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Procédé et.appareil pour le traitement continu de charbons et d'autres matières particulaires à faible pouvoir agglutinant.
La présente invention concerne de façon générale un procédé et un appareil permettant de soumettre de façon confia nue à la cokéfaction, à 1 'extraction des fractions volatiles et/ou à la calcination, desmatières carbonées, telles que des charbons à faible indice d'agglutination (appelés aussi charbons non cokéfiables), de l'anthracite, du bois, du coke de pétrole vert, des boulets ou des briquettes contenant des quantités déterminées de charbon bitumineux cokéfiable et d'autres ma- tiéres carbonées ou inertes en présence cita non d'un liant bitumi-
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neux.
L'invention concerne aussi la cuisson de la dolomie, du calcaire et du ciment naturel, la régénération de la chaux vive à partir des boues carbonatées, la décomposition des carbone tes, sulfates et chlorures, la réactivation du charbon actif, etc.
Jusque présent l'extraction des fractions volatiles et la calcination ou la cuisson ci-dessus ont été exécutées normalement par charges séparées. Par exemple, dans un procédé courant de production du coke, on utilise des tours à cornue verticale. Il existe de nombreuses variétés de charbons qui ne peuvent être cokéfiées convenablement par des procédés classiques dans des appareils courants ou donnent alors des quantités médiocres de produits pou satisfaisants. Par exemple, la cokéfaction des charbons bitumineux de l'ouest des Etats-Unis dalles installations classiques donne un produit dont on sait qu'il est médiocre du fait que'sa concentration en résidus volatild est souvent trop élevée et inacceptable .
Ce produit manque également d'uniformité parce que ses .constituants volatils sont moins extraits dans certaines parties de la charge que dans d'autres.
La cuisson du coke de pétrole vert est exécutée nor- malement dans un four rotatif. La rotation dn four tend à dé- grader les particules de coke et une fraction des fines est refoulée par la cheminée en même temps que les produits de combustion. En outre, une ségrégation se manifeste dans le lit et se traduit par le fait que les grosses parties les se déplacent librement à la surface tandis que'les fines restent au milieu du lit. Il en résulte que les grosses particules sont débarrassées des constituants volatils dans une mesure.plus grande que les fines.
La calcination par charges séparées des calcai- res manque également d'uniformité du fait qu'elle conduit,'
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J8 gnl à de'la ohaux cuite à mort comprenant une enveloppe dure sur les fragments,ce qui rend l'extinction difficile.
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On a mis au point un procédé et un appareil permet- tant le traitement de ces matières qui évitent ces difficulté qui donnent un produit plus régulier et uniforme, par exemple
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un coke de qualité excellente à 0..; ..:
1.. ,t de constituants va... lat1s à partir de charbons bitumineux de l'ouesb des Etata-Unis, '-r/ - ' '*' ainsi que de la chaux vive de bonne qualité du fait ou'elle
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. est plus facile à éteindre que la chaux calcinée à mortt #1nvent1on procure un procédé de traitement continu de charbons peu agglutinants, de calcaire et autres matiè- res dont le'pouvoir d'agglutination est faible ou nul, suivant
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;1;;j@ifl.1gn,j4±poj/j# ,S%µga,çpntinue cet te matière traiter c:;;
, ... '44-Q' " - ,.$, 9ntinue cette matière traiter -, -'sur la sole d'une chambre chauffée au voisinage du contour extérieur de celle-ci pour y constituer un lit, on assure le mouvement relatif de la sole et de la matière qui s'y trouva par rapport à plusieurs râbles disposés au-dessus de la sole et espacés progressivement vers l'extérieur à partir du centre de celle-ci on fait avancer la matière progressivement vers un orifice de sortie ménagé au centre de la sole en agençant les râbles de façon qu'ils s'étendent dans le lit sous un angle tel que le lit se déplace progressivement vers le mi- lieu en direction de cet orifice de sortie, on retourne de
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1.." .' ., ,
QQ.n1rlue le lit pendant son mouvement progressif vers ¯ .-:: 'f¯.,x y . y 'â : "6;!,.,,t y.-,r, io'.:.c ï s4:' e ; soutire la matière traitée par :'"T,' '':SLir Sr''i''43 dk :3o.,e
Dans un procédé préféré de traitement de ces matières, on amené celles-ci sur une sole généralement circulaire et on fait tourner la sole de même que la matière qu'elle porte par. rapport à plusieurs râblés fixes au-dessus de la sole.
La matière est déversée dans un puits au centre de la sole et
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''',., la matière; traitée est 2tt.re du puits par le fond.
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%ion puisse @i moà1tiéo de tnqon o9nt1nue u1vant J,e6 Ci8s 1ttJ.
Do p 6fàPunco dgâlesen on ut111ae une >oig 1nel:f. néo VM8 la ,bR an à1reot1on de son oentre à pArtir de la p± 1- phdr1e pour fav9?iµe? le mouvement du lit â mesure qU'il ava.no<9 VQ3 l'orifice de sertie. Il est êv1dnt quln consôquenoe de eette 1ua11na1gon de la sole/le ÂNMM#lMN58H bi lit VQr l.1nté
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rieur est favorisé par la gravité, ce qui améliore l'agitation et le mélange du lit.
Pour retourner mieux encore le lit, on peut utiliser des râblés en forme de soc de charrue.
1
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lorsque IJinstallat10nre invention doit être utilisée à des températures relativement élevées, il est préférable de prévoir des moyens pour le refroidissement des râbles, par exemple, par circulation d'un agent de refroidissement.
Dans une autre forme de réalisation préférée de l'instil- lation, on utilise une sole à gradins descendant progressivement de la périphérie vers le centra pour favoriser le retournement du lit à mesure qu'il avance vers l'orifice de sortie.
Dans une autre forme de réalisation préférée, on utilise des râbles échelonnés de manière qu'il y ait un râble ' antérieur et un râble suiveur à sensiblement chaque emplacement radial des râbles, chaque râble suiveur pénétrant,plus profondé- ment dans le lit que son râble antérieur, de manière que le lit avance progressivement vers l'intérieur par stades successifs, tandis que la partie supérieure du lit avance avant la partie inférieure du lit de manière à favoriser le retournement du lit à mesure de sa progression.vers l'orifice de sortie.
D'autres, détails, buts et avantages de l'invention rassortiront de la description faite ci-après avec référence aux dessins annexés dans les lesquels : Fig. 1 est une coupe verticale'dans un four sui- vant l'Invention ;
Fig. 2 est une vue partielle à plus grande échelle des râbles et porte-râbles de la Fige 1;
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Fige 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la Fig, 2;
Fige 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV de la.
Fig. 2;
Fig. 5 est une coupe partielle suivant la ligne V-V de la Fig. 3;
Fig, 6 est vue à plus grande échelle en partie en coupe d'une'paire de râbles suivant l'invention
Fig. 7 est une coupe suivant la ligne VII-VII de la
Fig, 6;
Fig, 8 est une coupe partielle de la sole et des râ- blés en soc de charrue suivant la seconde forme de réalisation de l'invention ;
Fig. 9 est une coupe à 90 par rapport à la Fig. 8 suivant la ligne IX-IX de la Fig. 10; et
Fige 10 est une vue partielle en plan ±le la sole oue représententles Fig. 8 et 9.
Les dessins représentent un four suivant l'inventies qui comprend une sole tournante 10 comportant une surface inté- rieure 11 en pente de la périphérie vers un puits axial central 12 venu d'une pièce avec la sole 10.et descendant sous celle-ci..
La sole tournante 10 est supportée par des galets 13 montés sur un châssis 14 et est entraînée par un moteur agissant sur une couronne dentée par l'intermédiaire d'un pignon de la façon .habituelle pour les fours à soles tournantes. Une paroi 15 s'étend verticalement au-dessus de la surface de la sole 11 à sa pé- riphérie extérieure et porte une gouttière 16 remplie de sable .
17. Si on le désire, on peut remplacer le sable par un liquide.
Le châssis 14 porte des poutrelles 20 qui supportent ' un ciel réfractaire 21 à cheminée centrale 22. Du ciel 21 descend une paroi 23 portant un rebord 24 qui s'enfonce dans le
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sable 17 de la gouttière 16 pour constituer une garde de sable entre le ciel 21 et la sole 10. Le ciel 21 est percé d'orifices d'admission d'air 25 qui sont cimentés en air par la conduite
26 montée sur le châssis 14. Les orifices 25 dirigent l'air vers le bas en direction de la sole. La paroi latérale 23 du ciel com- porte des orifices 27 recevant de l'air d'une conduite 28 montée également sur le châssis 14, Les orifices 27 dirigent l'air de façon générale en travers de la sole'suivant une direction ra- diale.
Des brûleurs 29 sont-montés dans le ciel pour amener le four à la température de service et apporter le supplément de chaleur pour les réactions dont le caractère autogène est in- . suffisant ou nul. Une goulotte d'alimentation,30 traverse le ciel 21 au voisinage de la paroi latérale 23 et comprend une extrémité d'alimentation à réglage vertical 31 qui descend jus- qu'en un point dont la position peut être réglée de manière à déposer la matière en une épaisseur déterminée sur la surface 11. de la sole. Un logement en U 32 recevant les râbles s'étendra- dialement de la cheminée 22 à la paroi latérale 23 du ciel. Le fond du logement 32 comporte des fentes 33 dans lesquelles cou- lissent 'les râbles 34.
Les râbles 34 peuvent être massifs ou creux et comprennent alors des plaques verticales intérieures suivant la température de service. Aux' températures élevées,, ce dernier système est évidemment préféré. Chaque râble comprend alors un conduit d?admission 36 et un conduit de sortie 37 pour l'agent de refroidissement qui supportent également le râble.
L'agent de refroidissement, par exemple l'eau ou l'air, est admis dans le conduit 36 et le râble 34 sur une face de la pla- que 35 contourne la plaque 35 par dessous jusqu'à l'autre face du râble et s'échappe par le conduit de sortie 37. Des joints réfractai res 38 sont montés sur les conduits 36 et 37 de manière à s'adapter dans la fente 33. Les conduits 36 et 37 sont maintenus entre deux cornières des supports 39 et 40 qui sont assemblées par des
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boulons 41. Les cornières de support 39 et 40 sont fixées entre des cornières réglables 42 et 43 au moyen de boulons 44. pas vis de réglage vertical 45 sont prévues à chaque extré- mité des cornières réglables 42 et 43.
Ces vis 45 supputent sur les poutrelles en U fixes 46 et 47 qui sont montées en tra- vers du logement 32 comme le montre la Fig. 3.
On plateau tournant d'évacuation 50 est monté sous le puits 12 pour recevoir les produits. Un système d'évacua- tion 51 est monté dans le châssis 14 entre le puits 12 et le plateau 50. Le système ' '51 comporte une gouttière périphéri- que 52 contenant du sable 53 dans lequel plonge un rebord 54 du puits de manière à constituer une, garde de sable.
Le four décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante,
Les brûleurs 29 sont mis en. service pour amener le . four à la température requise qui dépend de la nature de la matière qui doit être débarrassée des fractions volatiles ou bien @ calcinée . La matière qui doit être débarrassée des fractions volatiles ou calcinée est amenée par la goulotte d'alimenta- tion 30 et répartie de iaçon continue en une masse d'une épais- seur et d'une largeur requises sur la périphérie extérieure de la surface 11 de la sole.
A mesure que la sole tourne, la matière rencontre les râbles 34. Chaque groupe de râbles détourne la matière en la renvoyant dans l'anneau concentrique voisin, de manière que le mouvement de la matière de la périphérie de la sole 11 au puits 12 se fasse de façon générale en anneaux concentriques dont chacun a une largeur croissante, pour que l'accroissement de surface à mesure que le rayon diminue permette de maintenir une épaisseur uniforme. Ces anneaux concentriques sont représentés schématiquement par la Fig.4 qui précise également la position relative de chaque râble par rapport aux anneaux. La position verticale des râbles
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détermine la quantité résiduelle de matière subsistant dans chaoue anneau à mesure que la sole tourne.
Les râbles tendent à provoquer le mélange et le retournement du lit plusieurs fois à mesure que la matière se déplace vers le bas de la périphérie de la sole jusqu)au puits. Ce phénomène permet un chauffage et une réaction plus uniformes et donne un produit plus régulier, ce qui constitue l'un des avantages apportés par l'invention.
Dans la forme de réalisation que représentent les
Fig. 8 à 10, la sole 60 comprend des gradins et chaque anneau concentrique est délimita par une surface verticale 61 de sorte que la surface 60 de la sole est constituée par une série de gradins plutôt que par une surface oblique 11 comme le repré- sentent les Fig. 1 à 7. Ces figures représentent également un autre agencement des râbles qui sont disposés de façon que les râbles 70 précèdent les râbles 71. Le premier râble 70 est plus élevé que le râble 71 qui est le suiveur, de sorte que le râble 70 déplace une couche superficielle du gradin et la fait d'abord tomber au gradin immédiatement inférieur,tandis que le second râble déplace la couche suivante qui devient la couche supérieure du gradin suivant.
De cette façon, on assure plusieurs agitations et retournements de la matière. Il convient de noter que l'agencement des râbles par paires indiqué ci- dessus, s'applique également dans le cas des autres formes de réalisation de l'invention.
Les râbles représentés dans les formes de réalisation sont plats et quadrangulaires, mais il est possible d'utiliser d'autres types de râbles, par exemple des râbles en forme de soc de charrue retournant la matière des anneaux concentriques,
Bien que divers modes et détails de réalisation aient été décrits pour illustrer l'invention, il va de soi que celle-ci est susceptible de nombreuses variantes et modifications sans sortir de son ca.dre.
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A method and apparatus for the continuous treatment of coals and other low-caking particulate matter.
The present invention relates generally to a method and apparatus for reliably subjecting to coking, extraction of volatile fractions and / or calcination, carbonaceous materials, such as coals with low agglutination index. (also known as non-coking coals), anthracite, wood, green petroleum coke, balls or briquettes containing determined quantities of coking bituminous coal and other carbonaceous or inert materials in the presence cita non d 'a bitumen binder
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neux.
The invention also relates to the firing of dolomite, limestone and natural cement, the regeneration of quicklime from carbonate sludge, the decomposition of carbonate, sulphates and chlorides, reactivation of activated carbon, etc.
Heretofore the extraction of volatiles and the above calcination or firing have been carried out normally in separate batches. For example, in a common process for producing coke, vertical retort towers are used. There are many varieties of coals which cannot be properly coked by conventional methods in current apparatus or give poor quantities of satisfactory product. For example, the coking of bituminous coals in the western United States from conventional slabs produces a product which is known to be poor because its volatile residue concentration is often too high and unacceptable.
This product also lacks uniformity because its volatile components are less extracted in some parts of the feed than in others.
The firing of green petroleum coke is normally carried out in a rotary kiln. Rotation of the furnace tends to break down the coke particles and a fraction of the fines is discharged through the stack along with the combustion products. In addition, segregation occurs in the bed and results in the large parts moving them freely on the surface while the fines remain in the middle of the bed. As a result, the coarse particles are freed of the volatile constituents to a greater extent than the fines.
Calcination by separate charges of limestones also lacks uniformity because it leads, '
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J8 deadly cooked de'la lime lnl comprising a hard shell over the fragments, which makes quenching difficult.
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A method and apparatus has been developed for the treatment of such materials which obviates those difficulties which result in a smoother and more uniform product, for example.
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a coke of excellent quality at 0 ..; ..:
1 .., t of constituents goes ... lat1s from bituminous coals from the west of the United States, '-r / -' '*' as well as quicklime of good quality because it
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. is easier to slake than dead-calcined lime # 1nvent1on provides a continuous treatment process for low-clumping coals, limestone and other materials with little or no clumping power, depending on
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; 1 ;; j @ ifl.1gn, j4 ± poj / j #, S% µga, çpntinue this matter to treat c: ;;
, ... '44 -Q '"-,. $, 9ntinue this material to be treated -, -'on the floor of a heated chamber near the outer contour of the latter to form a bed, the movement is ensured relative of the sole and the material therein with respect to several saddles arranged above the sole and gradually spaced outwards from the center of the latter, the material is progressively advanced towards an orifice of outlet provided in the center of the sole by arranging the saddles so that they extend into the bed at an angle such that the bed moves progressively towards the middle in the direction of this outlet opening, one returns from
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1 .. ". ' .,,
QQ.n1rlue the bed during its progressive movement towards ¯ .- :: 'f¯., X y. y 'â: "6;!,. ,, t y .-, r, io'.:. c ï s4: 'e; withdraw the material processed by:'" T, '' ': SLir Sr''i '' 43 dk: 3o., E
In a preferred method of treating such materials, these are fed onto a generally circular hearth and the hearth and the material it carries through are rotated. compared to several fixed rables above the sole.
The material is poured into a well in the center of the hearth and
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'' ',., matter; treated is 2tt.re of the well from the bottom.
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Laughing is favored by gravity, which improves the agitation and mixing of the bed.
To turn the bed even better, we can use saddles in the shape of a plow.
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when the installation of the invention is to be used at relatively high temperatures, it is preferable to provide means for cooling the saddles, for example, by circulating a cooling medium.
In another preferred embodiment of the installation, a step hearth is used which descends progressively from the periphery towards the center to promote the inversion of the bed as it advances towards the outlet orifice.
In another preferred embodiment, staggered saddles are used such that there is an anterior saddle and a follower saddle at substantially each radial location of the saddles, each follower saddle penetrating deeper into the bed than its saddle. front saddle, so that the bed progressively advances inward in successive stages, while the upper part of the bed advances before the lower part of the bed so as to promote the inversion of the bed as it progresses towards the orifice. Release.
Other details, aims and advantages of the invention will be reflected in the description given below with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a vertical section through an oven according to the invention;
Fig. 2 is a partial view on a larger scale of the saddles and saddles of Fig. 1;
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Fig 3 is a section taken on line III-III of Fig, 2;
Fig 4 is a section taken on line IV-IV of the.
Fig. 2;
Fig. 5 is a partial section taken on the line V-V of FIG. 3;
Fig, 6 is a view on a larger scale partly in section of a pair of saddles according to the invention
Fig. 7 is a section along the line VII-VII of the
Fig, 6;
Fig, 8 is a partial section of the sole and of the ploughshare rails according to the second embodiment of the invention;
Fig. 9 is a section at 90 with respect to FIG. 8 taken along line IX-IX of FIG. 10; and
Fig. 10 is a partial plan view ± the bottom showing Figs. 8 and 9.
The drawings show a furnace according to the invention which comprises a rotary hearth 10 having an interior surface 11 sloping from the periphery towards a central axial well 12 coming integrally with the hearth 10 and descending below it. .
The rotary hearth 10 is supported by rollers 13 mounted on a frame 14 and is driven by a motor acting on a ring gear via a pinion in the usual way for rotary hearth ovens. A wall 15 extends vertically above the surface of the sole 11 at its outer periphery and carries a gutter 16 filled with sand.
17. If desired, the sand can be replaced with a liquid.
The frame 14 carries beams 20 which support a refractory sky 21 with a central chimney 22. From the sky 21 descends a wall 23 carrying a flange 24 which sinks into the ceiling.
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sand 17 of the gutter 16 to constitute a sand guard between the sky 21 and the sole 10. The sky 21 is pierced with air intake holes 25 which are cemented in air by the pipe
26 mounted on the frame 14. The orifices 25 direct the air downwards towards the hearth. The side wall 23 of the canopy comprises orifices 27 receiving air from a duct 28 also mounted on the frame 14. The orifices 27 direct the air generally across the sole in a direction ra- diale.
Burners 29 are mounted in the sky to bring the furnace to operating temperature and provide additional heat for the reactions of which the autogenous character is in-. sufficient or nil. A feed chute 30 passes through the sky 21 in the vicinity of the side wall 23 and includes a vertically adjustable feed end 31 which descends to a point the position of which can be adjusted so as to deposit material. in a determined thickness on the surface 11. of the sole. A U-shaped housing 32 receiving the saddles extends radially from the chimney 22 to the side wall 23 of the sky. The bottom of the housing 32 has slits 33 through which the rails 34 slide.
The saddles 34 can be solid or hollow and then comprise interior vertical plates depending on the operating temperature. At elevated temperatures, the latter system is obviously preferred. Each saddle then comprises an inlet duct 36 and an outlet duct 37 for the cooling medium which also support the saddle.
The cooling medium, for example water or air, is admitted into the duct 36 and the saddle 34 on one side of the plate 35 bypasses the plate 35 from below to the other side of the saddle. and escapes through the outlet duct 37. Refractory seals 38 are mounted on the ducts 36 and 37 so as to fit in the slot 33. The ducts 36 and 37 are held between two angles of the supports 39 and 40 which are assembled by
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bolts 41. Support angles 39 and 40 are secured between adjustable angles 42 and 43 by means of bolts 44. Vertical adjustment screws 45 are provided at each end of adjustable angles 42 and 43.
These screws 45 rest on the fixed U-joists 46 and 47 which are mounted across the housing 32 as shown in FIG. 3.
An evacuation turntable 50 is mounted under the well 12 to receive the products. An evacuation system 51 is mounted in the frame 14 between the well 12 and the tray 50. The system 51 comprises a peripheral gutter 52 containing sand 53 into which a rim 54 of the well plunges so as to constitute a, sand guard.
The oven described above operates as follows,
The burners 29 are put in. service to bring the. oven at the required temperature which depends on the nature of the material which is to be freed from volatile fractions or else @ calcined. The material which is to be freed from volatile or calcined fractions is fed through the feed chute 30 and continuously distributed in a mass of the required thickness and width over the outer periphery of the surface 11. sole.
As the hearth rotates, the material meets the saddles 34. Each group of saddles diverts the material by returning it to the neighboring concentric ring, so that the movement of the material from the periphery of the hearth 11 to the well 12 takes place. generally made in concentric rings each of which has an increasing width, so that the increase in area as the radius decreases will maintain a uniform thickness. These concentric rings are shown schematically in Fig.4 which also specifies the relative position of each saddle with respect to the rings. The vertical position of the saddles
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determines the residual amount of material remaining in each ring as the hearth rotates.
The saddles tend to cause the bed to mix and turn several times as the material moves down the periphery of the hearth to the well. This phenomenon allows a more uniform heating and reaction and gives a more regular product, which constitutes one of the advantages provided by the invention.
In the embodiment represented by
Fig. 8 to 10, the sole 60 comprises steps and each concentric ring is delimited by a vertical surface 61 so that the surface 60 of the sole is formed by a series of steps rather than an oblique surface 11 as shown in FIGS. Fig. 1 to 7. These figures also show another arrangement of the saddles which are arranged so that the saddles 70 precede the saddles 71. The first saddle 70 is higher than the saddle 71 which is the follower, so that the saddle 70 moves a surface layer of the step and first drops it to the next lower step, while the second saddle displaces the next layer which becomes the top layer of the next step.
In this way, we ensure several agitations and reversals of the material. It should be noted that the arrangement of the rables in pairs indicated above also applies in the case of the other embodiments of the invention.
The saddles shown in the embodiments are flat and quadrangular, but it is possible to use other types of saddles, for example saddles in the form of a ploughshare turning the material of the concentric rings,
Although various embodiments and details of embodiments have been described to illustrate the invention, it goes without saying that the latter is susceptible of numerous variations and modifications without departing from its framework.