"Dispositif et procédé de traitement de matières organiques" Un nouveau procédé extrêmement efficace de traitement de différentes matières organiques en des états plus utiles comprend l'action d'enfermer une matière sous la forme de morceaux d'agrégat à l'intérieur d'une chambre présentant une extension verticale,
la fermeture au moins partielle de la chambre vis-à-vis de l'air
pour ajuster la quantité d'oxygène contenue dedans, le transport
des morceaux d'agrégat à travers l'étendue verticale de la chambre dans un espace de temps prédéterminé par une action vibratoire, le chauffage de la chambre à une température présélectionnée suffisante pour convertir les constituants à base d'hydrocarbures volatils de
la matière à un état gazeux, et l'élimination des gaz à partir de la chambre pour un usage ultérieur. i
Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comprend
de préférence une première et une deuxième chambres, chaque chambre comprenant un plateau de longueur continue agencé en spirale le long d'une distance verticale de la chambre, le plateau entourant
un support vertical. Des générateurs de vibrations fixés au support.. confèrent des forces vibratoires au plateau pour entraîner les morceaux de matière à se déplacer d'une extrémité du plateau à l'autre, par exemple du bas vers le haut, sous l'action des vibrations. Le chauffage de la matière est effectué dans une chambre de ce genre et avec les gaz de dégagement résultants qui supportent la combustion pour ce chauffage . Après chauffage, la matière est transférée à partir de la première chambre dans une deuxième chambre, également fermée à l'air, pour le refroidissement au cours duquel les morceaux traversent de manière semblable l'étendue verticale d'un convoyeur spiralé semblab le commandé par vibrations et situé dans la deuxième chambre.
Si le séchage de la matière est souhaité pour réduire le taux d'humidité avant la carbonisation, on peut effectuer cela dans une troisième chambre chauffée par des gaz de combustion en provenan-
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également être utilisée simplement comme un séchoir pour de la matière qui ne doit pas être traitée pour la carbonisation ; dans cette chambre la matière traverse l'étendue verticale d'un convoyeur spiralé commandé par vibrations, semblable à ceux des première et deuxième chambres.
Le traitement peut comprendre la conversion de copeaux de
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bon de bois ou carbone, la carbonisation ou la pyrolyse ou la réduction du taux d'humidité de telles matières, la conversion de déchets de pneumatiques en noir de carbone, l'extraction de kérogène ou de bitume à partir d'huile, de schistes ou de sables, etc., la conver- sion de charbon en coke, ainsi que la gazéification du charbon, ou encore le mélange de matières du même composant ou de composants différents qui requiert un malaxage sous des températures plus élevées que la température atmosphérique.
Cette invention est relative au traitement de différentes matières organiques ou de matières porteuses de matière organique
et plus particulièrement au traitement par un chauffage hautement efficace et énergique des matières, en les confinant dans des conditions contrôlées pour convertir les matières en des états plus utiles
Dans ce but, différents dispositifs ont été proposés pour le traitement de matières par l'utilisation d'une colonne dans laquelle les matières sont alimentées de manière discontinue ou continue à une cornue, ou récipient de chauffage. Par exemple, la carbonisation de différentes matières organiques, comprenant la conver-sion de ces matières en charbon de bois, a auparavant été effectuée dans soit un tambour soit des cornues cylindriques du type ayant l'axe principal de la cornue orienté soit horizontalement soit sous un angle par rapport à l'horizontale.
Avantageusement une des deux techniques principales est utilisée dans ces agencements selon l'état de la technique pour déplacer la matière à travers la cornue ou le récipient lorsqu'il est chauffé. Dans un premier essai, une via, tarière, serpentin ou un autre convoyeur mécanique conventionnel est utilisé pour transporter physiquement la matière le long de la longueur de la cornue. Dans l'autre type d'agencement, la cornue elle-même ëst montée pour être tournée, car elle se trouve sur des rouleaux, et des palettes ou d'autres saillies à l'intérieur de la cornue sont utilisées pour transporter la matière à l'intérieur lorsque la cornue tourne, à la manière d'un malaxeur de ciment. Ces deux modes de réalisation souffrent d'un certain nombre de désavantages, parmi lesquels on peut noter la complexité mécanique et l'utilisation
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ges, chaînée, courroies, transmissions ou autres machineries conventionnelles importantes requises, qui sont utilisés pour conférer une rotation soit au serpentin, soit au convoyeur, soit à la cornue elle-même.
Sans tenir compte de la nature préjudiciable de tels agencements mécaniques onéreux, compliqués et nécessitant de l'entretien, il est également difficile de procurer, dans l'espace réduit de la cornue, une longueur de traitement suffisante pour exposer
de manière approfondie les matières au chauffage lorsqu'elles se déplacent à travers la cornue. De plus, il a été excessivement difficile, dans n'importe quel cas, de procurer une exposition complète et uniforme de la matière au traitement dans un appareil de l'état antérieur de la technique de ce genre étant donné le fait que des agglomérations de la matière excluent l'exposition d'au moins une partie de la matière à l'environnement chauffant, et étant donné les différents points chauds ou gradients de température à l'intérieur de la cornue ou du récipient de chauffage, une partie de la matière pouvant être exposée à des températures différentes de celles d'autres parties de la matière. Le traitement est de ce fait non uniforme et non homogène à l'intérieur du corps de la matière.
La présente invention a par conséquent pour but de prévoir un dispositif et un procédé améliorés pour le traitement, par chauffage, de matières à la fois organiques et inorganiques.
Un autre but de la présente invention consiste en la prévision d'un nouveau dispositif et d'un nouveau procédé pour le traitement de différentes matières organiques, ou de matières contenant des constituants organiques, en des formes plus utiles, telles que du carbone, du charbon de bois, du coke, du noir de carbone, ou en des constituants gazeux.
Un autre objet de l'invention consiste dans la prévision de dispositifs et de procédés de ce genre pour produire du charbon de bois ou du carbone d'extrêmement haute qualité à partir de bois ou d'autres matières lignocellulosiques, y compris les produits forestiers, tels que les déchets de bois, les copeaux de bois, la sciure, la poussière de bois, l'écorce, les planures, les granules <EMI ID=4.1>
la bagasse, des herbes, des coupes variées, des récoltes et des déchets de récolte, du marc de café, des feuilles, de la paille, des cosses, des coques, des tiges, des gousses, des épis, et des déchets comprenant de l'engrais animal, ces différentes matières étant converties en une des formes souhaitées précédentes.
Encore un autre objet de l'invention consiste en la prévision d'un dispositif et de procédés qui soient capables de traiter des matières organiques ainsi qu'inorganiques qui soient sous
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tits morceaux, des boulettes, des fragments, des grains, des particules, de la poussière, des rabotures, de la poudre, des flocons, des gros morceaux, etc.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif de ce genre et des procédés qui puissent être utilisés pour obtenir différents combustibles industriels, y compris des gaz à quantité de chaleur faible ou élevée utilisables comme combustibles
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matières de la biomasse.
Encore un autre objet de l'invention consiste en la prévision d'un dispositif de ce genre et de procédés pour convertir des déchets de pneumatiques en caoutchouc en noir de carbone ou en une autre matière convertie à forte teneur en carbone.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir des dispositifs de ce genre et des procédés de traitement de charbon de bois pour obtenir du charbon de bois activé.
Encore un autre objet de l'invention consiste en la pré- <EMI ID=7.1>
coke à partir de charbon.
Un autre objet apparenté de l'invention est de prévoir un appareil de ce genre et des procédés utilisables pour la gazéification du charbon.
Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif de ce genre et des procédés pour extraire du kérogène, c'e st-à-dire de la matière fournissant de l'huile organique, à partir de schistes bitumineux, ou du bitume à partir de sables bitumineux.
Encore un autre objet de la présente invention consiste
à prévoir un dispositif de ce genre qui puisse être utilisé non seulement pour le chauffage mais aussi pour le séchage et le mélan-
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prévision d'un dispositif de ce genre qui, en plus du fait d'être utilisable pour le traitement de différentes matières et pour la mise en oeuvre de différents procédés tels que notés précédemment,
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nière fortement uniforme, permette le chauffage de ces matières sous une forme d'agrégat en morceaux ou en particules avec une uniformité et une possibilité de contrôle extraordinaires, traite des morceaux de matière de différentes dimensions, ouvertures de mailles, degrés et textures allant des poudres jusqu'à de gros morceaux, et permette un très haut degré de précision et de contrôle sur une large gamme de durées et de vitesses de traitement.
Parmi encore d'autres objets de l'invention, il faut no-ter la mise au point d'un dispositif de ce genre qui soit relativement compact tout en recevant les matières de traitement le long
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un minimum relatif d'énergie, cette faible énergie, plutôt minuscule, étant utilisée uniquement pour la manipulation et le trans-fert des matières au dispositif et à partir de ce dernier.
Des objets supplémentaires de l'invention comprennent
la prévision d'un dispositif de ce genre et de procédés qui ne nécessitent pas l'utilisation d'arbres de rotation, de vis et de serpentins conventionnels, qui obvient à l'utilisation d'une machinerie compliquée ou coûteuse nécessitant de l'entretien, qui permettent l'utilisation d'une chambre de traitement stationnaire et qui permettent le traitement le long d'une distance veticale de la chambre.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre non limitatif et avec référence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une vue en élévation frontale, partiellement sous forme schématique, qui illustre un dispositif construit suivant la présente invention et comprenant un dispositif de chauffage et un dispositif de refroidissement. La figure 2 représente une vue schématique simplifiée du dispositif de chauffage suivant l'invention comprenant certains éléments d'écoulement de gaz, de canalisation et de commande de cet appareil. La figure 3 représente une vue en coupe transversale sim-plifiée qui illustre un dispositif de chauffage suivant l'invention, cette vue étant prise d'une manière générale sous la forme d'une vue en coupe transversale verticale à travers les parties de chauffage du dispositif de la figure 1. La figure 4 représente une vue en coupe transversale semblable du dispositif de refroidissement de l'invention.
La figure 5 représente une vue en coupe transversale le long de la ligne 5-5 de la figure 3. La figure 6 représenta une vue en coupe transversale verticale, fragmentaire, qui illustre certaines parties du transporteur commandé par des vibrations du dispositif suivant les figures 3 et 5. La figure 7 représente une vue en coupe transversale suivant la ligne 7-7 de la figure 3, cette vue étant une illustration semblable à la figure 5. La figure 8 représente une vue en plan horizontal, fragmentaire, à échelle agrandie, de parties d'un plateau convoyeur du dispositif suivant la présente invention qui illustre le mouvement des morceaux de matière sur le plateau. La figure 9 représente une vue schématique simplifiée du dispositif suivant l'invention qui illustre certains usages additionnels du dispositif.
Les éléments identiques ou analogues des différents dessin.s sont désignés par les mêmes références.
Si on se réfère à présent aux dessins, et plus particulièrement à la figure 1, il est désigné d'une manière générale par la référence 11 un système ou dispositif suivant la présente inven-tion pour mettre en oeuvre un procéda de traitement de différentes
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drocarbonés volatils en un état gazeux. Le dispositif 11 comprend une unité de chauffage cylindrique 12 en dessous de laquelle est située une chambre de combustion 14 adaptée pour être ravitaillée en gaz combustibles, ainsi qu'il sera décrit de manière plus détaillée dans la suite. Différentes espèces de matières organiques (ou ainsi qu'on peut le concevoir également inorganiques) sont fournies à l'unité de chauffage 12 sous une forme d'agrégats, c'est-àdire sous la forme de copeaux, de petits morceaux, de boulettes,
de fragments, de grains, de particules, de poussières, de rabotures; de poudres, de flocons, de gros morceaux, et analogues, au moyen d'une goulotte d'alimentation 15. Cette dernière peut être reliée à une trémie appropriée, à une caisse, à un convoyeur courant ou à un élément analogue destiné au transport de la matière en agrégat ou en vrac vers la goulotte 15 en vue du traitement dans l'unité de chauffage 12.
A l'intérieur de l'unité de chauffage 12 il y a une chambre de chauffage 17 (v.figure 2) qui doit être décrite de manière plus détaillée dans la suite. Les matières alimentées par la goulotte d'alimentation 15 sont traitées à travers une distance verticale de la chambre 17, en étant transportées à travers celle-ci suivant un nouvel agencement, expliqué dans la suite, et elles sont ensuite délivrées au moyen d'un canal de transfert 18 à partir du sommet de l'unité de chauffage jusqu'en un point situé à l'extrémité inférieure de l'unité de refroidissement 20 qui présente une chambre de refroi-dissement 21.
Dans la chambre de refroidissement, les matières sont refroidies tout en étant maintenues dans le milieu fermé de la chambre de refroidissement 21 où elles sont transportées vers le haut sur une distance verticale de cette chambre par un agencement semblable à celui utilisé dans l'unité de chauffage 11. Les matières refroidies, qui ont été converties, ou traitées d'une autre manière, sont alors délivrées par un canal de décharge ou de déli-
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ou à un transporteur courant pour l'entreposage ou pour un autre traitement ou manipulation. L'unité de refroidissement 20 est supportée sur une plate-forme appropriée 24 et la hauteur de l'unité de refroidissement est proportionnée à celle de l'unité de chauffage 11. Une porte de visite 22 dans une paroi frontale de l'unité de refroidissement 20 permet l'observation de la matière traitée à chaud qui est fournie par le canal 18 à l'unité de refroidissement.
D'une manière générale, l'unité de chauffage 12 et l'unité de refroidissement 20 contiennent chacune un transporteur vibratoire qui doit être décrit d'une manière plus détaillée dans la suite et qui est pourvu de colonnes métalliques 26, 27, lesquelles font saillie vers le haut à partir des unités et supportent des brides respectives 29, 30 qui sont suspendues à partir de platéeformes respectives 32, 33 sur lesquelles sont montées des unités vibratoires désignées d'une manière générale par les références 35 et
36. Ces unités 35, 36 sont identiques, chacune ayant une paire d'unités de moteurs électriques 38,38' qui sont fixées aux cotés opposés des structures de support 39,40 du transporteur, et elles s'étendent vers le haut à partir des plates-formes correspondantes
32,33 pour conférer à celles-ci une vibration autour de l'axe vertical des colonnes 26,27.
Ces plates-formes 32,33 sont chacune supportées de manière élastique par des ressorts 42 prévus sur des consoles 43 qui sont supportées à leurs extrémités opposées par des poutres appropriées, telles qu'illustrées en traits interrompus en 45. Les poutres sont supportées entre des montants 46,47. Donc on peut voir que le poids de chacune des unités vibratoires 35,36 est supporté par la structure de poutre et de montants plutôt que par les unités de chauffage et de refroidissement respectives 12,20, ces unités étant encore libres de vibrer par rapport à la structure de poutre et de montants.
Un courant alternatif approprié est fourni aux unités de moteurs électriques 38,38' des unités vibratoires 35,36 à partir d'une ligne de courant alternatif courante. La commutation du cou-
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canisme de commutation courant pour commander la mise sous tension des unités de moteurs électriques 38,38' de l'une des unités vibra-
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La chambre de chauffage 17 est configurée de manière à contrôler la quantité d'oxygène contenue dedans, et elle est sensiblement fermée pour empocher toute combustion de l'air qui lui est amené . Dans ce but, la goulotte d'alimentation 15 peut, comme illustré, être prévue avec un réglage à obturateur 51 pour fer-
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l'air d'entrer dans la chambre de chauffage, un réglage similaire 51' étant prévu pour fermer le canal de décharge 23.
Pendant le chauffage des matières à l'intérieur de la chambre 17, des composants volatils des matières organiques fournies par la goulotte 15 sont libérés par la chaleur fournie à la chambre de chauffage par la combustion à l'intérieur de la chambre de combustion 14. Ces composants volatils sont extraits sous la forme de gaz d'échappement chauds par un conduit 52 qui peut être noté comme étant relié par un obturateur 53 à un autre conduit 54. Ce dernier peut communiquer avec l'atmosphère pour expulser les gaz d'échappement à l'atmosphère si cela est nécessaire. Mais de préférence, le conduit 54 est relié à une torche courante 55
(voir la figure 2), qui brQle tous les gaz d'échappement qui doivent être dégagés.
Un conduit 57 est également relié au conduit 52 et il permet aux composants volatils d'être dirigés vers un ventilateur
59 (figure 2) pour comprimer les gaz d'échappement qui sont alors fournis par un conduit 60, à travers un ajutage 62, dans la chambre de combustion 14. Donc, il doit être entendu que les gaz d'échappement sont des gaz combustibles qui peuvent être brûlés
à l'intérieur de la chambre 14 pour un chauffage continu des matières à l'intérieur de la chambre de chauffage 17, d'une manière
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Si on se réfère à présent à la figure 2, il apparaît que la chambre de chauffage 17 est entourée par un espace annulaire 64 où les gaz chauds montant depuis la chambre de combustion 14 sont dirigée autour de la périphérie de la chambre de chauffage et sont alors passés à travers un carneau 65 pour aire dégagés dans l'at-
<EMI ID=19.1> la chambre 17, se déplacent vers le haut à l'intérieur de cette chambre, comme illustré par des flèches, pour le traitement et quittent ensuite la chambre.
De préférence, un brûleur 66 de type commercialement disponible est utilisé pour procurer un combustible gazeux et de l'air sous pression à la chambre de combustion 14. Bien que les gaz d'échappement provenant de la chambre 17 soient utilisés pour supporter la combustion, du LP, du pétrole, du gaz propane naturel peuvent être utilisés dans des buts de chauffage initial ou pour un apport de chaleur supplémentaire.
Dans ce but, un conduit 67 et un obturateur 68 contenu
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fié ou du gaz propane à travers un ajutage 70 du brûleur. L'air est fourni par un conduit 72 à un ventilateur 73 pour être amené sous pression par un autre conduit 74 à une boite à air 76 du brûleur 66. L'air est alors fourni à la chambre de combustion 14
sous pression par un tube de brûleur 77 qui entoure les ajutages
62 ou 70 et qui fait saillie dans la chambre de combustion 14. L'orientation des ajutages 62 et 70 est illustrée de manière représentative sur la figure 1 sur laquelle on peut voir que l'ajutage 70 est supporté par une console 79 qui fait saillie vers l'extérieur à partir de la chambre de combustion 14.
Le gaz combustible chaud fourni par le ventilateur 59 par l'intermédiaire du conduit 60 peut être délivré directement par l'ajutage 62 pour être brûlé dans la chambre de combustion 14. Cependant, certains types de matières organiques, lorsqu'elles ont été traitées suivant l'invention, fournissent des quantités suffi- <EMI ID=21.1>
gaz qu'il ne peut être effectivement brQlé à l'intérieur de la chambre de combustion 14. D'une manière correspondante, il est prévu un autre conduit 81 relié au conduit 60 qui reçoit le gaz combustible chaud, sous pression, à partir du sommet de la chambre de chauffage 17. Le conduit 81 comprend un obturateur 82 qui peut être ouvert pour délivrer au moins une partie du gaz combustible chaud en vue d'un traitement ultérieur, par exemple pour être brûlé pour le chauffage dans un appareillage auxiliaire, pour être condensé en vue d'un entreposage, ou pour le traitement en vue de l'élimination de certains composants avant l'utilisation dans d'autres buts. Un autre conduit 84 relie le conduit 81 et la torche 55 et il comprend une soupape de décharge 85 adaptée pour
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le conduit 81 et pour mettre en communication le conduit 81 et la torche 55. En fonction du type de la matière organique chauffée
à 1 ' intérieur de la chambre 17, différents gaz combustibles à quantité de chaleur faible ou élevée peuvent être constitués par les gaz d'échappement libérés pendant la volatilisation des constituants des matières organiques soumises au chauffage. Là où la matière est constituée par du bois ou différentes autres matières cellulosiques ou lignocellulosiques, on obtient différents gaz pyroligneux qui sont libérés pendant le chauffage de la matière, y compris des méthanes, des aldéhydes, de l'acide formique, des formaldéhydes, ainsi que différents autres gaz condensables et non condensables de diffé-
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pour ne pas mentionner du dioxyde de carbone et du monoxyde de car-bone , de l'hydrogène et d'autres compositions et fractions.
D'une manière supplémentaire, dans le chauffage du bois et de différentes autres matières organiques, de la vapeur d'eau est présente dans les gaz d'échappement et elle peut être aisément condensée ou séparée du courant gazeux.
Référence est faite à présent à la figure 3 qui illustre des détails de l'unité de chauffage 12 et de l'agencement du transporteur vibratoire prévu dedans. D'une manière plus spécifique,
il est prévu à l'intérieur de la chambre de chauffage 17 un transporteur spiralé à vibrations désigné d'une manière générale par la référence 87. Ce transporteur présente un grand nombre de spires
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dable. Ce plateau 90 présente une lèvre autour de ses bords externes ainsi qu'il est indiqué en 91, la totalité du plateau 90 tournant en spirale autour de la colonne 26 et étant fixée à cette dernière qui, ainsi qu'il ressort de la figure 6, peut avoir la forme d'un cylindre creux et constituer une longueur continue de matière qui s'étend vers le bas à partir de la bride 29, laquelle est fixée à la face inférieure de la plate-forme 32 et sur laquelle l'unité vibratoire 35 est montée. Cette colonne 26 s'étend vers le bas à travers 1 'étendue verticale de la chambre de chauffage 17 mais elle n'entre pas en contact avec la paroi de fond ou plancher 93 de la chambre de chauffage. A l'extrémité inférieure du transporteur en spirale 87, un plateau 94 de diamètre agrandi est prévu et il est fixé à l'extrémité inférieure de la colonne 26.
La goulotte d'ali-mentation 15 est prévue avec une configuration effilée qui présente une extrémité 96 à l'intérieur de la chambre de chauffage
17, cette extrémité faisant saillie au-dessus d'une lèvre 97 du plateau de fond 94 à diamètre agrandi pour entraîner la matière sur ledit plateau ; on peut voir que le plateau spirale 88 tourne en spirale vers le haut à partir du plateau de fond 94.
D'une manière semblable, une spire supérieure 97 du plateau 90 communique avec une extrémité interne 99 d'une goulotte
101 qui, à son tour, communique avec le canal de transfert 18 ; dans ce but (voir figure 1) un logement 102 est prévu à l'extrémité supérieure de la surface externe de l'unité de chauffage 12 et un autre logement 103 fait saillie vers l'extérieur à partir de là
et est relié au canal de transfert 18. Le logement 103 peut de préférence être prévu avec une fenêtre de visite 105 pour permettre l'observation des matières chauffées délivrées au canal de transfert 18 et il peut comprendre à son extrémité supérieure une trappe 106 qui permet de récolter des matières qui s'écoulent à partir de la goulotte 101 dans le logement 103, en vue d'un examen et d'une mesure.
Dans une forme de réalisation pratique du dispositif, le plateau spiralé 90 est constitué approximativement de 22 spires, le plateau spirale ayant une inclinaison d'approximativement 7 degrés et présentant un diamètre approximatif de l'ordre de 0,75 m, le diamètre de la colonne 26 étant approximativement de 0,30 m. En supposant un diamètre de plateau de l'ordre de 0,75 m, une longueur totale du plateau 90 à partir du bas jusqu'au sommet le long du trajet spirale constitué par le plateau procure une distance de transport effectif d'environ 51,9 m lorsqu'on mesure le long de la longueur d'un trajet continu proche de la périphérie externe
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est relativement compact, car il est approximativement de 0,95 m dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention et il a une hauteur totale de la section de plateau spiralé du transporteur qui est uniquement légèrement plus grande que 1,8 m. Dans cette forme de réalisation, la lèvre 91 autour de la périphérie externe
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ment à cela, un dispositif très compact est obtenu et il procure dans un tel espace compact une longueur de traitement extraordinairement longue pour le déplacement des matières qui sont délivrées au transporteur 87 par la goulotte d'alimentation 15 et qui sont déchargées du transporteur par la goulotte 101.
La chambre de chauffage 17 a une forme cylindrique qui présente une paroi latérale verticale 108 et qui est totalement fermée au fond par le plancher 93 qui, pour empêcher une distorsion, est de configuration convexe. Un rebord périphérique 109, qui fait saillie radialement vers l'extérieur autour de la périphérie de la paroi latérale 108, fixe cette dernière, avec le plancher 93, sous la forme d'une unité solidaire 110, concentriquement à l'intérieur d'un logement en matière réfractaire cylindrique, désigné d'une manière générale par la référence 111. Ce logement
111 est délimité par une paroi externe cylindrique 113 qui est de préférence en acier et par une paroi concentrique interne 114 qui peut être en acier ou en acier inoxydable, une matière réfractaire
115 étant prévue entre ces parois.
Ladite paroi interne 114 fait saillie vers le haut verticalement à partir d'une plaque horizontale plane 117 formant le plancher de la chambre de combustion 14, une plaque métallique 118 fermant de manière semblable la totalité du fond du logement de matière réfractaire 111, de la matière réfractaire 120 étant située entre ces plaques 117 et 118. Une paroi externe cylindrique ou rectangulaire 121 est prévue autour de l'extérieur de la chambre de combustion 14 et elle est située à quelques centimètres à l'extérieur
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épaisse 123 pour les matières réfractaires qui entourent la chambre de combustion 14.
On peut voir qu'un espace annulaire 124 de quelques centimètres de large entoure le récipient 110 entre la paroi interne
114 du logement en matière réfractaire 111 et la paroi 108 du récipient de chauffage 110. Cet espace est fermé au sommet par le rebord périphérique 109 tandis que, en effet, la chambre de combustion est mise en communication avec l'espace annulaire 124 pour prévoir un écoulement de gaz chauds à partir de la chambre de combustion vers le haut et autour du récipient 110 en vue d'effectuer un chauffage approfondi des matières lorsqu'elles sont déplacées par le transporteur 87 à l'intérieur du récipient 110.
Le carneau 65 communique avec l'espace annulaire 124 à proximité de son extrémité supérieure, les gaz chauds ascendants, tourbillonnants, qui proviennent de la combustion à l'intérieur de la chambre de combustion 14, étant soumis à un tirage vers le haut autour du récipient 110 et hors du carneau 65. Pour augmenter le tirage, le carneau 65 peut communiquer avec une cheminée 126 pré-sentant un ventilateur 127 monté à l'intérieur du diamètre interne de la cheminée 126, pour procurer un tirage forcé des gaz de combustion chauds.
L'extrémité supérieure du logement réfractaire 111 est fermée par une plaque interne horizontale plane 129, par exemple en acier ou en acier inoxydable, qui, avec la paroi interne 114 du logement, ferme de manière effective l'extrémité supérieure du récipient de chauffage 110. Une plaque externe horizontale, plane
130 s'étend également au travers du sommet du logement réfractaire
111, en étant espacée vers le haut de la plaque 129, de la matière réfractaire 131 étant prévue entre les plaques 129 et 130. La paroi externe 113 peut faire saillie vers le haut au-delà de la plaque 130 pour procurer un rebord 133 destiné à recevoir de la matière réfractaire supplémentaire 134.
Un nouvel agencement pour procurer une étanchéité entre l'extrémité supérieure du logement réfractaire 111 et la colonne
26 du transporteur peut être prévu comme comprenant une cuvette
136 constituée par un collier 137 qui fait saillie vers le haut à partir de la plaque 130 en position concentrique par rapport à la
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la colonne 26 et s'étend entre les plaques 129 et 130 et vers le haut au-delà de la plaque 30. Un lit de sable 140 est prévu dans la cuvette 136. Un rebord pendant 142 qui est une extension d'un collier 143, lequel est engagé de manière serrée sur la périphérie de la colonne 26, fait saillie vers le bas dans ledit sable 140. Conformément à cela il est prévu un joint relativement étanche aux
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114 du logement de matière réfractaire et qui communique avec un espace 145 situé à l'extrémité supérieure du transporteur.
Un tube 147, dans lequel s'étend la sonde 148 d'un pyromètre ou d'un autre dispositif de mesure de la température 150, s'étend également entre la paroi externe 113 et la paroi interne
114 du logement 147 de matière réfractaire. Cette sonde 148 a une extrémité de mesure de température 151 qui fait saillie à travers un orifice approprié dans la paroi 108 du récipient de chauffage et qui est située entre deux spires 88 du plateau spiralé 87 pour ef-
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pient de chauffage 17. Bien qu'il soit préférable qu'au moins un ' dispositif de mesure de température de ce genre 150 soit situé comme illustré sur la figure 3, des dispositifs de mesure de température supplémentaires peuvent être agencés de manière similaire en des endroits situés plus haut le long de l'étendue verticale du transporteur 87 pour effectuer des mesures de températures en des endroits variés le long de la longueur de ce transporteur.
Les agencements de transporteur pour à la fois l'unité
de chauffage 12 et l'unité de refroidissement 20 sont sensiblement identiques. Conformément à cela, la description du transporteur
87 à l'intérieur du récipient de chauffage 17 suffit pour expliquer un agencement de transporteur sensiblement identique à l'intérieur de la chambre de refroidissement 21. D'une manière semblable, les unités vibratoires 35,36, qui sont identiques, sont chacune dé-crites en référence à l'unité vibratoire 35 qui est située au sommet de l'unité de chauffage 12. Donc, ainsi qu'il ressort de la figure 3, la structure de support 39 comprend simplement une unité rectangulaire analogue à une botte ou une unité soudée rectangulaire qui est située directement au-dessus de la colonne 26 de façon que le support 39 soit essentiellement coaxial à l'axe longitudinal ou ligne centrale de la colonne 26, tel qu'illustré par la référence 152.
Les unités de moteurs électriques 38,38' sont simplement des générateurs de vibrations du type disponible commercia-
lement à la FMC Corporation de Homer City, Pennsylvanie et vendus sous la désignation commerciale de SYNTRON, ces générateurs étant décrits selon leur mode d'usage préféré dans le brevet aux Etats-Unis d'Amérique 3.053.380 qui est inclus ici a titre de référence. Ces unités employées dans une forme de réalisation expérimentale pratique de la présente invention sont chacune d'une dimension de 1.491,4 J/s.
Chaque unité de ce genre comprend une paire d'ailes 154,155 qui font saillie radialement vers l'extérieur à partir d'une partie de corps cylindrique 156 de l'unité respective et qui sont boulonnées à une plaque 158 qui est engagée de manière serrée par des éléments de serrage fixés par boulon 160,161 sur une face respective 163 de la structure de support 39, l'unité motrice pouvant simplement titre mise en rotation sur un axe 164 qui s'étend à angle droit par rapport à l'axe 152. La vitesse
à laquelle les matières peuvent être transportées le long de la
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chement des éléments de serrage 160,161 et par rotation de l'unité motrice d'une valeur appropriée pour modifier la vitesse d'alimentation par vibrations des matières entre des valeurs minimum et maximum appropriées, les unités motrices 38 et 38' étant orientées de manière opposée dans n'importe quel jeu de circonstances, ainsi qu'il est illustré d'une manière générale sur la figure 3. Ainsi qu'il ressort de cette figure, la variation des angles des unités motrices 38,38' de la manière décrite précédemment déterminera directement la valeur du temps pendant lequel la matière peut être mise à se déplacer depuis le fond jusqu'au sommet du transporteur
87 pour être déchargée par la goulotte 101.
Donc, les angles moteurs déterminent la valeur du temps de traitement des matières à l'intérieur de la chambre de chauffage 17 et d'une manière semblable à l'intérieur de la chambre de refroidissement 21.
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tion vibratoire autour de l'axe 152 de la colonne 26 par les unités motrices individuelles 38,38' qui agissent en coopération. Donc, le but des ressorts 42 sera de permettre à la plate-forme 32 de subir les vibrations. De plus, la présence de sable 140 dans la cuvette 136 permet un mouvement relatif de la colonne 26, lorsqu'elle est soumise à des vibrations, par rapport à l'extension tubulaire 139 qui s'étend entre les plaques 129 et 130, et cela sans permettre à une quantité importante de gaz libéré à l'intérieur de la chambre de chauffage 17 d'être expulsée autour de la périphérie de la colonne 26 et sans permettre à de l'air d'entrer dans la chambre de chauffage 17.
L'action vibratoira conférée aux morceaux 166 qui sont transportés par le transporteur 87 est illustrée sur les figures
5 à 8. La distribution des morceaux typiques de matière sur une seule spire 88 du plateau 90 est illustrée sur la figure 5 dans laquelle on peut voir que les morceaux sont uniformément distribués au travers de la surface du plateau 90, car il y a autant de probabilité qu'un morceau se trouve près de la colonne 26 que de la lèvre 91 du plateau. Sur la figure 7, les morceaux 166' de matière pénétrant dans la chambre de chauffage 17 au moyen de la goulotte 15 sont représentés en train d'être déposés sur le plateau de fond 94 de plus grand diamètre.
Grace à l'action vibratoire conférée aux morceaux par rotation autour de l'axe 152 de la colonne 26, les morceaux de matière sont graduellement entraînés à vibrer vers le haut le long du trajet du plateau 90 jusqu'à ce qu'ils soient distribués de manière uniforme ainsi qu'il est représenté sur les figures 5 et 6, au travers de la surface du plateau qui est radialement normale à l'axe 152 et par conséquent est horizontale. Etant donné le mouvement vibratoire conféré aux morceaux, il suivent chacun un trajet aléatoire, ainsi qu'il est illustré sur la figure 8.
De plus, l'observation des morceaux de matière sur la surface du plateau, lorsque la matière est en quantité suffisante pour qu'il y ait une couche ou une épaisseur de matière en n'importe quel point donné du plateau, montre d'une manière semblable un mouvement aléatoire en sens vertical, la matière étant constamment retournée, agitée, et essentiellement mise à vibrer de façon <EMI ID=34.1>
fectue dans un sens vertical aussi bien que le long de l'étendue arquée du plateau 90. Conformément à cela, la matière est totalement exposée au milieu chauffé à l'intérieur de la chambre 17, le traitement de la matière étant effectué d'une manière non discriminatoire et extraordinairement uniforme sans qu'une quelconque partie de la matière ne soit exposée à des points chauds ou n'ait la permission.de se déplacer d'une manière autre quelconque le long
de la longueur du transporteur, d'une façon différente d'un autre morceau quelconque de la matière. Par conséquent, il y a une extraordinairement grande probabilité que n'importe quel morceau donné de matière soit exposé précisément aux mêmes conditions à l'intérieur de la chambre de chauffage 17 qu'un autre morceau quelconque de matière soumis au traitement. Evidemment, cela est également valable pour la matière qui est déplacée à travers la chambre de refroidissement 21.
Suivant une forme de réalisation expérimentale pratique du présent dispositif, on a découvert que des unités motrices 38,
38' de 1.491,4 J/s sont appropriées pour déplacer 1.362 kg de matière par heure à travers soit l'unité de chauffage soit l'unité
de refroidissement.
Il est à présent fait référence directement à la figure 4 qui représente des détails de l'unité de refroidissement 20 et l'agencement de transporteur à vibrations prévu dedans. La chambre de refroidissement 21 comprend un logement cylindrique présentant une paroi verticale 168 qui entoure la chambre et elle est fermée au sommet par une plaque horizontale supérieure, plane, 170 et à son fond par une plaque horizontale inférieure plane 171. Les éléments 168,170 et 171 peuvent être simplement en acier doux sous une forme de feuille ou soudés de manière appropriées. La plate-forme
24 comprend de préférence quatre pieds 173 ainsi que des éléments horizontaux désignés par la référence 174 et des supports 175 entre les pieds et les éléments horizontaux. Cette structure peut être simplement formée à partir de barres angulaires soudées de manière appropriée.
Un transporteur par vibrations, spiralé, désigné d'une manière générale par la référence 177, est situé à l'intérieur de la chambre de refroidissement cylindrique 21.La forme du transporteur 177 est précisément analogue au transporteur 87 de l'unité de chauffage 12 ; il présente d'une manière semblable un plateau spi-
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le même nombre de spires individuelles 180 que le transporteur 87.
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teau 181 de diamètre agrandi qui est espacé à une petite distance au-dessus du plancher 171 de la chambre 21 et à partir duquel les spirales du plateau 178 s'étendent vers le haut sous forme hélicotdale.
Dans une forme de réalisation expérimentale avantageuse
du nouveau dispositif, le transporteur 177 a précisément la même construction que celle utilisée pour le transporteur 87. Le canal de transfert 18 fournit les matières en provenance de la chambre
de chauffage 17 dans le plateau 181. Ces matières sont entraînées
à se déplacer vers le haut le long de la longueur du plateau 178,
ce qui fournit une distance de refroidissement possible totale qui est extrêmement longue même si la chambre 21 est relativement compacte, en vue de permettre aux matières d'être refroidies à l'intérieur du volume fermé 183 de la chambre 21 avant d'être délivrées par la spire la plus élevée 180' du transporteur à une extension 184
du canal de décharge 23.
Un court collier 186 fait saillie vers le haut à partir
de la plaque d'extrémité supérieure 170 et il procure un ajustement lache autour de la colonne 27, d'une manière essentiellement la même que le collier 139 autour de la colonne .26 de l'unité de chauffage. Le collier 187 d'un diamètre plus grand entoure coaxialement le collier 186 de façon à former une cuvette 188 dans laquelle est agencé un lit de sable 190. Un rebord pendant
192 qui est une extension d'un anneau 193, lequel est engagé de manière serrée à la périphérie de la colonne 27, fait saillie vers le bas dans ledit sable. Cette structure procure un joint fluide étanche aux gaz autour de la colonne 27 pour empêcher tout passage de gaz à l'intérieur du récipient de refroidissement 21 ou toute entrée d'air autour de la colonne 27, en permettant un mouvement de vibration de la colonne 27 à l'intérieur du collier 186
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vibratoire 36 qui est d'une construction identique à l'unité 35 et par conséquent n'est pas décrite de manière détaillée. Cependant, les unités motrices 38,38' peuvent être ajustées en relation angulaire de la même manière que celle utilisée dans l'unité vibratoire 35 pour faire varier la vitesse d'alimentation par vibrations des matières le long de la longueur du plateau 178 du transporteur, en faisant varier le temps pendant lequel ces matières sont transportées à partir du plateau de fond 181 jusqu'au plateau supérieur 180' pour la décharge par le canal 23.
Dans une réalisation expérimentale pratique de la forme de réalisation, des unités motrices 38,38' de 1.491,4 J/s sont utilisées dans l'unité vibratoire 36. Dans cet appareil expérimental, les dimensions de la chambre de refroidissement 21 sont approximativement de 0,96 m de diamètre et de 1,95 m de hauteur.
Pour plusieurs usages de l'invention, on a découvert qu'il était approprié pour le refroidissement des matières chauffées à l'intérieur de la chambre de chauffage 17 d'utiliser une chambre de refroidissement 21, d'une configuration telle qu'illus-
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efficacement refroidie par air. Cependant, pour certaines opérations du dispositif dans lesquelles des températures extrêmement élevées peuvent être réalisées à l'intérieur de la chambre de chauffage 17, il peut être préférable d'entourer la chambre de refroidissement 21 d'une enceinte à double parois à travers laquelle de l'eau de refroidissement peut être passée pour transférer plus efficacement la chaleur à partir de la chambre de refroidissement
21 en vue du refroidissement des matières. En tout cas, les ma-
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me manière que les matières sur le transporteur 87, entraînées à se déplacer de manière aléatoire le long de la longueur du transporteur avec pour résultat que chaque morceau de matière est uniformément et profondément exposé au milieu de refroidissement à l'intérieur du volume 183, tandis que, comme avec l'unité de chauf-
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en dépit de la longueur extraordinaire du plateau spiralé 178. Précisément de la manière qui se produit dans l'unité de chauffage, chaque morceau de matière montre un mouvement aléatoire à la fois le long de l'étendue horizontale du plateau et dans le sens vertical vers le haut et vers le bas, en vertu de l'agitation constante des matières résultant de l'action vibratoire conférée à elles par le fonctionnement de l'unité vibratoire 40 et transmise au plateau
178 par la colonne 27.
Sans avoir l'intention de limiter les nombreuses facettes possibles de l'invention, les procédés de traitement de différents types de matières organiques par l'utilisation du nouveau
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tiers, tels que de la sciure, des copeaux de bois, des rabotures, des fragments d'écorce et différentes formes de matière lignocellulosique, qui sont ordinairement les produits de déchet des scieries, en un charbon de bois de haute qualité présentant un grand pourcentage du carbone fixé, la conversion de résidus de pneu en noir de carbone, la conversion de charbon en coke, et l'extraction d'huile sous la forme de kérogène ou de bitume à partir de différents schistes ou sables bitumineux.
De plus, différentes matières de la biomasse, y compris de l'engrais animal et d'oiseaux, de la paille, du compost de champignons et différentes autres matières de déchet telles que des ordures et analogues, peuvent être converties en du charbon de bois de haute qualité ou gazéifiées.
Dans la production de charbon de bois, la totalité du caractère des morceaux de la matière de départ n'est pas perdue en
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de la présente invention. C'est-à-dire que si la forme de la matière consiste en copeaux, boulettes, fragments, grains, particules, poussières, rabotures, poudre, fLocons, gros morceaux, ou en une autre forme quelconque qui peut être regardée comme ayant un caractère de vrac ou d'agrégat, et toutes les formes auxquelles il est fait référence ici simplement comme morceaux de la matière concernée, le traitement des morceaux de matière a lieu de telle façon que le caractère d'origine de la matière est préservé car les morceaux de matière ne sont pas soumis à une macération, à un concassage physique ou à un broyage et ils ne sont pas exposés à des forces physiques de destruction ou à des forces physiques excessives pendant qu'ils subissent le traitement.
Par exemple, lorsqu'on part de copeaux de bois, l'invention est utilisée pour traiter les copeaux de bois en charbon de bois à forte teneur en carbone sous la forme de copeaux. Cependant, le fonctionnement du dispositif peut être conduit dans des conditions telles qu'il entraîne la conversion de la matière en perles ou poussières. Par exemple, lorsque des copeaux de pneus en caoutchouc sont traités par l'invention, le nouveau dispositif entraîne la conversion des copeaux en noir de carbone, avantageusement sous la forme de perles ou de poussières.
D'une manière large, la méthodologie de la présente invention comprend le traitement de matière organique en un état plus utile, ce qui comprend d'une manière large la phase d'enfermer la matière sous la forme d'agrégat à l'intérieur d'une chambre ayant une étendue verticale ; il doit être entendu que les présentes chambrés de chauffage et de refroidissement sont données plutôt à titre illustratif et qu'elles ne limitent pas la forme des chambres dans lesquelles le traitement suivant la présente invention peut être effectué. De plus, le procédé de l'invention comprend au moins la fermeture partielle de la chambre vis-à-vis de l'air pour ajuster la quantité d'oxygène contenue dedans, et le transport des morceaux de matière en agrégats à travers l'étendue verticale de la chambre dans un intervalle de temps prédéterminé
<EMI ID=43.1> action vibratoire entraîne une agitation des morceaux individuels de façon à effectuer un mouvement aléatoire de ces derniers et une exposition approfondie aux températures ambiantes à l'intérieur de la chambre. Ce transport est effectué alors que la chambre est chauffée à une température présélectionnée suffisante pour convertir les constituants hydrocarbonés volatils de la matière en un état gazeux, ce qui procure des gaz d'échappement à partir de la matière. Ainsi qu'on l'a précédemment observé, ces gaz d'échappement sont éliminés de la chambre pour être utilisés, et ils sont de préférence retournés par un ventilateur 59 et un conduit 60 à la chambre de combustion pour y être brûlés et pour obtenir, au moins en partie, le chauffage de la chambre de chauffage.
Dans le cas de plusieurs matières qui sont capables d'être <EMI ID=44.1> fisants sont obtenus pour que cette combustion puisse être tota-
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cès de gaz qui peut être traité pour un autre usage, comme le chauffage industriel ou domestique ou pour engendrer de l'électricité, ou qui peut être condensé, distillé, soumis à un craquage, etc.
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limitée ou maintenue au moins à une atmosphère contenant une quantité initale d'oxygène, le chauffage de la chambre à une température élevée prédéterminée est, selon le procédé suivant l'invention, suffisant pour entraîner au moins une décomposition partielle de la matière organique en vue de produire la volatilisation requise de ses constituants. Cette décomposition convertit de manière efficace la matière à un pourcentage relativement plus élevé de carbone car les constituants volatils sont libérés et convertis
en un état gazeux, puis éliminés de la chambre de chauffage .
Suivant un procédé continu préféré de l'invention, les morceaux de matière organique sont fournis de manière continue par un canal d'alimentation 15 à la chambre de chauffage 17, sont transportés vers le haut par le transporteur spiralé 87, sont transférés de manière continue par le canal de transfert 18 à l'unité
de refroidissement 20 et sont là refroidis dans la chambre de refroidissement 21 à nouveau en étant transportés vers le haut à travers cette chambre 21 par le transporteur spiralé 177, en étant déchargés de manière continue par le canal 23.
Dans la mise en oeuvre de la conversion de certaines des matières organiques précitées en charbon de bois, sont choisis les
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plus une ouverture de maille de quelques centimètres, mais de préférence de la dimension granulaire à approximativement une ouverture de maille de 3,81 cm. La matière en vrac ou en agrégat, c'està-dire ici les morceaux de matière séparés ou distincts ou individuels d'un corps ou d'une masse de la matière qui seront aisément séparables du corps ou de la masse, sans utilisation de force, est de préférence alimentée en continu (bien qu'on puisse envisager
une alimentation discontinue) par la goulotte d'alimentation dans
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nement et avec la chambre de chauffage ayant été préalablement chauffée à une température prédéterminée, telle que mesurée par le dispositif 150 et telle qu'elle est produite par la combustion de pétrole liquéfié, de propane, de pétrole, de gaz naturel, ou même d'alcool. Sans tenir compte du combustible, ce dernier est injecté par l'ajutage 70 du brûleur à l'intérieur de la chambre de combustion 14. La matière ainsi chargée dans la chambre de chauffage n'est pas alimentée à un débit plus grand que ce qui produira le remplissage du plateau de transporteur 90.
Bien que cela ne soit pas illustré, ce que l'on appelle un brûleur à conifère peut remplacer le brûleur 66 s'il est approprié pour brûler de la sciure, des copeaux de bois, des écorces, des cosses, etc. Ces brûleurs à conifère sont disponibles dans le commerce et ils peuvent être mis en fonctionnement dans des conditions appropriées pour obtenir une combustion complète de la sciure par exemple, sans émissions visibles au niveau de la cheminée.
La température à l'intérieur de la chambre de chauffage
17 à l'endroit de l'extrémité de sonde 151 entre les spires 88 du plateau peut varier entre environ 149[deg.]C et environ 1093[deg.]C, mais elle est de préférence comprise entre environ 371[deg.]C et 871[deg.]C. Une gamme représentative des températures de fonctionnement pour convertir des matières lignocellulosiques, telles que des copeaux de bois, en charbon de bois, est comprise entre 427 et 649[deg.]C.
A cette température à l'extrémité de sonde 151, il ne faut pas s'attendre à ce que la différence de température à l'intérieur de la chambre
17 dépasse 93 à 149[deg.]C mais il faut s'attendre à ce que la température au sommet de la chambre 17 soit en tout cas quelque peu inférieure à celle du fond de la chambre, et l'on considère cela souhaitable puisque les morceaux de matière entrant sont exposés à une température plus grande que les morceaux de matière sortants.
Pendant le chauffage des matières, du poids et de la dimension sont perdus lorsque la volatilisation se produit. Par conséquent, la durée de transport ou de transit pour déplacer les morceaux à partir du bas jusqu'au sommet du transporteur 87 peut être moindre que celle nécessaire pour le transporteur 177 de façon que le refroidissement puisse prendre un temps plus grand que le chauffage de la matière sans remplissage exagéré ou surcharge
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d'abord d'effectuer un ajustement des unités motrices 38,38' de l'unité vibratoire 35 de façon qu'elles soient chacune préajustées sous un angle approprié pour procurer une durée de transport ou
de transit pour le transporteur 87 dans la gamme largement préférée de
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30 minutes et de préférence de l'ordre d'environ 5 à 7 minutes.
L'ajustement des unités motrices 38,38' de l'unité vi-
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transit à l'intérieur de la chambre de refroidissement 21, d'une manière large, à l'intérieur de la gamme approximative de 3 à 30 minutes et de préférence avec la même durée de transit ou avec une durée supérieure à celle préajustée pour la chambre de chauffage
17. La durée de refroidissement peut aussi être prévue en fonction de la température des matières refroidies fournies au canal
23 , en supposant que cette température est mesurée après que le
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qu'à ce que la stabilité thermique d'équilibre aoit atteinte . Dans le traitement du charbon de bois, il est préféré que la tem-pérature du charbon de bois déchargé ne dépasse pas environ 38 à
52[deg.]C ou qu'il soit simplement chaud au toucher, et en tout cas cette température doit être inférieure à une température à laquelle le charbon de bois résultant s'enflamme automatiquement dans l'atmosphère, c'est-à-dire à environ 65,5[deg.]C. Par conséquent, pour le traitement en charbon de bois, la température de chauffage, la durée de chauffage et les débits peuvent être changés de manière appropriée pour obtenir un fonctionnement continu de façon que la matière traitée, après délivrance, ne dépasse pas 65,5[deg.]C.
Les matières fournies par la goulotte d'alimentation 15 à la chambre de chauffage 17 n'ont pas besoin d'être préparées d'une manière spécifique et, en fait, elles peuvent être soit sèches soit entièrement humides, mais le degré d'humidité influencera d'une manière compréhensible la durée de transit souhaitée et la température préférée pour le traitement dans la chambre 17. Par exemple, de la paille sèche peut être aisément convertie en charbon de bois à des températures inférieures (par exemple d'environ
204[deg.]C) et pendant une courte durée de transit (par exemple d'environ 3 à 5 minutes) tandis que de la sciure mouillée, bien décomposée, peut être aisément convertie en utilisant des températures supérieures (par exemple de 538[deg.]C)et des durées de traitement
plus longues (par exemple de 7 minutes) .
Lorsqu'elle est utilisée pour produire du charbon de bois, la présente invention est largement concernée par la pyrolyse ou la carbonisation, les températures utilisées étant appropriées pour la formation de charbon de bois présentant les degré et qualité visés pour l'utilisation. Le charbon de bois ayant un haut pourcen-tage de carbone fixé est aisément produit par l'invention et il est d'une qualité élevée pour différents usages industriels.
Mais sans tenir compte de l'utilisation ou de la qualité du charbon de bois à produire, l'invention procure un réglage extrêmement efficace et infiniment, variable des durées de traitement, des tempéra tures, des débits et du mouvement, l'un quelconque de ces nombreux paramètres pouvant être modifié de manière sélective à volonté pour obtenir le résultat souhaité, et cela en net contraste avec la technologie antérieure connue.
La présente invention envisage aussi la gazéification de matières organiques, plutôt que leur conversion en charbon de bois. Donc, les matières ligneuses et différentes matières celli losiques, lignocellulosiques, de biomasse, et de déchets organiques, comprenant du fumier, de la bagasse, des feuilles, de la paille, des coques, des cosses, et d'autres déchets d'agriculture
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bon, peuvent toutes être gazéifiées par chauffage à des tempérât* res de gazéification suffisantes et appropriées dans l'unité de chauffage 12 et avec seulement des cendres, du coke ou des résidus minéraux restants, lesquels sont déchargés par le transporter
87 par l'intermédiaire du canal 18. Les cendres, le coke ou les
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froidissement 20. Pour la gazéification, les températures supé-
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d'environ 5 minutes ou davantage, et jusqu'à environ 20 minutes, une durée de traitement représentative étant de 11 minutes. Par
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ment plus longues, par exemple allant jusqu'à environ 20 à 30 minutes peuvent être utilisées.
Pour la gazéification, les gaz d'échappement en provenance de la chambre de chauffage 17 peuvent être brûlés dans la chambre de combustion 14 pour un fonctionnement auto-supportant, et les gaz en excès sont prévus pour un autre usage, par exemple l'entreposage, l'usinage, la formation d'électricité ou le chauffage externe.
Même si l'invention est utilisée pour la production de charbon de bois, les matières lignocellulosiques fournies à la chambre de chauffage procurent, après chauffage, des gaz combustibles en excès. Par exemple, si des copeaux de bois présentant un
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lions de J du gaz d'échappement est produite, tandis que seulement uniquement 1 milliard 55 millions à 2 milliards 110 millions de J du gaz peuvent nécessairement être consommes par brûlage dans la chambre de combustion. Les différences de 6 à 7 milliards de J sont récupérables pour un autre usage, en étant l'équivalent d'envi-
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plus grande et éventuellement fournir plus de 21 milliards 100 mil-
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Dans certaines circonstances, les matières à convertir . en charbon de bois peuvent avoir une teneur en humidité tellement élevée que, avant le chauffage à des températures de carbonisation, un séchage des matières est souhaitable. Dans ce but, la disposi- <EMI ID=64.1>
préchauffage des matières telles que de la sciure et des copeaux de bois humides, avant de les exposer aux températures de carbonisation requises auxquelles une conversion efficace en charbon de
bois peut être rapidement effectuée.
La figure 9 représente une telle configuration qui comprend une unité de préchauffage 195 présentant une chambre de séchage 196 pour recevoir les matières à traiter et une goulotte 198 ou un autre moyen d' alimentation. La chambre 196 peut être de construction et de dimensions semblables ou identiques à la chambre de chauffage 17, et comprendre d'une manière semblable un transporteur par vibrations 200 présentant un plateau spiralé (c'est-àdire hélicoïdal) 201 auquel des forces vibratoires sont couplées <EMI ID=65.1>
type que celui décrit précédemment, les matières étant par ce moyen transportées vers le haut (ou vers le bas) à travers une
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de traitement présélectionnée, après quoi elles sont transférées
à un canal de transfert 203, de préférence fermé comme le canal 18, pour le transfert des matières préchauffées, partiellement séchées
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La chambre. de séchage 196 est entourée par une chemise
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chauffés provenant de la chambre de combustion 14 de l'unité de chauffage 12, par l'espace 124 entourant la chambre 17. Quelque peu refroidis, . ces gaz de combustion 8 . 'coulent. vers le bas autour de la chambre 196 en un espace 208 où ils sont soumis à un tirage par un carneau 209 en direction de la cheminée 126 grâce'au venti- lateur 127 interne. une entrée 211 et une sortie 212 permettent
la circulation d'air sec à travers la chambre 196. Mais d'autres agencements de ventilation sont possibles, par exemple la fourniture de gaz d'échappement à partir de la chambre 196 à la chambre
de combustion, par l'intermédiaire du brûleur 16, en utilisant un ventilateur, etc., de la même façon que Je conduit 57 fournit les
gaz d'échappement au brûleur, à partir de la chambre 17.
Dans des buts d'illustration, l'unité de refroidissement
20 est montrée comme ayant une chambre de refroidissement modifiée
21' dans laquelle un transporteur par vibrations 177' est orienté pour transporter la matière vers le bas plutôt que vers le haut,
en réponse au fonctionnement de son unité de formation de vibra-
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Le dispositif tel qu'illustré sur la figure 9 peut être utilisé également pour le mélange de différentes matières. Donc, un additif ou une substance à mélanger à la matière fournie à chauffer peut être introduit au point X, après quoi l'action vibratoire du transporteur 87 procure un oé�nge rapide, approfondi, lorsque la matière est transportée vers le haut dans la chambre de
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point Y à la matière en train de pénétrer avant le séchage, après quoi le mélange se produit lorsque la matière est en train d'être préchauffée dans la chambre de séchage 196.
A tous les moments pendant le traitement des différentes matières, et en particulier en ce qui concerne la conversion de ma-
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chauffage 17 et de la chambre de refroidissement 21 pour contrô-
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obtenu par un fonctionnement approprié de commandes 51,51' mais l'utilisation de différentes formes de clapets à air et de tiroirs est envisagée.
La présente invention est utile pour convertir des déchets de pneus en du noir de carbone de grande qualité sous la forme de perles ou de poudre, en vue d'une autre utilisation et d'un autre traitement. D'une manière large, les températures utilisées pour une telle conversion peuvent être les mêmes que pour la production de charbon de bois ou un peu plus élevées, et une gamme spécifiquement préférée de températures est comprise entre
538 et 760[deg.]C avec une durée de traitement ou de transit dans lachambre de chauffage 17 de 7 minutes. Les déchets de pneu peuvent être sous la forme de lambeaux, de petits morceaux ou de copeaux de pneu . Les gaz d'échappement sont récupérés et sont en outre traités, convertis ou brûlés.
Du charbon peut aisément être traité par l'invention de différentes manières, en étant gazéifié pour récupérer les matières volatiles utiles contenues dedans, à des températures qui peuvent être de l'ordre de 538 à 1093[deg.]C et en particulier de 760[deg.]C. Des durées de chauffage et de refroidissement représentatives peuvent être de l'ordre de 5 à 30 minutes. La dimension des morceaux de charbon à gazéifier peuvent aller da l'ordre de la poussière à une ouverture de mailles de 7,62 cm, et de préférence de 3,81 cm ou moins.
<EMI ID=74.1> verti en coke de différentes qualités, y compris les qualités utilisables dans les hauts fourneaux. Dans ce but, des températures de chauffage peuvent avantageusement être de l'ordre d'environ 649
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conversion en morceaux ayant un état vitreux, essentiellement cristallin ou analogue à du corail.
L'invention comprend en plus l'extraction de matières volatiles à partir de ce que l'on appelle des schistes ou dessables bitumineux. Le schiste bitumineux est une roche sédimentaire ayant un haut pourcentage de matières volatiles et de carbone fixe qui peuvent être extraits sous la forme de ce que l'on appelle du kérogène qui constitue une huile oléfinique brute dont on trouve jus-
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ble, des sables bitumineux contiennent une huile analogue à du goudron appelé bitume qui peut consister en plus de 10% en poids et comprendre davantage que 50% d'huile . Ces différentes huiles peuvent être extraites par volatilisation en chauffant les schistes ou sables bitumineux particulaires dans la chambre de chauffage 17 à des températures et des durées de traitement comparables à celles utilisées pour la gazéification ou la conversion du charbon. Même ce que l'on appelle le rebut de schiste bitumineux peut être traité avec l'invention. Les températures peuvent être de l'ordre d'envi-
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environ 3 minutes à environ 20 minutes ou davantage. La température de chauffage préférée est 599[deg.]C avec une durée de chauffage et de refroidissement nominalement de 5 minutes chaque fois.
Les matières volatiles extraites par l'utilisation de l'invention à partir des schistes et sables bitumineux sont traitées conformément à des techniques connues, par exemple par condensation, distillation fractionnée et craquage, etc.
Il faut noter que,dans le traitement de différentes matières organiques suivant l'invention, les matières sont ordinairement chauffées une seule fois dans la chambre de chauffage 17 et ensuite refroidies dans la chambre de refroidissement 21. Cependant, il est envisagé que de telles matières puissent être resoumises au traitement une fois ou davantage. Par exemple, du charbon de bois ayant une forte teneur fixe en carbone, par exemple de 70% ou davantage, peut être produit par un seul traitement de matière organique, telle que des copeaux de bois, grâce au nouveau dispositif.
Après un traitement ultérieur de la matière convertie, la teneur en carbone fixé peut être augmentée à plus de 90%, une forme de charbon de bois activé de haute qualité étant ainsi atteinte et ayant une teneur en carbone élevée et une haute porosité , sans dégradation structurelle substantielle.
Le traitement des matières par l'utilisation du nouveau dispositif peut également comprendre l'utilisation d'un grand nombre de chambres de chauffage et d'un grand nombre de chambres de refroidissement, ou les deux. Des chambres de chauffage et/ou de refroidissement multiples peuvent être en série ou en parallèle ou en combinaison d'agencements en série et en parallèle. De plus, certains traitements suivant la présente invention peuvent éviter l'utilisation de l'unité de refroidissement 20, lorsque la gazéification de certaines matières organiques est réalisée et que la seule matière traitée restant après le passage à travers l'unité de chauffage 12 est de la cendre ou des résidus chauds qui ne doivent pas demander un refroidissement ajusté ou restreint.
Bien que le dispositif suivant l'invention soit initialement destiné au traitement de matières organiques des types précédemment notés, il peut être avantageusement utilisé pour le chauffage, ou pour le chauffage et le refroidissement, de différents composés et mélanges et y compris de différentes matières inorganiques. Par exemple l'invention peut être utilisée pour le traitement à chaud ou le recuit de différentes matières, ainsi que pour le traitement gazeux ou des processus de diffusion.
Une autre utilisation du dispositif suivant l'invention est le séchage de différentes matières non seulement des minéraux susdits et d'autres minéraux mais aussi de récoltes variées telles que des grains, des fèves, et d'autres récoltes, le séchage pour
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res d'environ 10 à 149[deg.]C d'une manière approfondie et uniforme qui résulte du traitement vibratoire des matières à sécher. De l'air peut être introduit dans une chambre de préchauffage ou de traitement du dispositif pour ajuster de manière supplémentaire les températures. Pour d'autres matières, des températures de séchage
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Il est envisagé que deux unités de chauffage suivant l'invention puissent chacune fournir de la matière chauffée à une seule unité de refroidissement. De plus, différentes unités de
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être empilées sur le même axe. En outre, bien qu'à la fois
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été décrites comme étant chacune construites pour transporter des matières depuis le bas vers le haut, le mouvement peut être prévu dans la direction inverse. Par exemple, ainsi qu'il est suggéré sur la figure 9, de la matière peut être transportée par l'action vibratoire vers le haut dans l'unité de chauffage 12 et vers le bas dans l'unité de refroidissement 20. De plus, différentes formes de chambres pour soit le chauffage soit le refroidissement son possibles, y compris l'utilisation de cavités ou passages géologiques naturels ou artificiels.
L'invention est décrite d'une manière plus détaillée à l'aide des exemples ci-après.
Exemple 1
L'invention est utilisée pour la conversion de copeaux
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mailles de 1,9 cm et présentent un taux d'humidité d'environ 40%.
Le dispositif tel que représenté sur les dessins est ajusté pour procurer une durée de traitement ou de transit de chauffage de 7 minutes, une durée de transit de refroidissement de 10 minutes et une température de chauffage de 649[deg.]C. Les copaaux sont fournis
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traction de la dimension des copeaux est d'environ 33% et le carac 'tire de copeaux est préservé. On obtient un rendement en charbon de bois de 20 à 30%. Après analyse, une analyse de matière sèche
- du charbon de bois révèle qu'il comprend : -
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briquette ayant une teneur en carbone fixé appropriée pour une qualité industrielle..
Exemple II
L'invention est utilisée pour convertir un mélange de copeaux de bois dur, d'écorces, de rabotures, et de sciure présentant un taux d'humidité d'environ 25%. Les durées et tempéra-
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matières sèches du charbon de bois révèle qu'il comprend :
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briquette. Le rendement est estimé âtre de 20 à 30%.
Exemple III
L'invention est utilisée pour convertir des copeaux de chêne tels que décrits dans l'Exemple I, y compris des morceaux de dimensions plus petites, en charbon de bois. La température
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seuls les morceaux de petites dimensions ont été convertis en char bon de bois.
Exemple IV
Le Tableau ci-dessous résume la conversion de différente matières en charbon de bois dans différentes conditions suivant l'invention, par l'utilisation du dispositif 'et-du procédé.décrits
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Exemple V
L'invention est utilisée pour gazéifier du bois. Des copeaux de chêne présentant une dimension d'ouverture de mailles
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manière continue à l'unité de chauffage qui est à une température de 1093 [deg.]C: Le dispositif est ajusté pour procurer une durée de chauffage et une durée de refroidissement de 5 minutes chacun. Les copeaux sont complètement gazéifiés, avec seulement des cendres blanches ou un résidu cendreux blanc qui est déchargé par l'unité
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semblables à la sortie de l'unité de refroidissement.
Exemple VI
Des fragments de pneus sont convertis en noir de carbone par l'utilisation de l'invention. Des lambeaux de pneu. d'automobile sont alimentés à la chambre de chauffage 17 avec à l'intérieur une température de 593[deg.]C et avec une durée de chauffage et une durée de refroidissement de 7 et de 10 minutes respectivement. Les matières volatiles de la matière de pneumatiques en lambeaux sont complètement séparées et extraites de la chambre de chauffage -17 pour un traitement ultérieur. L'unité de refroidissement procure du noir de carbone sous la forme d'une fine poudre et de petites �<3tlë5.
Exemple VII
Du schiste bitumineux est traité par chauffage dans un dispositif tel qu'illustré sur les dessins, ce chauffage étant
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chauffage et de refroidissement étant chacune de 5 minutes. Deux différentes qualités sont testées, ce que l'on appelle le schiste de rebut de grande qualité et le schiste de rebut de faible qualité
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lité", environ 6 kg sont récupérés à partir de l'unité de refroidissement 20, et pour le schiste de 'rebut de faible qualité", approximativement 5,55 kg. Dans chaque cas, la différence en
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partir du schiste lors du chauffage dans l'unité de chauffage 12 .