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procédé de préparation d'un combustible calibré.
La présente invention a pour objet un procédé de prépara- tion d'uncombustible calibré convenant pour des usager domestiques, industriels ou métallurgiques, au départ de charbon pouvant être un charbon gras ou flambant ou un mélange de ce charbon avec un charbon maigre.
Conformément à'l'invention, on soumet le charbon à une suite continue d'opérations qui comportent plusieurs stades, dont un premier stade comprend le broyage ducharbon ou du mélange de charbon par des moyens connus et un second stade son séchage et son chauffage à une température à laquelle il ne subit pas encore
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de décomposition notable.A un troisième stade ,il est soumis aune pyrolyse par- tielle à une température allant jusqu'à celle de l'apparition de la plasticité temportaire, cette pyrolyse étant poursuivie au quatrième sta- de pendant lequel la température est portée celle à laquelle le charbon est à l'état de grande plasticité temporaire, état dans lequel il est soumis, au cinquième stade, à une forte compression dans une presse à alvéoles.
On obtient de cette manière des agglo- mères calibrés constituant un combustible brûlant sans fumée et ayant une haute résistance à l'écrasement.
A un sixième stade, on peut encore soumettre les aglo- mérés à un traitement thermique à l'effet de comploter leur dégazage et produire des agglomérés ayant notamment, au point de vue de leur teneur en matière volatile, les propriétés d'un semi-coke ou d'un co'e métallurgique, suivant la température à laquelle se fait ce traitement thermique supplémentaire' Il est cependant permis de prévoir que déjà les agglomérés n'ayant pas subi le dégazage complé- mentaire, tout en constituant un combustible domestique et indus- triel dehau valeur, puissent être utilises avantageusement en métallurgie, grâce à leur naute résistance à 1''écrasement et grâce aussi à leur réactivité.
Mélangés à la charge d'un four métallur- gique, ils subiront dans la partie supérieure de ce dernier un déga- zage progressif qui laisse leur forme intacte et les transforme successivement en coke-métallurgique, alors que les gaz dégagés pour- ront à cause de leur caractère réducteur intervenir utilement dans les réactions du four.
Le premier stade du procédé suivant'1'invention comporte le broyage en grains de 0 à 2 ou de 0 à 3 millimètres de fines de charbon lavé aptes à la cokéfaction.
Le séchage et le chauffage du charbon au second stade se font avantageusement en lit fluidisé par un gaz chaud non oxydant.
Comme tel, on peut utiliser du gaz provenant'de la combustion, sans .excès d'air, de gaz dégagé lors de la pyrolyse du charbon à un stade ultérieur. La température jusqu'à laquelle le chauffage préliminaire
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peut être poussé est définie par le-seuil de l'apparition des pre- ' mières matières volatiles intéressantes à récupérer, en règle.géné- rale à une température de l'ordre de 300 C, suivant les propriétés du charbon.
Au troisième stade, auquel le charbon est chauffé à la température de l'apparition de la plasticité temporaire, soit à une température d'environ 380 C, on l'introduit dans un dispositif comportant un collecteur de gaz dégagé par la pyrolyse alors franche- ment amorcée, ,ainsi que, de préférence, un lit fluidisé et chauffé par du gaz qui a été prélevé sur le gaz dégagé à ce troisième stade et aux stades ultérieurs, dégoudronné et réchauffé. Pour le dégou- dornnage de ce gaz, on le soumet avantageusement à un lavage dans un hydrocarbure lourd à haut point d'ébullition, afin d'éviter un refroidissement trop poussé du gaz servant, après réchauffage, comme gaz de fluidisation du lit de chaînon.
Four continuer le chauffage du charbon au quatrième stade, en vue de le porter à la température à laquelle il se trouve à l'état de grande plasticité temporaire, soit à une température de l'ordre de 450 C, on lui fait traverser une enceinte chauffée qui est pourvue 'd'une auge possédant des moyens pour faire avancer le charbon devenu pâteux en le maxalant, ainsi que d'un collecteur captant le gaz dégagé en grande quantité corme suite au malaxage du charbon à une température favorable à la pyrolyse.
Au cinquième stade, pendant lequel on procédera à l'agglo- mération du charbon se trouvant a l'état de grande plasticité tem- poraire, on fait d'abord passer le charbon dans une trémie qui est enfermée dans une cuve chauffée, relire au collecteur de gaz dégagé par la pyrolyse et pourvue de moyens pour brasser le charbon. Ce brassage le lait ensuite descendre vers une presse à alvéoles dans laquelle il est fortement comprimé et moulé en agglomérés de calibre voulu.
A cette presse est associé un moyen pour refroidir le char- bon à une température inférieure à sa température de plasticité tem- poraire, de manière que les agglomérés, sortant de la presse sous forme d'un ruban pendant un moment encore plastique, se détachent
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les uns des autres dès que le ruban ,devenu rapidement rigide à cause, du refroidissement, est dévié de la verticale par une surface,courbe disposée au-dessous de la presse à alvéoles.
Comme exposé ci-dessus, les agglomérés ainsi obtenus consti- tuent un combustible calibré convenant pour usages domestiques ou industriels et même pour des usages métallurgiques, en considérant sa haute résistance à l'écrasement. Ils peuvent encore comporter 8 à 14% de matière volatile, lorsque le charbon utilisé au départ en ti- trait 25 à 35%.
Si, pour une raison quelconque, on désire réduire davanta- ge la teneur en matière volatile des agglomérés, cu dégazer ceux-ci complètement, on les soumet à un traitement thermique de dégazage. A cet effet, on les expose en millieur non oxydant à une température comprise entre 800 et 1000 C en leur faisant traverser un dispositif chauffant relié au collecteur de gaz dégagé par la pyrolyse. Comme, à ces températures, la matière volatile se dégage essentiellement sous forme d'hydrogéne, celui-ci peut être recueilli à part dans un gazomètre relié au dispositif chauffant.
Bien qu'on estime que dans un four à coke, une température de 1100 à 1200 C soit nécessai- re pour atteindre le dégazage complet de la charge, il est à remar- quer qu'une température de 900 à 1000 C est suffisante pour obtenir le même effet avec les agglomérés obtenus suivant le procédé décrit, ceux-ci étant plus penétreavbles à la chaleur et aux gaz que la charge compacte des fours à coke.
Après le traitement de dégazage, les agglomérés sont re- froidis à'l'abri de l'air. A cet effet, on peut par exemple les couvrir d'une couche de sadle pendant qu'ils avancent sur un transport teur et séparer les agglomérés du sable par criblage quand ils sont refroidis par le sable a une température à laquelle le risque d'une inflammation spontanée à l'air est exclu. On refroidit alors le sable par un moyen convenable, permettant de récupérer la chaleur du sable si on le désire, et on ramène le sable en circuit fermé à l'entrée du dispositif de refroidissement des agglomérés dégazés.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple plu- sieurs formes d'exécution de l'invention.
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La fig. l est- une vue schématique de la partie d'un. in- stallation se rapportant en mélange et au broyage du charbon (pre- mier stade) pour la préparation d'un combustible par le procède sui- vant l'invention; la fig. 2 en est une vue en plan; - la fig. 3 est une vue schématique de la partie de la même installation dans laquelle se font le séchage et le chauffage du charbon broyé jusque l'état de plus grande plasticité temporaire et l'agglomération du charbon partiellement dégazé (2e à 5e stade); la fig. 4 montre a plus grande échelle un dispositif figurant sur la fig. 3; les figs. 5 et 6 sont des coupes à plus grande échelle suivant les lignes V-V et VI-VI de la fig. 3;
la fig. 7 est une vue schématique d'un diepositif de dégazage supplémentaire des agglomérés (6e stade).
Une installation pour l'exécution du procédésuivnat l'in- vention prévoit, pour un premier stade réalisant de façon connue le mélange et le broyage de charbon gras et de charbon amaigrissant, des dispositifs courants tels que des fosses de déchargement 1, l' (fig. 1 et 2) avec transporteur-doseur 2,2' délivrant la quantité voulu des différents charbons sur un élévateur 3, avantageusement un élévateur à raclettes, qui alimente un broyeur 4 apte à réduire les charbons en grains de 0 à 2 ou de 0 a 3 mm, dimensions convenant i pour la pyrolyse et se prêtant bien au traitement en lit fluide, l'homogénéisation des charbons est complétée par une vis mélangeuse 5 et les grains sont amenés par un élévateur 6, a godets ou analogue, dans une trémie d'alimentation 7 (fig. 3).
Le second stade comprend le séchage du charbon et son chauffage à une température a laquelle il ne manifeste pas encore de tendance notable a la décomposition par pyrolyse. En règle géné- ralen,cette température est de l'ordre de 300 C,' mais elle peut varier quelque peu suivant les propriétés du charbon.
Bien que ces opérations puissent être effectuées dans un appareil quelconque apte à fournir à sa sortie du charbon sec et
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préchauffé à la température voulue, il est avantageux de faire sé- journée le charbon à cet effet en lits fluidisés au moyen d'un. gaz chaud non oxydant. On utilise alors de préférence des lits fluidi- sés 8, 9 (fig.3) étagés latéralement et séparés entre eux au droit d'une trémie étroite.10.
Cette trémie sert de trop-plein au lit 8 et comporte des passages 11 (fig.) par lesquels le gaz chaud ayant maintenu le charbon en lit fluide en 9, peut arriver sous la grille du lit supérieur 8, pour traverser ensuite cette grille et mainte- nir au-dessus de celle-ci en lit fluide le charbon qui vient de la trémie d'alimentation 7 et se déplace vers la trémie 10.
Par celle- ci, le charbon gagne le lit 9 inférieur pour'arriver dans une trémie 10' pourvue d'un ses à clapets 12. '
Les lits fluiàisés son ,contenus dans une enceinte oblique 13 qui est. pourvue, au-dessous de lagrille du lit 9, d'une conduite 14 par laquelle entre le gaz chaud non oxydant, et, au-dessus du lit 8, d'une conduite 15 servant à l'évacuation du gaz ayant servi au séchage et au chauffage du charbon d. environ 300 C. La conduite 15 débouche dans un cyclone 16 servant à la séparation des matières solides qui ont été entraînées par le gaz et doivent rejoindre la trémie d'alimentation 7.
Le gaz épuré, contenant la vapeur d'eau provenant du séchage du charbon, quitte le cyclone par la conduite 17.
Comme gaz chaud, on peut utiliser les fumées provenant de la combustion sans excès d'air d'un gaz riche venunt de la pyro- lyse du charbon dans un stade ultérieur. n ce cas, le gaz riche amené par une conduite 18, passe par un brûleur 19 alimenté par une quantité réduite d'air fourni par un ventilateur 20, et les fumées dépoussiérées sortant par la conduite 17 du cyclone, sont aspirées par un ventdlateur 21 et évacuées par Une cheminée 22.
Le chauffage du charbon continue au troisième stade, pendant lequel se produit un dégagement sensible de gaz résultant de la pyrolyse que le charbon commence maintenant à subir. Afin de pouvoir profiter des avantages du traitement en lit fluidisé, ce sta- de doit prendre fin quand le charbon a atteint la température de
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l'apparition du phénomène de la plasticité temporaire du charbon, température à partir de laquelle le charbon broyé cesse d'être une matière fluide et devient pâteur, Cette température varie quel- que peu avec les propiétés du charbon utilisé,mais en régle géné- rale. elle est de l'ordre de 380 C.
Le lit fluidisé 23 utilisé dans ce stade est enferma dans une enceinte qui comporte, au-dessous de la grille supportant le lit, une conduite 24 amenant le gaz de chauffage qui peut avoir une température d'environ 600 C. Au-dessus du lit 23 est disposée une hotte 25 pourvue à son sommet d'une conditite de gaz 26 re.Liée à un cyclone 27.
Le gaz entrant dans ce cyclone pour y être sépara des particules solides qu'il a entraîne, est constitué par l'ensemble des gaz comprenant le gaz ayant servi au chauffage du lit f luidisé 23. le gaz dégagé du charbon en passant par ce lit, ainsi quele gaz produit aux stades ultérieurs et amer,%, par un collecteur 28 igs. 3 et 6) dans la hotte 25, Le gaz quitte le cyclone par une conduite 29 qui l'amène vers les stations dépuration courantes et vers un gazomètre.
Sur la conduite 29 est branchésune conduite de dérievation 30 avec organe de réglage 31, destinée à prélever sur la conduite 29 la quantité nécessaire de gaz qui, après avoir été sépara de l'essentiel des goudrons et réchauffe, servira à la fluidisation du lit 23 et au chauffage du charbon passant sur ce lit en venant du sas 12.
Afin de refroidir le moins possible le gaz prélevé sur la conduite 29, le dégoudronnage se fait dans un barillet à chica- nes 32, dans lequel il est mis en contact avec du fuel oil lourd chaud, entrant par 33 et sortant par un tube à niveau 34. Par une conduite 35, le gaz dégoudronné, accusant une température J'environ 250 C, est ensuite aspire par un ventilateur 36 (figs - 3 et 4) qui le refoule dans un réchauffeur 37 et, par la conduite 24, dans l'enceinte du lit fluidisé 23.
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Le réchauffeur 37 est de préférence conçu de manière que le gaz y soit porté vers une température de 600 C par contact.intime avec une matière solide pulvérulente chaude, par exemple du sable, entrant par une trémie 38 et descendant sur des grilles inclinees
39 sur lesquelles elle est fluidisée par le gaz à réchauffer qui remonte l'appareil en traversant les grilles inclinées.
La matière pulvérulente est elle-même chauffée dans un dispositif 40, semblable au réchauffeur 37, comportant confie le montre le mieux la figure 4, des grilles inclinees 39' sur lesquelles elle rencontre ea descen- dant les gaz de combustion d'un brûleur 41. Les gaz de combustion sont évacues par une conduite 42 allait vers la cheminée. La matière pulvérulente traverse donc successivement le dispositif de chauf- fage 40 et le réchauffeur de gaz 37.
Afin d'éviter tout danger d'ex- plosion pouvant provenir d'un mélange dés différents gaz circulant dans ces deux dispositifs,la tréxie 38 est rendue tanche aux gaz, par exemple par un sas automatique ne fonctionnant que si l'un ou l'autre des deux clapets est chargé d'une couche suffisante de ma- - tière pulvérulente. Cette dernière quitte le réchauffeur 37 par un tuyau 43 pour être amenée au pied d'un remonte-charge qut la ramène dans une trémie 44 au sommet du dispositif 40. Le remonte-charge peut être mécanique on pneumatique. En ce dernier cas, de l'air comprimé peut être injecté par un dispositif 45 dans la conduite 46 allant vers la trémie 44, alors constituée en cyclone.
Afin de ne . pas refroidir inutilement la matière pulvérulente par l'air injectée il est avantageux de mélanger l'air injecté avec une partie des gaz de combustion prélevée sur le tuyau de)décharge 42 et amenée au dis- positif 45 par une conduite 47.
Pour continuer le chauffage du charbon sorxès l'apparition du phénomène de la plasticité temporaire, au quatrième stade,on luifait traverser une enceinte chauffée pourvue d'un collecteur du gaz dégage en grande quantité par une pyrolyse très vive. Celle-ci est avantageusement encore activée par un malaxage du charbon.
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Un dispositif convenant à cet effet peut comporter dans une enceinte fermée 48 (figs.3 et 6), surmontée d'un collecteur de gaz 28, des vis de malaxage 49 et des éléments chauffants 50, aptes à porter la température du charbon successivement à environ 450 C, à température à laquelle il se,trouve à l'état de plus grande plastic- cité temporaire.
Pour le traitement du charbon ayant atteint sa plus grande plasticité temporaire, l'installation comporte pour le cinquième stade une cuve 51 (fig.3) qui surmonte une presse à agglomérer - constituée essentiellement d'une paire de rouleaux alvéolés 52.
La cuve 51, est reliée au collecteur de gaz 28 et chauffée par-un ou plusieurs éléments 50. Elle comporte des palettes 53 tournant au dessus des rouleaux alvéolés en vue d'alimenter la presse à agglomérer. Ces palettes sont Montées sur un arbre vertical entrai. né à vitesse réglable. A la sortie de la presse à agglomérer se trouvent dans une encsite 54 des rouleaux de guidage 55 disposés suivant une surface courbe,d'abord verticale du côté des rouleaux alvéolés de la presse à agglomérer et inclinée ensuLte vers l'hori- zontale à la sortie 56 de l'enceinte 54' Cette sortie donne sur un crible 57 surmontant une trémie 58. Le crible se tertaine par une décharge 59 disposée au-dessus d'un transporteur 1 ruban sans fin 60.
Sous l'effet du brassage du charbon en pâte par les palet- tes 53 et du chauffage par les éléments 50,la cuve 51 est encore le siège d'un important dégagement de gaz et de goudron qui sont aspi- rés par le collecteur 28.Arrivé dans les alvéoles des rouleaux 52,1e charbon pâteux est'soumis à une forte compression pendant qu'il se trouve à l'état de sa plus grande plasticité temporaire,ce qui se re aux agglomérés,après refroidissement,leurs propriétés de grande co- hésion et,de ce fait,de haute résistance a l'écrasement.De préférence/ la presse à agglomérer est prévue de manière qu'à la sortie de la pres- se.les agglomérés soient reliés entre eux par un mince voile de charbon,
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de sorte qu'ils quittent la presse sous forme d'une band continue.
Cette bande, d'abord encore plastique, est rpidement reforidie dans l'enceinte 54 à une'température plus basse que celle du seuil infé- rieur de la plasticité temporaire du charbon, si nécessaire par un élément refroidisseur non représenté sur la figure 3. La bande est ainsi rendue rigide pendant qu'elle se trouve en contact avec les rouleaux de guidage 55 qui la devient de la verticale. Cette dévia- tion de la bande est suffisante pour rompre le voile friable entre les applomérés pour rendre ceux-ci indépendants. Sur le crible 57, les agglomérés sont séparés des brisures du voile qui sont recueil- lies dans la trémie 58 d'où elles sont renvoyées dans une trémie 1 (figs. 1, 2) pour servir de matière amaigrissante d'appoint.
Pen- dant leur séjour sur le crible, les agglomérés se débarrassent par frottement mutuel des bavures qui peuvent encore adhérer comme res- tes du voile, de sorte que la décharge 59 délivre sur le transporteur 60 des agglomérés propres et bien calibrés.
Comme déjà exposé, les agglomérés ainsi obtenus consti- tuent un co ustible brûlant sans fumée et convenant pour des usages domestiques, industriels et, grâce à sa haute résistance à l'écrase- ment, aussi pour des usages métallurgiques.
Si on le désire, on peut dans un sixième stade, soumettre ces agglomérés encore à un dégazage complémentaire, partiel ou com- plet, pour obtenir des agglomérés calibrés ayant lors d'un dégazage complet les propriétés d'un coke métallurgique.
Une installation convenant à cet effet peut comprendre un transporteur métallique sans fin 61 (fig.7) traversant en mouve- ment lent une enceinte 62 qui est pourvue d'éléments chauffants 63 et surmontée d'un collecteur de gaz 64 avantageusement relié à un échangeur thermique 65. Les agglomérés à traiter sont amenés par le transporteur 60 au niveau du transporteur 61 et répartis sur ce dernier en couche relativement mince par une trémie d'alimentation 66 disposée à l'entrée de l'enceinte 62.
Pendant leur séjour dans l'enceinte 62, les agglomérés sont rapidement chauffés à une tempé- rature comprise entre 300 et 1000 C, l'intervalle de température
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entre 900 et 1000 C assurant un dégazage pratiquement complet des agglomérés et l'intervalle entre 800 et 900 C un dégazage encore partiel.
Le gaz est dégagé sous forme d'hydrogène presque pur et son captage dans un gazomètre spécial peut de ce fait être avan- tageux. Afin de récupérer une partie de sa chaleur sensible, il peut être conduit à travers l'échangeur 65 où il échauffe par exemple un courant d'air froid qui y est refoulé par un ventilateur 67. La conduite 68 mène le gaz refroidi vers le gazomètre, tandis que la conduite de sortie d'air -baud 69 peut être reliée par exemple au brûleur 19(fig. 3).
Les agglomérés sortant de l'enceinte de dégazage 62 doivent ' être refroidis à l'aori de l'air pour prévenir l eur inflammation spontanée. Parmi diffférentes possibilités d'atteindre ce but, on peut envisager de les couvrir d'une coucue de sable 70 peneant que le transporteur 61 les achemine vers une décharge 71 alimentât un crible 72 sur lequel'se fait leur séparation du sable. Les agglomerés, maintenant refroidis à environ 200 a 300 C, passent par une trémie alimentant une bande de transport 74 qui les mène au chargement ou au stockage.
Le sable chaud est recueilli dans une trémis 75, d'où il peut être amené, soit vers un endroit de rforidissmenet à récu- pération de sa chaleur sensible, soit par unmonte-charge 76 le débi- tant sur une bande de transport 77. Sur celle-ci il peut se refroi- dir à l'air pendant qu'il s'achemine vers une trémie 78 à registre de réglage 79 alimentant et la sortie de l'enceinte de dégazage 62 la couche 70 de sable'protecteur. Si',on le désire, on peut encore prévoir le refroidissement du sable au moyen d'un dispositif d'arro- sage 80.
Par rapport au procédé de cokéfaction discontinue dans les fours à coke habituels qui nécessitent des investissements très considérables, doivent être mainenus a un régime thermique déter- . miné pendant toute leur existance et ont une mauvaise transmission thermique entre les carneaux et la masse' = cokéfier, le procédé suivant l'invention a l'avantage d'être continu, d'exiger des inves-
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tissements relativement modérés, de supporter sans domage des arrêts de fabrication et d'avoir une transmission thermique forte- , ment améliorée.
En outre., la durée de la fabrication est fortement réduite et elle permet d'obtenir un combustible calibré convenant à différénts usages, ayant une haute résistance à l'écrasement et pouvant encore contenir de la matière volatile utile dans les pro- cédés de réduction métallurgiques. Un autre avantage du procédé suivant l'invention est de ménager les goudrons en ne les exposant pas à des hautes températures provoquant leur décomposition ther- mique, ce qui assure un rendement accru en goudrons de haute valeur.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes d'exécution qui ont été décrites et représentées à titre d'exemple, et on ne sortirait pas de son adre en y apportant des modifica- . tions.
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method of preparing a calibrated fuel.
The present invention relates to a process for the preparation of a calibrated fuel suitable for domestic, industrial or metallurgical users, starting from coal which may be a fatty or flaming coal or a mixture of this coal with a lean coal.
In accordance with the invention, the coal is subjected to a continuous series of operations which comprise several stages, a first stage of which comprises the grinding of the coal or the mixture of coal by known means and a second stage its drying and heating at a temperature to which he does not yet suffer
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notable decomposition. At a third stage, it is subjected to a partial pyrolysis at a temperature up to that of the appearance of temporary plasticity, this pyrolysis being continued at the fourth stage during which the temperature is raised to that of the onset of temporary plasticity. in which the carbon is in a state of temporary high plasticity, a state in which it is subjected, in the fifth stage, to strong compression in a cell press.
In this way, calibrated agglomerates are obtained constituting a smokeless burning fuel and having a high resistance to crushing.
In a sixth stage, the agglomerates can also be subjected to a heat treatment in order to plot their degassing and produce agglomerates having in particular, from the point of view of their volatile matter content, the properties of a semi-solid. coke or a metallurgical co'e, depending on the temperature at which this additional heat treatment is carried out. It is however permissible to provide that already the agglomerates which have not undergone the additional degassing, while constituting a domestic fuel and industrial value, can be used advantageously in metallurgy, thanks to their high resistance to crushing and also thanks to their reactivity.
When mixed with the charge of a metallurgical furnace, they will undergo a gradual degassing in the upper part of the latter which leaves their shape intact and transforms them successively into metallurgical coke, while the gases given off will be able to cause of their reducing character intervene usefully in the reactions of the furnace.
The first stage of the process according to the invention comprises the grinding into grains of 0 to 2 or 0 to 3 millimeters of washed charcoal fines suitable for coking.
The drying and heating of the coal in the second stage are advantageously carried out in a fluidized bed with a hot non-oxidizing gas.
As such, gas from the combustion, without excess air, of gas given off during the pyrolysis of the coal at a later stage can be used. The temperature up to which the preliminary heating
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can be pushed is defined by the threshold for the appearance of the first valuable volatile materials to be recovered, generally at a temperature of the order of 300 C, depending on the properties of the carbon.
At the third stage, at which the carbon is heated to the temperature of the onset of temporary plasticity, i.e. at a temperature of about 380 C, it is introduced into a device comprising a gas collector released by the then free pyrolysis. ment initiated, as well as, preferably, a fluidized bed and heated by gas which has been taken from the gas evolved at this third stage and in subsequent stages, de-tar and reheated. For the stripping of this gas, it is advantageously subjected to washing in a heavy hydrocarbon with a high boiling point, in order to avoid too much cooling of the gas serving, after reheating, as gas for fluidizing the link bed. .
Oven continue heating the coal in the fourth stage, in order to bring it to the temperature at which it is in the state of temporary high plasticity, i.e. at a temperature of the order of 450 C, it is passed through an enclosure heated which is provided with 'a trough having means for advancing the coal which has become pasty by maximizing it, as well as a collector capturing the gas released in large quantities as a result of the mixing of the coal at a temperature favorable to pyrolysis.
At the fifth stage, during which we proceed to the agglomeration of the charcoal which is in the state of great temporary plasticity, we first pass the charcoal through a hopper which is enclosed in a heated tank. gas collector released by pyrolysis and provided with means for mixing the coal. This stirring the milk then goes down to a cell press in which it is strongly compressed and molded into agglomerates of the desired size.
Associated with this press is a means for cooling the coal to a temperature below its temporary plasticity temperature, so that the agglomerates, leaving the press in the form of a ribbon for a while still plastic, are detached.
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from each other as soon as the tape, which has become rapidly rigid due to cooling, is deflected from the vertical by a curved surface disposed below the cell press.
As explained above, the agglomerates thus obtained constitute a calibrated fuel suitable for domestic or industrial uses and even for metallurgical uses, considering its high resistance to crushing. They can also contain 8 to 14% volatile matter, when the carbon used at the start contains 25 to 35%.
If for any reason it is desired to further reduce the volatile content of the agglomerates, or to degas them completely, they are subjected to a degassing heat treatment. For this purpose, they are exposed in non-oxidizing millieur to a temperature between 800 and 1000 ° C. by passing them through a heating device connected to the gas collector released by the pyrolysis. As, at these temperatures, the volatile matter is evolved essentially in the form of hydrogen, this one can be collected separately in a gasometer connected to the heating device.
Although it is estimated that in a coke oven a temperature of 1100 to 1200 C is necessary to achieve complete degassing of the charge, it should be noted that a temperature of 900 to 1000 C is sufficient for obtain the same effect with the agglomerates obtained according to the process described, these being more penetreavbles to heat and gases than the compact charge of coke ovens.
After the degassing treatment, the agglomerates are cooled in the absence of air. For this purpose, one can for example cover them with a layer of sadle while they advance on a conveyor belt and separate the agglomerates from the sand by screening when they are cooled by the sand to a temperature at which the risk of a spontaneous ignition in air is excluded. The sand is then cooled by a suitable means, making it possible to recover the heat from the sand if desired, and the sand is returned in a closed circuit to the inlet of the device for cooling the degassed agglomerates.
The accompanying drawings show by way of example several embodiments of the invention.
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Fig. l is- a schematic view of part of a. plant relating to mixing and grinding coal (first stage) for the preparation of a fuel by the process according to the invention; fig. 2 is a plan view; - fig. 3 is a diagrammatic view of the part of the same installation in which the drying and heating of the crushed coal take place until the state of greater temporary plasticity and the agglomeration of the partially degassed coal (2nd to 5th stage); fig. 4 shows on a larger scale a device shown in FIG. 3; figs. 5 and 6 are sections on a larger scale taken along lines V-V and VI-VI of FIG. 3;
fig. 7 is a schematic view of an additional agglomerated degassing device (6th stage).
An installation for carrying out the process following the invention provides, for a first stage performing in a known manner the mixing and grinding of fatty coal and slimming coal, current devices such as unloading pits 1, the ( fig. 1 and 2) with metering-conveyor 2.2 'delivering the desired quantity of the various coals on an elevator 3, advantageously a scraper elevator, which feeds a crusher 4 able to reduce the coals into grains from 0 to 2 or from 0 to 3 mm, dimensions suitable for pyrolysis and suitable for treatment in a fluid bed, the homogenization of the coals is completed by a mixing screw 5 and the grains are brought by an elevator 6, with buckets or the like, in a feed hopper 7 (fig. 3).
The second stage involves drying the charcoal and heating it to a temperature at which it does not yet show a noticeable tendency for decomposition by pyrolysis. As a rule, this temperature is of the order of 300 ° C., but it may vary somewhat depending on the properties of the carbon.
Although these operations can be carried out in any apparatus capable of supplying dry coal at its outlet and
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preheated to the desired temperature, it is advantageous to dry the charcoal for this purpose in fluidized beds by means of a. hot non-oxidizing gas. Fluidized beds 8, 9 (fig. 3) are then preferably used, staggered laterally and separated from each other at a narrow hopper. 10.
This hopper serves as an overflow for the bed 8 and comprises passages 11 (fig.) Through which the hot gas having kept the coal in a fluid bed at 9, can arrive under the grid of the upper bed 8, to then pass through this grid and keep the coal which comes from the feed hopper 7 and moves towards the hopper 10 above it in a fluid bed.
Through this, the coal reaches the lower bed 9 to arrive in a hopper 10 'provided with a valve 12.'
The fluiàisés sound beds, contained in an oblique enclosure 13 which is. provided, below the screen of bed 9, with a pipe 14 through which the hot non-oxidizing gas enters, and, above bed 8, with a pipe 15 serving to discharge the gas used for drying and coal heating d. approximately 300 C. Line 15 opens into a cyclone 16 used for the separation of the solids which have been entrained by the gas and must join the feed hopper 7.
The purified gas, containing water vapor from the drying of the coal, leaves the cyclone through line 17.
As the hot gas, there can be used the fumes from the combustion without excess air of a rich gas coming from the pyrolysis of the coal at a later stage. In this case, the rich gas supplied by a pipe 18, passes through a burner 19 supplied by a reduced quantity of air supplied by a fan 20, and the dust-free fumes leaving through the pipe 17 of the cyclone, are sucked by a fan 21 and evacuated by a chimney 22.
Heating of the coal continues in the third stage, during which there is a substantial evolution of gas resulting from the pyrolysis which the coal now begins to undergo. In order to be able to benefit from the advantages of the treatment in a fluidized bed, this stage must end when the carbon has reached the temperature of
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the appearance of the phenomenon of the temporary plasticity of the carbon, temperature from which the crushed coal ceases to be a fluid material and becomes pasty. This temperature varies somewhat with the properties of the coal used, but generally rale. it is of the order of 380 C.
The fluidized bed 23 used in this stage is enclosed in an enclosure which comprises, below the grid supporting the bed, a pipe 24 supplying the heating gas which can have a temperature of about 600 C. Above the bed. 23 is arranged a hood 25 provided at its top with a gas conditite 26 re.Lié à a cyclone 27.
The gas entering this cyclone to be separated there from the solid particles which it has entrained consists of all the gases comprising the gas used for heating the fluidized bed 23. the gas released from the coal passing through this bed. , as well as the gas produced in the later stages and bitter,%, by a 28 igs manifold. 3 and 6) in the hood 25, the gas leaves the cyclone via a pipe 29 which brings it to the current purification stations and to a gasometer.
On line 29 is connected a discharge line 30 with adjusting member 31, intended to take from line 29 the necessary quantity of gas which, after having been separated from most of the tars and heated, will be used for the fluidization of the bed 23 and heating the coal passing over this bed coming from airlock 12.
In order to cool the gas taken off from line 29 as little as possible, the taring is carried out in a barrel cylinder 32, in which it is brought into contact with hot heavy fuel oil, entering through 33 and exiting through a gas tube. level 34. Through a pipe 35, the tared gas, showing a temperature I of about 250 C, is then sucked in by a fan 36 (figs - 3 and 4) which delivers it into a heater 37 and, through pipe 24, in the fluidized bed enclosure 23.
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The heater 37 is preferably designed so that the gas is brought there to a temperature of 600 ° C. by close contact with a hot powdery solid material, for example sand, entering through a hopper 38 and descending on inclined grids.
39 on which it is fluidized by the gas to be heated which rises the apparatus by crossing the inclined grids.
The pulverulent material is itself heated in a device 40, similar to the heater 37, comprising, best shown in FIG. 4, inclined grates 39 'on which it encounters, among others, the combustion gases from a burner 41. The combustion gases are evacuated by a pipe 42 going towards the chimney. The pulverulent material therefore passes successively through the heating device 40 and the gas heater 37.
In order to avoid any danger of explosion which may arise from a mixture of different gases circulating in these two devices, the trexie 38 is made gas-tight, for example by an automatic airlock only functioning if one or the other the other of the two valves is charged with a sufficient layer of powder material. The latter leaves the heater 37 through a pipe 43 to be brought to the foot of a lift which brings it back to a hopper 44 at the top of the device 40. The lift can be mechanical or pneumatic. In the latter case, compressed air can be injected by a device 45 into the pipe 46 going towards the hopper 44, then formed as a cyclone.
In order not to. not to cool the pulverulent material unnecessarily by the injected air it is advantageous to mix the injected air with part of the combustion gases taken from the discharge pipe 42 and supplied to the device 45 via a pipe 47.
To continue heating the carbon after the appearance of the phenomenon of temporary plasticity, in the fourth stage, it was passed through a heated chamber provided with a collector of the gas released in large quantities by a very lively pyrolysis. This is advantageously further activated by mixing the coal.
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A device suitable for this purpose may include in a closed chamber 48 (figs. 3 and 6), surmounted by a gas manifold 28, mixing screws 49 and heating elements 50, capable of raising the temperature of the carbon successively to about 450 C, at the temperature at which it is found in the state of greatest temporary plasticity.
For the treatment of coal which has reached its greatest temporary plasticity, the installation comprises for the fifth stage a tank 51 (fig. 3) which surmounts a sinter press - consisting essentially of a pair of honeycomb rollers 52.
The tank 51 is connected to the gas manifold 28 and heated by one or more elements 50. It comprises vanes 53 rotating above the honeycomb rollers with a view to supplying the agglomerate press. These pallets are mounted on a vertical shaft entered. born at adjustable speed. At the outlet of the agglomerating press there are guide rollers 55 in a recess 54 arranged along a curved surface, first vertical on the side of the honeycomb rollers of the agglomerating press and then inclined towards the horizontal to the horizontal. outlet 56 of the enclosure 54 'This outlet leads to a screen 57 surmounting a hopper 58. The screen is tertaine by a discharge 59 arranged above a conveyor 1 endless ribbon 60.
Under the effect of the stirring of the coal into paste by the pallets 53 and of the heating by the elements 50, the tank 51 is still the site of a significant release of gas and tar which are sucked by the collector 28. Arrived in the cells of the rollers 52, the pasty carbon is subjected to a strong compression while it is in the state of its greatest temporary plasticity, which is due to the agglomerates, after cooling, their properties of great cohesion and therefore high resistance to crushing. Preferably / the agglomerating press is provided so that at the outlet of the press the agglomerates are connected to each other by a thin web of coal,
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so that they leave the press as a continuous band.
This strip, first still plastic, is rapidly reforidized in the enclosure 54 at a temperature lower than that of the lower threshold of the temporary plasticity of the carbon, if necessary by a cooling element not shown in FIG. 3. The strip is thus made rigid while it is in contact with the guide rollers 55 which becomes vertical. This deflection of the band is sufficient to break the friable veil between the applomerates to make them independent. On the screen 57, the agglomerates are separated from the broken veils which are collected in the hopper 58 from where they are returned to a hopper 1 (Figs. 1, 2) to serve as additional weight loss material.
During their stay on the screen, the agglomerates rub off any burrs which may still adhere as remnants of the web by mutual friction, so that the discharge 59 delivers onto the conveyor 60 clean and well graded agglomerates.
As already stated, the agglomerates thus obtained constitute a burning fuel without smoke and suitable for domestic and industrial uses and, thanks to its high resistance to crushing, also for metallurgical uses.
If desired, it is possible, in a sixth stage, to subject these agglomerates further to an additional, partial or complete degassing, in order to obtain calibrated agglomerates having, during a complete degassing, the properties of a metallurgical coke.
An installation suitable for this purpose may comprise an endless metal conveyor 61 (fig. 7) moving slowly through an enclosure 62 which is provided with heating elements 63 and surmounted by a gas manifold 64 advantageously connected to an exchanger. thermal 65. The agglomerates to be treated are brought by the conveyor 60 to the level of the conveyor 61 and distributed over the latter in a relatively thin layer by a feed hopper 66 placed at the inlet of the enclosure 62.
During their stay in enclosure 62, the agglomerates are rapidly heated to a temperature between 300 and 1000 C, the temperature interval
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between 900 and 1000 C ensuring practically complete degassing of the agglomerates and the interval between 800 and 900 C still partial degassing.
The gas is evolved as nearly pure hydrogen and its capture in a special gasometer can therefore be advantageous. In order to recover part of its sensible heat, it can be conducted through the exchanger 65 where it heats for example a stream of cold air which is delivered there by a fan 67. The pipe 68 leads the cooled gas to the gasometer. , while the -baud air outlet pipe 69 can be connected, for example, to the burner 19 (fig. 3).
The agglomerates leaving the degassing chamber 62 must be cooled with the air to prevent their spontaneous ignition. Among diffférentes possibilities to achieve this goal, one can consider covering them with a layer of sand 70 peneant that the conveyor 61 routes them to a discharge 71 to feed a screen 72 on which their separation from the sand is made. The agglomerates, now cooled to about 200 to 300 C, pass through a hopper feeding a conveyor belt 74 which leads them to loading or storage.
The hot sand is collected in a hopper 75, from where it can be brought, either to a place of rforidissmenet to recover its sensible heat, or by a load-hoist 76 which debits it on a conveyor belt 77. Thereon it can be cooled with air as it flows to a hopper 78 with regulating register 79 feeding and the outlet of the degassing chamber 62 the layer 70 of protective sand. If desired, cooling of the sand can also be provided by means of a sprinkler 80.
Compared to the batch coking process in the usual coke ovens which require very considerable investments, must be maintained at a determined thermal regime. mined throughout their existence and have poor thermal transmission between the flues and the mass' = coking, the process according to the invention has the advantage of being continuous, of requiring investment.
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relatively moderate weaves, to withstand production stoppages without damage and to have a greatly improved thermal transmission.
In addition, the duration of manufacture is greatly reduced and it allows to obtain a calibrated fuel suitable for various uses, having a high resistance to crushing and which may still contain volatile matter useful in the reduction processes. metallurgical. Another advantage of the process according to the invention is that it protects the tars by not exposing them to high temperatures causing their thermal decomposition, which ensures an increased yield of high value tars.
Of course, the invention is not limited to the embodiments which have been described and shown by way of example, and one would not go beyond its scope by making modifications thereto. tions.