c. Le bord intérieur de chaque cloison est pria dans une rainure formée par exemple par deux an- neaux très rapprochés, soudés sur les étages tubulaires, l'étan- ohéité entre les cloisons fixes 9 et 9' et les étages A et 3 étant ainsi assurée. On peut naturellement aussi, employer une autre gar- niture à labyrinthe appropriée. Ùn système d'obturation analogue doit être prévu entre l'axtrémité de l'enveloppe 8 se trouvant du cotedroit et l'étage C.
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Pour chaque ohambre annulaire on a prévu au moin une tubulaire d'amenée 11a, 11b et 11c. Des organes de réglage son+ montés dans. les conduites débouchant dans ces tubulures 11a, 11b, 11, qui permettent de régler séparément la quantité d'air ou des autres fluides gazeux ou sous forme de vapeur, approvisionnant la chambre de combustion de chacun des étages tubulaires A, B ou C. La chaleur diffusée, à travers les étages tubulaires A et B est, en grande partie, absorbée par les fluides gazeux ou sous forme de vapeurs qui traversent les chambres annulaires 10a, 10b et,100 et est évacuée avec eux. Les surfaces latérales du four tubulaire' rotatif à plusieurs étages, dans les zones des chambres annulaires
10a, 10b et 10c, sont ainsi refroidies sans frais supplémentaires.
Pour assurer aux fentes 5 et 5' une obturation suffisante contre une fuite des gaz de combustion qui se forment à l'intérieur du four pendant la marche, on introduira les gaz ou les vapeurs né- cessaires à la combustion sous une légère pression dans les cham- bres annulaires 10a, 10b et 10c.
Les différents otages A, B et Ç du four rotatif tu- bulaire peuvent, pour simplifier la commande, être reliés entre eux sans jeu. Il est toutefois également possible de les monter ' de façon indépendante les uns des autres et de les commander sépa- rément ou par groupes. Les surfaces latérales des étages tubulai- res sont, à cet effet, munies de manière connue d'anneaux de rou- lement 12.
Lorsque les étages A,B. et C sont commandée indépendant- ; ment les uns des autres, ils peuvent, séparément ou par groupes, également être entraînés à des vitesses angulaires différentes, ou le cas échéant, en sena contraire les uns par rapport aux autres, Ils forment ainsi des sections de four fonctionnant indépendamment les unes des autres, sauf que les matières à traiter doivent passer à travers l'ensemble'des étagea tubulaires.
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Le four rotatif tubulaire décrit ci-dessus sert en premier lieu à la combustion des déchets en combinaison avec les installations pour l'utilisation des ordures; il convient toute- fois également comme four de réaction pour effectuer des transfor- mations de matières solides ou en partie liquides avec des gaz ou des vapeurs.
REVENDICATIONS
1.- Pour tubulaire rotatif à plusieurs étages pour la réaction de substances solides dans les conditions normales, no-' tamment pour la 'combustion de déchets, ce procédé étant oaraoté- riel en ce que le tube rotatif se compose de plusieurs étages mon- tés en séria, de diamètres différents, dont les extrémités s'em- boitent les unes sur les autres aveo formation de fentes annulai- res pour une amenée échelonnée d'air, les étages de plus petits diamètres étant de préférence entourés d'une enveloppe fixe oompre- nant un nombre de compartiments correspondant à celui des étages, à travers lesquels on peut amener séparément aux différentes cham- bre. de combustion la quantité d'air nécessaire dans chaque cas.
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MULTI-STAGE ROTARY OVEN TUb'ifUIR3.
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The present invention relates generally to a horizontal or slightly inclined rotary tube furnace with continuous feed at one end and discharge of treated materials and combustion gases at the other end. . It relates more particularly to a rotary tubular furnace 4 several stages for the combustion of garbage, waste, etc. with, at several points, an adjustable supply of the air required for combustion.
It is known to use grate-type furnaces for the combustion of waste. These hearths are, however, not suitable for materials which liquefy at high temperature and which can also be aggressive; these materials flowing through the bars of the grid can plug the air intake openings in the oven casing and render the grid unusable after a relatively short service life.
This is why rotary tube furnaces are most often used for these liquefied materials, upstream of which, if necessary, a fixed grid of short length has been fitted through which is passed to the. still solid state, the materials to be treated.
The intensity of the thermal reactions which take place in the combustion process depends on an adequate supply of air or oxygen at every point of the combustion furnace. 'An exact dosage of the combustion air and as high a turbulence as possible of the introduced air, in each section of the combustion chamber and for each phase of the reaction of the materials to be burned, is thus d '' an essential importanoe to use
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fully the. oven capacity.
In general, we seek, for combustion furnaces operating with an excess of ir, - unlike what is done for so-called gasification furnaces - to get the air regularly with a good mixing effect with the combustible gases, over the entire combustion zone. However, this cannot be fully achieved in all cases. The types of rotary tube furnaces known heretofore have the disadvantage that all the necessary quantity of combustion air has to be introduced at the mouth of the furnace.
Even by imparting a strong helical movement to the combustion air when it is introduced and taking other measures to increase the turbulence of the combustion, it is not possible to prevent the formation of "wicks" on the combustion air. the relatively large length of the rotary tube furnace, due, at least in places, to incomplete combustion. Even by supplying a large excess of air at the feed end, it is not possible to avoid, as a result of this formation of "wicks", a lack of air at certain points of the oven.
Moreover, supplying large quantities of air delays the ignition of the material to be burnt when the furnace is put into service, in particular when the air cannot be sufficiently preheated.
An attempt has therefore been made to distribute the air, in a rotary tube furnace, over the entire combustion surface, so as to avoid to a large extent a lack of local air. This object is achieved in accordance with the present invention, by using a rotary tube furnace, divided, perpendicular to the axis, into several sections, and by causing separately, between the stages thus formed, the quantity of air. required for the various combustion chambers.
The principle of the present invention resides in particular in the fact that the rotating tube is made up of several hostages mounted in an uterus, of different diameters, the ends not interlocking one another with formation of
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annular tents for a staggered supply of air, and that above all the floors of small diameter are surrounded by a fixed envelope comprising a number of compartments corresponding to that of the floors, through which the quantities of air necessary for the combustion can be introduced separately.
According to another feature of the present invention, the annular slots formed between the different stages are limited, at least on the side facing the combustion chamber, by conical surfaces. These surfaces form, with the axis of the furnace along the circumference of the slot, preferably at different angles. This results in a strong helical movement at no additional cost, increasing the turbulence in the combustion chamber.
By way of indication but in no way limiting, there has been shown in the drawing, appended an embodiment of the improved tubular rotary kiln, in accordance with the present invention.
The rotary tubular furnace 1 comprises three tubular stages A, B and C of different diameters, provided inside with refractory linings, The diameters increase from one stage to another in the direction of the advance of the material to treat.
The materials to be transformed or burned are introduced at the end of stage A, which has the smallest diameter, through a feed head, a channel or a other suitable way. The air necessary for the combustion in the first section of the tower corresponding to stage A is blown near the starting material introduced obliquely or axially.
For. to produce a helical movement causing the air turbulence of the air with the combustion gases in the first section of the furnace, there is provided, -'- the entrance to stage A, a system of guide vanes 3. The diameter of the tube stage B is larger
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than that of stage A, the difference having to be sufficient so that stage B, taking into account the thickness of the refractory lining 4, can slide on the end of the stage! with formation of an air intake slot 5. Similarly, the left side end of the tubular stage 0 fits, with formation of the air intake slot 5 ', on the floor B.
Stages B and C, of larger diameters than stage A, are preferably also longer than stage A where the feed takes place. Thanks to the possibility of varying within certain limits the stepped construction of floors A, B and 0 as regards diameter and length, it is possible to adjust, according to the objectives to be achieved, the speed and the residence time of the material to be processed in the multi-stage rotary tube kilna.
On the outlet side facing the combustion chamber, the annular slots 5 and 5 'for the introduction of air are inclined relative to the axis of the tube so that the air entering the corresponding combustion chamber forms an acute angle with the axis of the tube. To form these welded slots 5 and 5 ', at the ends of the coating 4, inside the floors A, B and C, profiled bricks 6 and 7 with fully or partly conical surfaces are used, delimiting the slots. air intake.
In order to obtain at the same time an effect of intensive mixing of the air introduced through slots 5 and 5 'and of the gaseous fluids which may still be used, with the gases formed in the combustion chamber, the directions imparted to the current d The air through the conical surfaces of the bricks 6, 6 'and 7, 7' may also be different around the perimeter of an annular slot 5 '. FIG. 2 shows an embodiment according to which the angle a1 has been provided for one half of the periphery of the annular slot
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and, with formation of a small abrupt transition zone, the angle a1, a little larger, for the other half.
An intensive helical movement is also obtained, improving the mixing effect in rotary tube furnaces, by angles a1 to a2 which do not change abruptly, but gradually over the circumference of the annular slot. The different angles a1, a2 will preferably be in two sections of the universal furnace, offset by 180 ° C. or else the directions of the helical movement resulting from the constantly changing angle positions are in the opposite direction.
Clogging or plugging of the slots 5 and 5 'can be largely avoided by advancing the end of the bricks 7 and 7' of the smaller diameter section relative to the tip of the bricks 6 and 6 'of. the section with the largest diameter (see fig. 2).
To allow a separate introduction of air or other gaseous agents necessary for combustion, into sec-% ion 'A, through the guide vanes 3 Impressing a helical motion, and into sections B and C, through the annular slots 5 and 5 ', the tubular stages A and 3 have been surrounded by a casing 8 which is also closed at the supply end of the furnace.
The: diameter of this envelope corresponds approximately to that of the stage C. The annular space between the envelope 8 and the tubular stages A + B is subdivided, approximately perpendicular to the axis, by the partitions 9 and 9 'so that the annular chambers 10a, 10b and 10c are formed. The inner edge of each partition is provided in a groove formed, for example, by two closely spaced rings welded to the tubular stages, the seal between the fixed partitions 9 and 9 'and the stages A and 3 being thus ensured. . Of course, another suitable labyrinth filling can also be used. A similar shutter system must be provided between the axis end of the enclosure 8 located on the right side and floor C.
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For each annular chamber, at least one supply tube 11a, 11b and 11c has been provided. Adjustments sound + mounted in. the pipes opening into these pipes 11a, 11b, 11, which allow the quantity of air or other gaseous fluids or in the form of vapor to be adjusted separately, supplying the combustion chamber of each of the tubular stages A, B or C. The heat diffused, through the tubular stages A and B is, in large part, absorbed by the gaseous fluids or in the form of vapors which pass through the annular chambers 10a, 10b and, 100 and is discharged with them. The side surfaces of the multi-stage rotary tube furnace, in the areas of the annular chambers
10a, 10b and 10c, are thus cooled at no additional cost.
In order to ensure that the slots 5 and 5 'are sufficiently sealed against the escape of the combustion gases which form inside the furnace during operation, the gases or vapors necessary for combustion are introduced under a slight pressure into the chambers. annular chambers 10a, 10b and 10c.
The various hostages A, B and C of the tubular rotary kiln can, to simplify operation, be interconnected without play. However, it is also possible to mount them independently of each other and to order them separately. or in groups. The side surfaces of the tubular stages are, for this purpose, provided in known manner with bearing rings 12.
When floors A, B. and C are independently controlled; from each other, they can, separately or in groups, also be driven at different angular speeds, or if necessary, in opposite to each other, They thus form furnace sections operating independently of each other. others, except that the materials to be treated must pass through the whole of the tubular shelves.
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The tubular rotary kiln described above serves primarily for the combustion of waste in combination with the installations for the use of refuse; it is, however, also suitable as a reaction furnace for carrying out conversions of solid or partly liquid materials with gases or vapors.
CLAIMS
1.- For rotating tubular with several stages for the reaction of solid substances under normal conditions, in particular for the combustion of waste, this process being oaraotérial in that the rotating tube consists of several stages mon- Tees in series, of different diameters, the ends of which fit over each other with the formation of annular slots for a staggered supply of air, the stages of smaller diameters being preferably surrounded by a casing fixed with a number of compartments corresponding to that of the floors, through which it is possible to bring separately to the different rooms. combustion air the amount of air required in each case.