EP1470204A2 - Procede et installation pour gazeifier des matieres combustibles - Google Patents

Procede et installation pour gazeifier des matieres combustibles

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EP1470204A2
EP1470204A2 EP03701367A EP03701367A EP1470204A2 EP 1470204 A2 EP1470204 A2 EP 1470204A2 EP 03701367 A EP03701367 A EP 03701367A EP 03701367 A EP03701367 A EP 03701367A EP 1470204 A2 EP1470204 A2 EP 1470204A2
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EP
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reactor
raw materials
compartments
heater
oven
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Withdrawn
Application number
EP03701367A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Virgil Corneliu Stanasila
Octavian Nicolae Stanasila
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Nv Claves Consult
Original Assignee
Nv Claves Consult
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Filing date
Publication date
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    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Definitions

  • the present invention relates to a thermally autonomous process for gasifying raw materials cut into small pieces of grain size 5 to 10 mm, mixed in any proportions and containing combustible substances having a humidity of up to 25%, so as to obtain a gaseous fuel of superior quality (for example with a PCI of between 10 and 30 MJ / m 3 ) and free of nitrogen from the atmosphere.
  • the raw materials can be coals of various qualities, sterile carboniferous washing or filter press, hospital and hotel waste, carcasses of used vehicles and tires, plastics, carpet waste, cellulose and paper, slaughterhouse waste, animal meal, plant waste such as bark, leaves, seeds, used oil, etc.
  • the invention also relates to the installation for the implementation of the method.
  • Document US-A-5 311 830 proposes an ideal pyrolysis, but without gasification of the carbon contained in the coke from the pyrolysis of waste, admitting the heat input necessary for the process by means of rigid surfaces which separate the evolving raw materials from the gaseous heating agents. Such heat transfer requires a heavy investment, without solving the reduction in carbon of the coke caused by the pyrolysis.
  • US-A-4,718,358 proposes the use of microwaves, as a source of maintenance of pyrolysis and gasification of waste, while US-A-4,831,944 proposes the use of plasma as primary heat source. These two methods are prohibitively expensive and therefore devoid of economic interest.
  • US-A-5,678,496 the waste is loaded onto carriages moving in two parallel tunnels connected in a "U" shape. It is an expensive solution providing only low intensity heat exchange.
  • the invention aims to overcome the main drawbacks of the aforementioned state of the art.
  • the invention aims to avoid the use of granules strongly affected by thermal shock and leading to the formation of 1 bark.
  • the invention has the additional aim of no longer requiring a displacement of solid coolant by horizontal conveyor belts, or by elevators, and without temperature limitation of the coolant.
  • the invention has the additional aim of avoiding heat transfer by recovery by means of partition walls.
  • the invention also aims to use as primary source of energy the raw material itself at the final stage of its development, which would reduce costs by several tens of times compared to the use of micro -waves or plasma.
  • the invention finally aims to produce a combustion of the residual carbon of the coke resulting from the pyrolysis and the partial gasification by water vapor of the raw materials, avoiding the use of oxygen as in the state of technique.
  • Main characteristic elements of the invention The process and the installation for the gasification of raw materials having combustible constituents, with the production of pyrolysis gas and water vapor, separately or in the form of a mixture, in accordance with the present invention , on the one hand carry out the heating of these raw materials and on the other hand, the endothermic reactions of drying, pyrolysis and gasification by water vapor in a first compartment of a rotary horizontal cylindrical oven, called "reactor". There are possibly two compartments in the case where it is desired to separate the gases and the water vapor.
  • thermochemical treatments exclusively use sensible heat, given off by a solid heat transfer medium consisting of a mass of cylindrical Rashig refractory rings with a diameter equal to their length (8 to 10 mm) and a wall thickness of 1 to 1, 5 mm, preferably made of steel, resistant up to 900 ° C under a reducing or weakly oxidizing atmosphere.
  • the invention advantageously makes it possible to overcome the negative effects usually caused by thermal shocks on the refractory granules, by ensuring a self-cleaning of the internal cylindrical surface of the furnace and offering a specific surface area for heat exchange which is clearly greater.
  • the mass of metallic Rashig rings hereinafter called “rings”, is cooled from 40 to 70 ° C below 900 ° C and the melting temperature of the ash produced. This mass is heated by a part of the carbon supplied in another compartment of the horizontal rotary cylindrical furnace, called “heater”.
  • the reactor and the heater are therefore combined in a single furnace and arranged on a single axis, driven by a motor.
  • the invention relates to a process for the gasification of raw materials having combustible constituents, with the production of pyrolysis gas and water vapor, separately or in the form of a mixture, said process comprising at least the following steps: provide a horizontal rotary kiln, comprising at least a first compartment, called 'reactor' and at least one second compartment, called a 'heater', said oven being placed in a static carcass, introducing a solid heat carrier which is essentially a plurality of granules or the like of refractory material, into said oven, introducing raw materials into said reactor, to form a mixture of the coolant with the raw materials, continuously moving said coolant between the two compartments, during the rotation of the oven, establishing thermochemical treatments, that is to say heating the raw materials as well as endothermic drying reactions, pyrolysis and gasification by said vapor of the raw materials, said heating and said reactions taking place in said reactor, where said thermochemical treatments receive exclusively sensitive heat, ceded by said coolant
  • said heat transfer solid is cooled in said reactor, by 40 to 70 ° C at a temperature below 900 ° C and below the melting temperature ash generated in the heater.
  • said heat transfer solid consists of a mass of metal Rashig rings, essentially cylindrical.
  • Said rings preferably have a diameter and a length of 8 to 10 mm and a wall thickness of 1 to 1.5 mm, preferably made of refractory steel, and are resistant up to 900 ° C under a reducing or weakly oxidizing atmosphere.
  • the introduction into the furnace of raw materials is controlled by a lock, which pours with a variable frequency, said materials in a fixed toroidal channel preferably of section rectangular, integral with the static carcass of the furnace and preferably not thermally insulated from the reactor, the raw materials being collected therein by at least one scraper shovel disposed at the end of at least one duct integral with the reactor with an imposed axial curvature by the carcass of the oven, said scraper shovel directing the raw materials inside the duct, where these fall by gravity into the reactor to form a mixture with the coolant, with the help of at least one screw individualized pallets secured with a cable, preferably a flexible steel multi-wire cable, rotated by a gear motor.
  • the raw materials are cut into pieces with a particle size of less than 10 mm, preferably between 5 and 10 mm, before being introduced into the oven.
  • the geared motor group has a power of about 100 and is supplied by fixed connections from a 24V reducer-accumulator group, by l 'through two insulated conductors, secured to the furnace and supplied via mobile contactors.
  • the method of the invention to optimize the heat and mass transfer and to direct the circulation of the heat transfer mixture-raw materials in treatment in the two compartments of the oven, heater and reactor, provides two perforated cylinders, ie having orifices, said cylinders being located respectively inside said comparents, of the same horizontal axis as the oven and secured to the oven in its median zone, an axial displacement of the mixture from the inside of said compartments towards the outside taking place on one side of said cylinders, and an axial movement of the mixture from the outside of said compartments towards the inside taking place on the other side of said cylinders, as well as the vertical movement of gaseous products by the cylinder openings.
  • compartments in a space limited on the one hand by the mantle of said compartments and each of said perforated cylinders pallets of refractory material are provided, secured to the coats of said compartments, arranged at equal distances or in groups and with inclinations such that said pallets advance said mixture axially from the inside of said compartments towards the outside of said compartments , during the rotation of the oven in a first direction of rotation.
  • pallets of refractory materials are provided, secured to said perforated cylinders, arranged at equal distances or in groups and with inclinations such that said pallets advance said mixture axially from the outside of said compartments to the inside of said compartments, when the oven is rotated in a first direction of rotation.
  • the two compartments, reactor and heater are joined in a single unit oven, arranged along the same axis, driven by a single motor, while a continuous circulation , without horizontal conveyors or mechanical elevators, is carried out between the reactor and the driver in such a way that the granules of the coolant never leave the entire unit oven.
  • the coolant / material mixture raw materials is moved along the reactor, into the reactor, pushed by the pallets into the space between the reactor mantle and the perforated cylinder located in the reactor, near the outer axial end of the reactor, where the heat-transfer mixture of already dried and partially pyrolyzed raw materials changes direction to move in the opposite direction, then pushed by the pallets into the space between said perforated cylinder of the reactor and the axis of the furnace, to the end axial interior of the reactor, the raw material then being coked therein, completely pyrolyzed and the heat-carrying coke-residual unit, brought to around 800 ° C., being d poured out by a window, when this is below the level of the bulk, falling by gravity into a chamber, extended by a channel, preferably extending in an arc
  • the single circulation path defined by the cycles of the coolant and the raw materials under treatment is replaced by a plurality of circulation paths, preferably 3 or 4, evenly offset.
  • the gases resulting from the pyrolysis of the raw materials and the gasification by water vapor of at least part of the carbon of the coke are collected by a pipe provided with perforations, after these gases have been generated.
  • a pipe provided with perforations, after these gases have been generated.
  • the raw materials are preferably admitted to a humidity up to 25%, said vapor being generated at the base of the heat transfer mixture / raw materials and brought to pass through the entire mixture, at the same time as the gases which move through the mass of coke whose carbon must be reduced.
  • a preheater / exchanger which provides access only to a fraction, preferably 9 out of 36, of a plurality of radial channels, limited by radial plates, access to the other channels being blocked by a bottom; along the radial channels are holes, preferably 0 5 mm, cleaned by the continuous stream of combustion air; the combustion air, in contact with the coke, causes the combustion of carbonaceous residues, generating the heat necessary to heat the coolant to a temperature rising from 800 to 850 ° C approximately; the gases of complete combustion are evacuated by a grid; - the combustion gases are returned to the exchanger, where they are cooled from approximately 880 to 180 ° C, while heating the combustion air from approximately 10 to 800 ° C.
  • the invention is also related to an installation for implementing the method according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises:
  • a rotary kiln having an axis of rotation which is essentially horizontal, said kiln being arranged in a static carcass and said kiln comprising at least two compartments, called respectively heater and reactor, for receiving a mixture of a coolant, i.e. -to say a plurality of refractory granules, with primary materials .; Means for introducing raw materials and / or granules of said coolant into the oven,
  • said means for introducing raw materials and / or granules of the coolant preferably comprise: - a fixed toroidal channel preferably of rectangular cross section, integral with said static carcass of the furnace and not thermally insulated from the reactor, for receiving the raw materials in the furnace, - inside said fixed toroidal channel, at least one conduit integral with the reactor with an axial curvature imposed by the carcass of the furnace, and a scraper shovel disposed at the end of said duct, for collecting raw materials and introducing them into said duct, - inside said duct, an individualized vane screw and secured with a cable, preferably flexible steel,
  • the gear motor group can have a power of about 100W and be powered by fixed connections from a 24V reducer-accumulator group, via two insulated conductors, secured to the furnace and supplied via mobile contactors.
  • said installation comprises two perforated cylinders, ie having orifices, said two cylinders being located respectively inside said two compartments, with the same horizontal axis as the oven and secured to the oven, ensuring an axial displacement of the mixture formed by the coolant and the primary materials, first outwards and then inwards of said compartments, as well as the vertical displacement of the gaseous products through the orifices of the cylinders.
  • said installation comprises pallets of refractory material, secured to the compartments coats, arranged at equal distances or in groups and with inclinations such that said pallets advance said mixture axially from the inside of said compartments towards the outside of said compartments, during the rotation of the oven in a first direction of rotation.
  • said installation comprises pallets of refractory material, secured to said perforated cylinders, arranged at equal distances or in groups and with inclinations such that said pallets advance said mixing axially from the outside of said compartments towards the inside of said compartments, during rotation of the oven in said first direction of rotation.
  • the means for circulating said coolant from one compartment to another comprise: - a wall between the two compartments, heater and reactor, said wall comprising a first window, and a second window, a first chamber, extended by a first channel, said first window giving access to said first chamber and to said first channel, said first channel giving access to the heater, a second chamber, extended by a second channel, said second window giving access to said second chamber and to said second channel, said second channel giving access to the reactor.
  • the installation of the invention comprises a central pipe, provided with perforations, for evacuating gases from the reactor
  • said means for introducing combustion air comprise: a fixed duct, preferably provided with thermal insulation, leading the combustion air towards the inside the heater, a plurality of radial plates integral with the rotary kiln, forming a plurality of radial channels, which extend between the mantle of the oven and the mantle of the heater, said mantle of the heater being provided with orifices for admitting the combustion air inside said heater, between the fixed duct and the radial channels, a fixed bottom blocking access to part of the radial channels, and provided with a window, giving access to the other part of said radial channels, a grid to evacuate the ashes produced in the heater as well as the combustion gases.
  • said installation comprises
  • the rotary kiln is arranged on at least two bearings, a first bearing being on the heater side and a second being on the reactor side, and the fixed duct is provided with at least one shoulder, on which a plurality of helical springs bear, said springs being clamped on rods, linked to the fixed part of the bearing, to minimize the free spaces between the fixed combustion air supply duct and the oven.
  • Figure 1 shows an axial vertical sectional view of the installation of pyrolysis oven.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view of the two-way reactor.
  • Figure 3 shows a block diagram of the oven installation.
  • Figure 4 shows the unfolding in plan of the two-way assembly of fig. 2.
  • Figure 5 illustrates the evolution with the movement of the communication channels between the reactor and the heater, in a four-way assembly.
  • a rotary oven 1 metallic, refractory, cylindrical and horizontal, has two compartments filled to 40% with Rashig rings 2, 0 8x1.25, length ⁇ 8 mm, made of refractory steel and the temperature of which is between operating regime between 800 and 850 ° C. These rings are for example heated in a compartment 3, called “heating” or “heater”. Said rings transfer the sensible heat which they have received into a second compartment 4, called “reactor”. The two compartments are arranged one beside the other along the axis of rotation of the oven.
  • the raw material consisting of pieces of grain size 5 to 10 mm, is introduced by a curvilinear duct 5, integral with the oven, with a curvature imposed by the oven, where said raw material falls by gravity, with a flow rate controlled by a lock, first in a fixed toroidal space 6, of rectangular section, linked to the static external carcass 7 of the furnace.
  • the raw material is collected by a scraper 8 rigidly connected to the inlet head of the conduit 5, in which the load continues its gravitational fall during the rotation of the furnace (typically at 4-6 rotations per minute ), and pushed simultaneously by a screw 9 made up of individual pallets, joined together using a multi-wire cable 10 made of flexible steel, rotated by a geared motor 11 of approximately 100 W of power.
  • the geared motor is supplied via fixed connections by a 24 V rectifier-accumulator group, and by means of two insulated conductors 12 secured to the oven, supplied by two contactors.
  • the downstream end of the conduit 5 allows the introduction of the raw material into the compartment 4, by contacting the Rashig rings at 850 ° C, driven by the rotation of a continuous stirring movement.
  • the mixture of raw material and rings moves along the internal wall of compartment 4, pushed by pallets 13 into the space between the jacket 100 of the reactor 4 and a perforated cylinder 14.
  • the jacket 100 of the reactor 4 is identical to the mantle of the oven 1.
  • the pallets 13 have an inclination such that these pallets push the mixture towards the outside of the reactor, during the rotation of the oven in a first direction of rotation.
  • the mixture of rings and already dried, degassed and partially pyrolyzed raw materials changes direction and moves in the opposite direction to that mentioned above, being again pushed by a set of pallets 15.
  • the raw material is coked, completely pyrolyzed and the carbon of the coke thus product partially gasified by steam resulting from drying.
  • the pallets 15 have an inclination such that they advance the mixture axially from the outside of the reactor 4 towards the inside during the rotation of the furnace in said first direction of rotation.
  • the set of rings and residual coke, at about 800 ° C, is then poured out through a window 16, when the latter is below the level of the bulk and falls into a chamber 17, extended by a channel 18, extending over an arc of approximately 225 °, in which a plug of ring and coke mixture is formed which is poured under the bulk 2 of rings from compartment 3.
  • the combustion air brought to 800 ° C which enters through the orifices 19 of a set of channels 20 at the periphery of the compartment 3, the coke burns during its movement with its respective rings in a space 21, limited by the metal periphery of the heater compartment 3 , that is to say the mantle 101 of the heater 3, and a perforated cylinder 22.
  • the coke is pushed there by a set of pallets 23 to the end of the compartment 3 where it changes direction of movement. At this time, the coke is pushed by another set of pallets 24. The carbon of the coke is then completely burned and the rings as well as the resulting ash arrive at the level of the essentially vertical middle wall 25, separating the compartments 3 and 4 , after crossing a threshold 26.
  • the ashes descend for the most part and are evacuated by a grid 27, falling between the agitated rings above the grid 27 by the oven rotation.
  • the rings then relatively clean, are poured out through a window 28 and fall by gravity into a chamber 29 and then into a toroidal channel 30 which extends over an arc of 225 °.
  • the rings are finally brought under the bulk of compartment 4, and thus complete their functional cycle.
  • the colors gray (or circles 'o') and white (cross 'x') indicate the path of the rings for the two chambers (gray and white) of the compartment on one side of the central wall 25.
  • the rings entered into one of the 'view' chambers run more than a quarter of the oven's periphery in a channel adjacent to the central wall, then the channel being distant from the wall on another quarter of the circle, to make room for the channel from the other room, up to the exit of the rings and before meet the fresh raw materials entered into the oven.
  • the gray and white use in the drawing we indicate the unity between the gray room and the gray channel and similarly, the unity of the white room and the white channel.
  • FIG. 4 shows the unfolding in plan of the two-way installation.
  • Figure 5 schematically illustrates the development in plan of a four-way assembly. It can be seen that the mixture of refractory rings and raw materials under treatment is taken only in the upper part of the bulk and it is introduced at the base or lower part of the bulk of the neighboring compartment, to optimize the processes.
  • raw materials at 20-30 ° C and refractory rings at 850 ° C they are vigorously dried and preheated, always brutally; the same is true of devolatilization and partial gasification. During this period, it is possible to obtain bonding of the evolving raw material, but the rapid heating, above 700 ° C. and the continuous agitation of the assembly ensure the cleaning of the rings.
  • the ashes the melting temperature of which is above 900 ° C., are slightly separated from the agitated rings.
  • the combustion air consumed in compartment 3 is brought by a fan 34 (fig. 3), which takes it from the atmosphere and sends it to a preheater 35 and from there to the rotary oven 1 at a temperature of 800 ° C, at the level of compartment 3, by a fixed duct 36 provided with thermal insulation 37 and an opening 38.
  • a fan 34 fig. 3
  • This ensures the access of air only in one part, preferably 9 of 36 channels radial 20 limited by radial plates 39. Access to the other 27 channels is blocked by a bottom 40.
  • the window 38 is made in this bottom 40 which is welded with the pipe 36.
  • the existence of a small clearance between the bottom 40 and the edges 41 of the plates 39 ensures an almost perfect seal, which allows air to enter only 9 of the 20 channels mentioned above.
  • Orifices 19 of 0 5mm are made along the channels 20, that is to say in the outer jacket 101 of the heater compartment 3. Said orifices are cleaned by the air current which passes through it periodically.
  • the hot air in contact with the coke, causes the combustion of the carbon residue generating heat, yielded above all to the refractory rings which are heated to 800-850 ° C, but also to the complete combustion gases which are formed and evacuated by the grid 27, especially in the areas free of rings.
  • Via a connecting duct 42 (FIG. 3) the complete combustion gases are led to the exchanger 35 where they are cooled from ⁇ 880 ° C to around 180 ° C, the temperature at which they are drawn in by a exhaust 43, while heating the combustion air from 10 to 800 ° C.
  • the oven is supported on two bearings 44, by means of an axis 45, inside which is the conduit 36 for supplying the combustion air at 800 ° C. Still along this axis, from compartment 4, the conduit 32 for discharging the generated gaseous fuel leaves.
  • the conduit 36 for supplying the combustion air at 800 ° C.
  • the conduit 32 for discharging the generated gaseous fuel leaves.
  • two zones 46 for cooling the axis with water distributed by plates 47, and collected by a system 48.
  • the rotary oven is driven by an electric gear motor, which acts on the axis 45 on the side of the reactor 4, by means of a flywheel 52.
  • the commissioning of the installation begins with the loading of the Rashig rings by means of a system 53 for supplying raw materials
  • the main advantages of the pyrolysis oven according to the invention are as follows: the process can be adapted for the energy recovery of various secondary raw materials produced in the industry such as sawdust, lower carbon, sterile carboniferous filter -press, etc., as well as various waste presenting combustible constituents; -
  • the method relates to phenomena with high energy release and the complete separation of the combustible gases produced from those of combustion, with the absence of volatile ash;
  • the installations according to the invention are highly ecological, reducing C0 emissions by 30% compared to those of existing similar installations, while producing as ash only minimal quantities of ash, concentrated and not dispersed by gases; the installations which apply the method of the invention are reliable, completely automated and compact, occupying small areas (for example, the surface of a plot for an installation which processes 10 tonnes / hour of raw materials is estimated at approximately 150 m 2 , not including any storage);
  • the gasification installations according to the invention can be placed in isolated places, using a small electric group, little water and fuel only
  • the invention greatly attenuates the mentioned disadvantages of the state of the art: the granules are replaced by refractory metal rings, preferably of the Rashig type, practically unaffected by thermal shock, with clearly superior scraping properties, while preventing the formation of bark; the displacement of the solid coolant no longer requires neither horizontal conveyor belts, nor elevators and no temperature limitations, the displacement being carried out by the rotary kiln itself, with optimized sampling and dumping, in a continuous back-and-forth flow, - the heat transfer is not done by recovery by means of partition walls, but by means of a mass of refractory rings alternately heated and then used as sensible heat source by direct contact with the raw materials in treatment, which intensifies the heat transfer by several hundred times compared to the other known solutions; the primary source of energy is the raw material itself in its state at the end of its treatment, which reduces the costs by several tens of times compared to the use of microwaves or plasma; the combustion of the residual carbon of the coke, resulting from the pyrolysis and

Abstract

La présente invention concerne un procédé de gazéification de matières premières présentant des constituants combustibles caractérisé en ce qu'un chauffage des matières premières ainsi que des réactions endothermiques de séchage, pyrolyse et gazéification par ladite vapeur se déroulent dans au moins un premier compartiment (4) d'un four cylindrique horizontal rotatif (1), appelé réacteur, où des traitements thermochimiques reçoivent de la chaleur exclusivement sensible, cédée par un solide caloporteur (2) qui est par là refroidi par 40 à 70 °C à une température située au-dessous de 900 °C et au-dessous de la température de fusion des cendres générées, ledit solide caloporteur (2) étant lui-même chauffé par une partie du combustible gazeux fourni par le réacteur dans un deuxième compartiment (3) dudit four cylindrique horizontal rotatif, appelé réchauffeur, tout en présentant un déplacement continuel du caloporteur (2) entre les deux compartiments (3,4) lors du fonctionnement. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION POUR GAZEIFIER DES MATIERES
COMBUSTIBLES
Objet de l'invention
[0001] La présente invention se rapporte à un procédé autonome thermiquement pour gazéifier des matières premières coupées en petits morceaux de granulometrie 5 à 10 mm, mélangées selon des proportions quelconques et contenant des substances combustibles présentant une humidité pouvant atteindre 25%, de façon à obtenir un combustible gazeux de qualité supérieure (par exemple de PCI compris entre 10 et 30 MJ/m3) et dépourvu de l'azote de 1 ' atmosphère . [0002] Les matières premières peuvent être des charbons de diverses qualités, des stériles carbonifères de lavage ou de filtre-presse, des déchets hospitaliers et hôteliers, des carcasses de véhicules et pneus usagés, des matières plastiques, des déchets de tapis, de cellulose et de papier, des déchets d'abattoir, des farines animales, des déchets végétaux tels que des écorces, feuilles, semences, des huiles usées, etc.
[0003] L'invention se rapporte également à l'installation pour la mise en œuvre du procédé.
Arrière-plan technologique et état de la technique [0004] De nombreux procédés et installations pour gazéifier des combustibles solides sont connus dans l'état de la technique. [0005] Par exemple, le brevet US-A-5 762 010 décrit une solution pour la pyrolyse et la gazéification de déchets ayant un pouvoir calorifique et une humidité quelconque. L'élément caloporteur, tant pour le séchage de déchets que pour la pyrolyse des déchets séchés, est une masse granulaire, séparable desdits déchets et à recirculation extérieure par bandes transporteuses et élévateurs. L'inconvénient majeur est constitué par les chocs thermiques auxquels la masse granulaire est soumise, lorsqu'elle est mise en contact avec les matières premières. Pendant le processus endothermique de pyrolyse et de gazéification, ces chocs conduisent au bris des granules en petits morceaux, qui se retrouvent partiellement dans les cendres, ce qui nécessite des ajouts en continu de granules coûteux et dommageables pour la technologie. Un autre inconvénient réside dans le transport horizontal et vertical des granules parmi les éléments d'outillage composant l'installation, ce qui limite la température maximale des granules et multiplie le nombre d'élévateurs et composantes en mouvement de l'installation. [0006] On connaît également le procédé SIEMENS, selon lequel on réalise une pyrolyse à 450 °C de déchets secs, en consommant un combustible provenant de l'extérieur, la chaleur étant transférée grâce à un système récupération, c'est-à-dire par l'intermédiaire de surfaces de chauffe séparant les différents agents thermiques
(chauffés et chauffants) , en imposant des températures très élevées (au-dessus de 900°C) pour les gaz chauffants. Le désavantage de ce procédé consiste dans l'utilisation de matériaux réfractaires coûteux et dans la récupération ultérieure de la chaleur sensible des gaz de combustion par des installations coûteuses, de volume important.
[0007] Le document US-A-5 311 830 propose une pyrolyse idéale, mais sans gazéification du carbone contenu dans le coke provenant de la pyrolyse des déchets, en admettant l'apport thermique nécessaire au processus au moyen de surfaces rigides qui séparent les matières premières en évolution des agents gazeux chauffants. Un tel transfert de chaleur nécessite un investissement lourd, sans résoudre la réduction du carbone du coke engendrée par la pyrolyse.
[0008] Le brevet US-A-4 718 358 propose l'utilisation de micro-ondes, comme source d'entretien de la pyrolyse et de la gazéification des déchets, alors que le brevet US-A-4 831 944 propose l'utilisation de plasma comme source primaire de chaleur. Ces deux procédés sont d'un coût prohibitif et donc dépourvus d'intérêt économique . [0009] Dans le brevet US-A-5 678 496, les déchets sont chargés sur des chariots se déplaçant dans deux tunnels parallèles raccordés selon un "U" . Il s'agit d'une solution coûteuse n'assurant qu'un échange de chaleur de faible intensité. Les brevets US-A-5 010 828 et US-A-6 067 916 utilisent de l'oxygène pur, ce qui est économiquement prohibitif et fait que le pouvoir calorifique du gaz combustible produit soit réduit à une valeur comprise entre 30 et 80% du PCI du gaz de pyrolyse et gazéification par la vapeur d'eau, sous des conditions idéales. [0010] La demande de brevet récente US-A1-2001/0006 036 se rapporte à la gazéification de pneumatiques de voiture en caoutchouc, introduits entiers dans une chambre de gazéification. Le fait qu'on gazéifie des objets de grandes dimensions détermine une surface spécifique d'attaque des réactifs très petite (rapportée à l'unité de masse) , ce qui engendre des durées importantes pour le déroulement des procédé. Buts de 1 ' invention
[0011] L'invention vise à s'affranchir des principaux inconvénients de l'état de la technique susmentionnés . [0012] En particulier, l'invention a pour but d'éviter l'utilisation de granules affectés fortement par les chocs thermiques et conduisant à la formation d1 écorces . [0013] L'invention a pour but complémentaire de ne plus nécessiter un déplacement de caloporteur solide par bandes transporteuses horizontales, ni par élévateurs, et sans limitation de température du caloporteur.
[0014] L'invention a pour but complémentaire d'éviter le transfert de chaleur par récupération au moyen de parois de séparation.
[0015] L'invention a encore pour but d'utiliser comme source primaire d'énergie la matière première elle- même au stade final de son évolution, ce qui réduirait de plusieurs dizaines de fois les coûts par rapport à l'utilisation de micro-ondes ou de plasma.
[0016] L'invention vise enfin à produire une combustion du carbone résiduel du coke résultant de la pyrolyse et de la gazéification partielle par la vapeur d'eau des matières premières, en évitant l'utilisation de l'oxygène comme dans l'état de la technique.
Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0017] Le procédé et l'installation de gazéification de matières premières présentant des constituants combustibles, avec production de gaz de pyrolyse et vapeur d'eau, séparément ou sous forme de mélange, conformément à la présente invention, réalisent d'une part le chauffage de ces matières premières et d'autre part, les réactions endothermiques de séchage, pyrolyse et gazéification par la vapeur d'eau dans un premier compartiment d'un four cylindrique horizontal rotatif, nommé "réacteur". On a éventuellement deux compartiments dans le cas où on souhaite la séparation des gaz et de la vapeur d'eau. Les traitements thermochimiques susmentionnés utilisent exclusivement la chaleur sensible, cédée par un solide caloporteur constitué d'une masse d'anneaux réfractaires cylindriques de Rashig de diamètre égal à leur longueur (8 à 10 mm) et d'épaisseur de paroi de 1 à 1,5 mm, de préférence en acier, résistant jusqu'à 900°C sous atmosphère réductrice ou faiblement oxydante. [0018] L'invention permet avantageusement de s'affranchir des effets négatifs causés habituellement par les chocs thermiques sur les granules réfractaires, en assurant un autonettoyage de la surface cylindrique intérieure du four et offrant un surface spécifique d'échange de chaleur nettement supérieure. La masse d'anneaux de Rashig métalliques, nommés par la suite "anneaux", est refroidie de 40 à 70 °C au-dessous de 900°C et de la température de fusion des cendres produites. Cette masse est chauffée par une partie du carbone fourni dans un autre compartiment du four cylindrique horizontal rotatif, appelé "réchauffeur" . Le réacteur et le réchauffeur sont donc conjoints dans un seul four et disposés sur un seul axe, entraîné par un moteur.
[0019] L'invention est relatif à un procédé de gazéification de matières premières présentant des constituants combustibles, avec production de gaz de pyrolyse et de vapeur d'eau, séparément ou sous forme de mélange, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes : prévoir un four rotatif horizontal, comprenant au moins un premier compartiment, dit 'réacteur' et au moins un deuxième compartiment, dit 'réchauffeur', ledit four étant disposé dans une carcasse statique, introduire un solide caloporteur qui est essentiellement une pluralité de granules ou similaires en matériau refractaire, dans ledit four, introduire des matières premières dans ledit réacteur, pour former un mélange du caloporteur avec les matières premières , déplacer de façon continue ledit caloporteur entre les deux compartiments, lors de la rotation du four, établir des traitements thermochimiques, c'est-à-dire un chauffage des matières premières ainsi que des réactions endothermiques de séchage, pyrolyse et gazéification par ladite vapeur des matières premières, ledit chauffage et lesdites réactions se déroulant dans ledit réacteur, où lesdites traitements thermochimiques reçoivent de la chaleur exclusivement sensible, cédée par ledit caloporteur, ledit caloporteur étant lui-même chauffé dans le réchauffeur, par au moins une partie du coke fourni par le réacteur, comme produit desdites traitements thermochimiques.
[0020] Selon une forme d'exécution préférée de l'invention, ledit solide caloporteur est refroidi dans ledit réacteur, par 40 à 70°C à une température située au- dessous de 900 °C et au-dessous de la température de fusion des cendres générées dans le réchauffeur.
[0021] De préférence, ledit solide caloporteur est constitué d'une masse d'anneaux métalliques de Rashig, essentiellement cylindriques. [0022] Lesdites anneaux présentent de préférence un diamètre et une longueur de 8 à 10 mm et une épaisseur de parois de 1 à 1,5 mm, de préférence en acier refractaire, et sont résistant jusqu'à 900°C sous atmosphère réductrice ou faiblement oxydante.
[0023] Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, l'introduction dans le four des matières premières est contrôlée par une écluse, qui déverse avec une fréquence variable, lesdites matières dans un canal toroïdal fixe de préférence de section rectangulaire, solidaire de la carcasse statique du four et de préférence non isolée thermiquement du réacteur, les matières premières y étant collectées par au moins une pelle-raclette disposée à l'extrémité d'au moins un conduit solidaire du réacteur avec une courbure axiale imposée par la carcasse du four, ladite pelle-raclette dirigeant les matières premières à l'intérieur du conduit, où celles-ci tombent par gravité dans le réacteur pour former un mélange avec le caloporteur, avec l'aide d'au moins une vis à palettes individualisées et solidarisées à l'aide d'un câble, de préférence un câble multifilaire en acier flexible, mis en rotation par un moto-réducteur. [0024] De préférence, les matières premières sont découpés en morceaux de granulometrie inférieure à 10 mm, de préférence comprise entre 5 et 10 mm, avant d'être introduits dans le four. [0025] Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, le groupe moto-réducteur a une puissance d'environ 100 et est alimenté par des raccords fixes à partir d'un groupe rédresseur-accumulateur de 24V, par l'intermédiaire de deux conducteurs isolés, solidarisés avec le four et alimentés via des contacteurs mobiles. [0026] Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, pour optimiser le transfert thermique et massique et pour diriger la circulation du mélange caloporteur-matières premières en traitement dans les deux compartiments du four, réchauffeur et réacteur, on prévoit deux cylindres perforés, i.e. ayant des orifices, lesdits cylindres étant situés respectivement à l'intérieur desdits compar iments, de même axe horizontal que le four et solidarisés au four dans sa zone médiane, un déplacement axial du mélange de l'intérieur desdits compartiments vers l'extérieur se déroulant de l'un côté desdits cylindres, et un déplacement axial du mélange de l'extérieur desdits compartiments vers l'intérieur se déroulant de l'autre côté desdits cylindres, , ainsi que le déplacement vertical de produits gazeux par les orifices des cylindres.
[0027] De préférence, pour remuer, agiter et pousser le mélange du caloporteur avec les matières premières axialement de l'intérieur vers l'extérieur ou vice versa, des compartiments dans un espace limité d'une part par le manteau desdits compartiments et chacun desdits cylindres perforés, on prévoit des palettes en matériaux refractaire, solidarisées au manteaux desdits compartiments, disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes font avancer ledit mélange axialement de l'intérieur desdits compartiments vers l'extérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation.
[0028] De préférence, pour remuer, agiter et pousser le mélange d'anneaux et matières premières axialement de l'extérieur vers l'intérieur des compartiments dans un espace limité d'une part par chacun desdits cylindres perforés et d'autre part par l'axe du four, on prévoit des palettes en matériaux refractaire, solidarisées audits cylindres perforés, disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes font avancer ledit mélange axialement de l'extérieur desdits compartiments vers l'intérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation.. [0029] Selon la forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, les deux compartiments, réacteur et réchauffeur sont joints dans un seul four unitaire, disposés selon un même axe, entraînés par un seul moteur, alors qu'une circulation continue, sans transporteurs horizontaux ou élévateurs mécaniques, soit réalisée entre réacteur et chauffeur de manière telle que les granules du caloporteur ne quittent jamais l'ensemble du four unitaire. [0030] Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, dès que la matière première est mise en contact dans le réacteur avec ledit caloporteur, de préférence à une température d'environ 850 °C, le mélange caloporteur/matières premières est déplacé le long du réacteur, dans le réacteur, poussé par les palettes dans l'espace compris entre le manteau du réacteur et le cylindre perforé se trouvant dans le réacteur, jusqu'à proximité de l'extrémité axiale extérieure du réacteur, où le mélange caloporteur-matières premières déjà séchées et partiellement pyrolysées change de sens pour se déplacer en sens contraire, poussé alors par les palettes dans l'espace compris entre ledit cylindre perforé du réacteur et l'axe du four, jusqu'à l'extrémité axiale intérieure du réacteur, la matière première y étant alors cokéfiée, complètement pyrolysée et l'ensemble caloporteur-coke résiduel, porté aux environs de 800 °C, étant déversé par une fenêtre, quand celle-ci se trouve sous le niveau du vrac, tombant par gravité dans une chambre, prolongée d'un canal, de préférence s 'étendant selon un arc d'environ 225°, dans lequel on forme un bouchon dudit mélange anneaux-coke déversé sous le vrac du caloporteur dans le réchauffeur; le coke brûle dans le réchauffeur, lors de son déplacement, poussé par les palettes dans un espace compris entre le manteau du réchauffeur et le cylindre perforé du réchauffeur, jusqu'à l'extrémité axiale extérieure du réchauffeur, où il change de sens pour se déplacer en sens contraire, poussé alors par les palettes dans l'espace compris entre le cylindre perforé du réchauffeur et l'axe du four, jusqu'à l'extrémité axiale intérieure du compartiment; - le carbone du coke est brûlé complètement, le caloporteur et des cendres résultant de cette combustion arrivent à la paroi médiane entre le réchauffeur et le réacteur, où, après avoir dépassé un seuil, les cendres sont majoritairement évacuées par une grille, les granules du caloporteur relativement propres sont déversés par une fenêtre et tombent dans une chambre et ensuite dans un canal toroïdal de préférence s ' étendant selon un arc d'environ 225°, pour être finalement conduits sous le vrac du réacteur, en bouclant ainsi le cycle fonctionnel des anneaux et matières premières.
[0031] Selon une forme d'exécution préférée du procédé de l'invention, la voie unique de circulation définie par le cycles du caloporteur et des matières premières en traitement est remplacé par une pluralité de voies de circulation, de préférence 3 ou 4, décalées uniformément .
[0032] De préférence, les gaz résultant de la pyrolyse des matières premières et la gazéification par la vapeur d'eau d'au moins une partie du carbone du coke sont collectés par un tuyau muni de perforations, après que ces gaz ont été engendrés majoritairement sous le vrac, c'est- à-dire le mélange caloporteur/matières premières et ont traversé nécessairement ce vrac, avant d'être dirigés vers une installation de traitement des gaz.
[0033] De préférence, en vue d'obtenir une agitation plus intense du mélange, une réduction de l'angle du talus naturellement formé par le vrac, c'est-à-dire le mélange caloporteur/matières premières des compartiments du four et un nettoyage de la couche de cendres déposées sur les parois, on introduit dans la masse d'anneaux, jusqu'à 10% en masse, des corps cylindriques pleins, de la même forme que ces anneaux et/ou des tétraèdres et prismes de la forme des pièces utilisées en ébavurage .
[0034] Pour produire la vapeur d'eau nécessaire à engendrer le dégazage et la réduction du carbone du coke résultant de la pyrolyse des matières premières, ainsi que la vapeur nécessaire à réaliser le vapocracking en réacteur, les matières premières sont préférablement admises à une humidité allant jusqu'à 25%, ladite vapeur étant engendrée à la base du mélange caloporteur/matières premières et amenée à traverser le mélange entier, en même temps que les gaz qui se déplacent au travers de la masse de coke dont le carbone doit être réduit .
[0035] De préférence dans le procédé de l'invention : pour assurer la combustion, à l'intérieur du vrac du réchauffeur, de l'air comburant préchauffé à environ 800 °C dans un préchauffeur/ échangeur est introduit par un conduit fixe pourvu d'une isolation thermique et une fenêtre qui assure l'accès seulement à une fraction, de préférence 9 sur 36, d'une pluralité de canaux radiaux, limités par des plateaux radiaux, l'accès aux autres canaux étant bloqué par un fond; le long des canaux radiaux sont présents des orifices, de préférence de 0 5 mm, nettoyés par le courant continuel d'air comburant ; l'air comburant, en contact avec le coke, provoque la combustion des résidus carbonés, en engendrant la chaleur nécessaire pour chauffer le caloporteur à une température passant de 800 à 850 °C environ ; les gaz de la combustion complète sont évacués par une grille; - les gaz de combustion sont renvoyés à l' échangeur, où ils sont refroidis de 880 à 180 °C environ, tout en chauffant l'air comburant de 10 à 800 °C environ.
[0036] L'invention .est aussi relatée à une installation pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend :
Un four rotatif ayant un axe de rotation qui est essentiellement horizontal, ledit four étant disposé dans une carcasse statique et ledit four comprenant au moins deux compartiments, appelés respectivement réchauffeur et réacteur, pour recevoir un mélange d'un caloporteur, c'est-à-dire une pluralité de granules réfractaires, avec des matières primaires.; Des moyens pour introduire des matières premières et/ou des granules dudit caloporteur dans le four,
Des moyens pour faire circuler, lors de la rotation du four, ledit caloporteur entre lesdits compartiments. Des moyens pour introduire de l'air comburant dans le réchauffeur. [0037] Dans l'installation selon l'invention, lesdits moyens pour introduire des matières premières et/ou des granules du caloporteur comprennent de préférence : — un canal toroïdal fixe de préférence de section rectangulaire, solidaire de ladite carcasse statique du four et non isolée thermiquement du réacteur, pour recevoir les matières premières dans le four, - à l'intérieur dudit canal toroïdal fixe, au moins un conduit solidaire du réacteur avec une courbure axiale imposée par la carcasse du four, et une pelle-raclette disposée à l'extrémité dudit conduit, pour collecter des matières premières et les introduire dans ledit conduit, - à l'intérieur dudit conduit, une vis à palettes individualisées et solidarisées à l'aide d'un câble, de préférence en acier flexible,
- un groupe moto-réducteur, pour mettre ledit câble en rotation. [0038] Le groupe moto-réducteur peut avoir une puissance d'environ 100W et être alimenté par des raccords fixes à partir d'un groupe rédresseur-accumulateur de 24V, par l'intermédiaire de deux conducteurs isolés, solidarisés avec le four et alimentés via des contacteurs mobiles. [0039] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, ladite installation comprend deux cylindres perforés, i.e. ayant des orifices, lesdits deux cylindres étant situés respectivement à l'intérieur desdits deux compartiments, de même axe horizontal que le four et solidarisés au four, assurant un déplacement axial du mélange formé par le caloporteur et les matières primaires, d'abord vers l'extérieur et puis vers l'intérieur desdits compartiments, ainsi que le déplacement vertical des produits gazeux par les orifices des cylindres.
[0040] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, ladite installation comprend des palettes en matériau refractaire, solidarisées au manteaux des compartiments, disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes font avancer ledit mélange axialement de l'intérieur desdits compartiments vers l'extérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation..
[0041] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, ladite installation comprend des palettes en matériau refractaire, solidarisées audits cylindres perforés, disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes font avancer ledit mélange axialement de l'extérieur desdits compartiments vers l'intérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans ledit premier sens de rotation.
[0042] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, les moyens pour faire circuler ledit caloporteur d'un compartiment à l'autre, comprennent : - une paroi entre les deux compartiments, réchauffeur et réacteur, ladite paroi comprenant une première fenêtre, et une deuxième fenêtre, une première chambre, prolongée par un premier canal, ladite première fenêtre donnant accès à ladite première chambre et audit premier canal, ledit premier canal donnant accès au réchauffeur, une deuxième chambre, prolongée par un deuxième canal, ladite deuxième fenêtre donnant accès à ladite deuxième chambre et audit deuxième canal, ledit deuxième canal donnant accès au réacteur.
[0043] De préférence, l'installation de l'invention comprend un tuyau central, muni de perforations, pour évacuer des gaz du réacteur [0044] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, lesdits moyens pour introduire de l'air comburant comprennent : un conduit fixe, de préférence pourvu d'une isolation thermique, menant l'air comburant vers l'intérieur du réchauffeur, une pluralité de plateaux radiaux solidaires au four rotatif, formant une pluralité de canaux radiaux, qui s'étendent entre le manteau du four et le manteau du réchauffeur, ledit manteau du réchauffeur étant pourvu d'orifices pour admettre l'air comburant à l'intérieur dudit réchauffeur, entre le conduit fixe et les canaux radiaux, un fond fixe bloquant l'accès à une partie des canaux radiaux, et pourvu d'une fenêtre, donnant accès à l'autre partie desdits canaux radiaux, une grille pour évacuer les cendres produits dans le réchauffeur ainsi que les gaz de combustion. [0045] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, ladite installation comprend
un foyer pour brûler un combustible extérieur, un échangeur de chaleur pourvu de ventilateurs, une connexion entre 1 ' échangeur de chaleur et le réchauffeur, pour introduire des gaz comburants dans le réchauffeur. [0046] Selon une forme d'exécution préférée de l'installation de l'invention, le four rotatif est disposé sur au moins deux paliers, un premier palier se trouvant côté réchauffeur et un second se trouvant côté réacteur, et le conduit fixe est pourvue d'au moins un épaulement, sur lesquels appuient une pluralité de ressorts hélicoïdaux, lesdits ressorts étant serrés sur des tiges, liées à la partie fixe du palier, pour minimaliser les espaces libres entre le conduit fixe d'alimentation en air comburant et le four.
[0047] Ci -dessous, on donnera un exemple préféré de mise en œuvre de l'invention, en corrélation avec les figures 1 à 5. Brève description des figures
[0048] La figure 1 représente une vue en coupe verticale axiale de l'installation de four à pyrolyse. [0049] La figure 2 représente une vue en coupe transversale du réacteur à deux voies.
[0050] La figure 3 représente un schéma de principe de l'installation de four.
[0051] La figure 4 démontre le déroulement en plan de l'ensemble à deux voies de fig. 2.
[0052] La figure 5 illustre l'évolution avec le déplacement des canaux de communication entre le réacteur et le réchauffeur, dans une ensemble à quatre voies.
Description détaillée d'une forme d'exécution préférée de 1 ' invention
[0053] Un four rotatif 1, métallique, refractaire, cylindrique et horizontal, possède deux compartiments remplis à 40% avec des anneaux de Rashig 2, 0 8x1,25, longueur ≈ 8 mm, en acier refractaire et dont la température est comprise en régime de fonctionnement entre 800 et 850 °C. Ces anneaux sont par exemple chauffés dans un compartiment 3, dit "de chauffage" ou "réchauffeur". Lesdits anneaux transfèrent la chaleur sensible qu'ils ont reçue dans un deuxième compartiment 4, dit "réacteur". Les deux compartiments sont disposés l'un à côté de l'autre lelong de l'axe de rotation du four. [0054] La matière première, constituée de morceaux de granulometrie 5 à 10 mm, est introduite par un conduit curviligne 5, solidaire du four, avec une courbure imposée par le four, où ladite matière première tombe par gravité, avec un débit contrôlé par une écluse, d'abord dans un espace toroïdal 6 fixe, à section rectangulaire, lié à la carcasse extérieure statique 7 du four.
[0055] La matière première est collectée par une pelle-raclette 8 liée de façon rigide à la tête d'entrée du conduit 5, dans laquelle la charge continue sa chute gravitationnelle pendant la rotation du four (typiquement à 4-6 rotations par minute) , et poussée simultanément par une vis 9 constituée de palettes individuelles, solidarisées à l'aide d'un câble multifilaire 10 en acier flexible, mis en rotation par un motoreducteur 11 d'environ 100 W de puissance. Le motoreducteur est alimenté via des raccords fixes par un groupe redresseur-accumulateur de 24 V, et par l'intermédiaire de deux conducteurs isolés 12 solidarisés au four, alimentés par deux contacteurs. [0056] L'extrémité aval du conduit 5 permet l'introduction de la matière première dans le compartiment 4, par mise en contact avec les anneaux de Rashig à 850°C, animés par la rotation d'un mouvement d'agitation continuelle. Le mélange matière première-anneaux se déplace au long de la paroi interne du compartiment 4, poussé par des palettes 13 dans l'espace compris entre le manteau 100 du réacteur 4 et un cylindre perforé 14. Le manteau 100 du réacteur 4 est identique au manteau du four 1. Les palettes 13 ont une inclinaison telle que ces palettes poussent le mélange vers l'extérieur du réacteur, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation. [0057] Au voisinage de l'extrémité du compartiment 4, le mélange d'anneaux et de matières premières déjà séchées, dégazées et partiellement pyrolysées change de direction et se déplace en sens contraire à celui mentionné ci-dessus, étant à nouveau poussé par un ensemble de palettes 15. Jusqu'à l'autre extrémité du compartiment 4, la matière première est cokéfiée, complètement pyrolysée et le carbone du coke ainsi produit partiellement gazéifié par la vapeur résultant du séchage. Les palettes 15 ont une inclinaison telle qu'elles font avancer le mélange axialement de l'extérieur du réacteur 4 vers l'intérieur lors de la rotation du four dans ledit premier sens de rotation.
[0058] L'ensemble des anneaux et de coke résiduel, aux environ de 800°C, est alors déversé par une fenêtre 16, lorsque celle-ci se trouve sous le niveau du vrac et tombe dans une chambre 17, prolongée par un canal 18, s ' étendant sur un arc de cercle d'environ 225°, dans lequel on forme un bouchon de mélange d'anneaux et de coke qui est déversé sous le vrac 2 d'anneaux du compartiment 3. Grâce à l'air comburant porté à 800 °C, qui entre par les orifices 19 d'un ensemble de canaux 20 à la périphérie du compartiment 3, le coke brûle pendant son déplacement avec ses anneaux respectifs dans un espace 21, limité par la périphérie métallique du compartiment réchauffeur 3, c'est-à-dire le manteau 101 du réchauffeur 3, et un cylindre perforé 22. Le coke y est poussé par un ensemble de palettes 23 jusqu'à l'extrémité du compartiment 3 où il change de sens de déplacement. A ce moment, le coke est poussé par un autre ensemble de palettes 24. Le carbone du coke est alors brûlé complètement et les anneaux de même que les cendres résultantes arrivent au niveau de la paroi médiane 25 essentiellement verticale, séparant les compartiments 3 et 4, après le passage d'un seuil 26.
[0059] Puis, les cendres descendent pour leur plus grande partie et sont évacuées par une grille 27, tombant entre les anneaux agités au-dessus de la grille 27 par la rotation du four. Les anneaux, alors relativement propres, sont déversés par une fenêtre 28 et tombent par gravité dans une chambre 29 et puis dans un canal toroïdal 30 qui s'étend sur un arc de 225°. Les anneaux sont enfin amenés sous le vrac du compartiment 4, et bouclent ainsi leur cycle fonctionnel.
[0060] Pour simplifier la représentation du four, la circulation des anneaux de Rashig entre les compartiments a été présentée pour une seule voie de circulation sur la figure 1. Les fours industriels peuvent cependant avoir avantageusement 3 ou 4 voies de ce type, décalées, pour uniformiser la répartition de la matière première au sein de la masse d'anneaux et de coke, respectivement dans les compartiments 4 et 3. S'il existe une seule bouche d'alimentation, l'introduction de la matière première se fait sur un quart d'une rotation complète du four, et pendant le reste, il n'y pas de matière première introduite, ce qui engendre des non-uniformités d'évolution de la matière. Avec deux voies, l'alimentation est réalisée sur la durée de deux quarts de rotation, en atténuant l'effet des non-uniformités. Avec quatre voies, l'alimentation et l'évolution des matières sont encore plus uniformisés . [0061] La figure 2 représente la forme d'exécution à deux voies. Les couleurs gris (ou les cercles ' o') et blanche (croix 'x') indiquent la voie des anneaux pour les deux chambres (grise et blanche) du compartiment de l'un côté de la paroi centrale 25. Il existent deux chambres à la partie postérieure de la paroi centrale. Les anneaux entrées dans une des chambres 'vues' parcourent plus d'un quart de la périphérie du four dans un canal adjacent à la paroi centrale, puis le canal étant éloigné de la paroi sur un autre quart du cercle, pour laisser place au canal de l'autre chambre, jusqu'à la sortie des anneaux et avant de rencontrer les matières premières fraîches entrées dans le four. Par l'utilisation gris et blanc sur le dessin, on signale l'unité entre la chambre grise et le canal gris et de même, l'unité de la chambre blanche et le canal blanc. Par exemple, on voit l'unité entre la chambre 29 et les conduits par lesquels on déplace les anneaux collectés dans la chambre. Ces conduits occupent deux places : près de la paroi centrale du four ou plus loin. Dans la forme d'exécution de la figure 2, on a deux conduits 5, pourvus de deux pelle-raclettes 8, et deux vis 9. La figure 4 montre le déroulement en plan de l'installation à deux voies.
[0062] La figure 5 illustre schématiquement le déroulement en plan d'un ensemble à quatre voies. On constate que le mélange d'anneaux réfractaires et de matières premières en traitement est pris seulement dans la partie supérieure du vrac et il est introduit à la base ou partie inférieure du vrac du compartiment voisin, pour optimiser les processus. [0063] Lors de la mise en contact de matières premières se trouvant à 20-30 °C et d'anneaux réfractaires à 850 °C, on les sèche vigoureusement et on les préchauffe, toujours brutalement; il en est de même de la dévolatilisation et la gazéification partielle. Dans cette période, on peut éventuellement obtenir le collage de la matière première en évolution, mais le chauffage rapide, au-dessus de 700 °C et l'agitation continuelle de l'ensemble assurent le nettoyage des anneaux. De même, avant d'être déversées par la fenêtre 28, les cendres dont la température de fusion est au-dessus de 900 °C, sont légèrement séparées des anneaux agités.
[0064] Pour obtenir une agitation plus intensive du mélange, pour réduire la pente du talus spontané de vrac dans les compartiments 3 et 4 et pour nettoyer les cendres déposées sur les parois, on introduit dans la masse d'anneaux, à concurrence de maximum 10% en masse, des cylindres pleins et/ou des tétraèdres de la même forme que les pièces utilisées pour 1 ' ébavurage . [0065] Des gaz sont obtenus surtout par la pyrolyse, mais également par la gazéification par la vapeur d'eau d'une partie du carbone du coke. Ils sont engendrés presque intégralement sous le vrac et sont obligés de le traverser, en se réchauffant ainsi au-dessus de 750 °C, jusqu'à leur collecte par un tuyau 31 présentant des perforations, qui les conduit vers un tuyau 32 fixe, à parois pleines, avec une isolation thermique 33, d'où ils sont dirigés vers une installation de traitement des gaz, connue en soi. Les goudrons qui sont engendrés pendant la pyrolyse sont chauffés tant que le vrac qui les retient est parcouru par ces gaz, en créant des conditions pour leur vapocracking et donc la réduction du contenu en goudrons.
[0066] L'air comburant consommé dans le compartiment 3 est amené par un ventilateur 34 (fig. 3), qui le prélève dans l'atmosphère et l'envoie vers un préchauffeur 35 et de là dans le four rotatif 1 à une température de 800 °C , au niveau du compartiment 3, par un conduit fixe 36 muni d'une isolation thermique 37 et une ouverture 38. Celle-ci assure l'accès de l'air uniquement dans une partie, de préférence 9 de 36 canaux radiaux 20 limités par des plaques radiaux 39. L'accès aux 27 autres canaux est bloqué par un fond 40. La fenêtre 38 est pratiquée dans ce fond 40 qui est soudé avec le tuyau 36. L'existence d'un petit jeu entre le fond 40 et les bords 41 des plaques 39 permet d'assurer une étanchéité presque parfaite, ce qui permet à l'air d'entrer seulement dans 9 des 20 canaux susmentionnés. [0067] On pratique des orifices 19 de 0 5mm le long des canaux 20, c'est-à-dire dans le manteau extérieure 101 du compartiment réchauffeur 3. Lesdits orifices sont nettoyés par le courant d'air qui le traverse périodiquement. L'air brûlant, en contact avec le coke, provoque la combustion du résidu de carbone engendrant de la chaleur, cédée surtout aux anneaux réfractaires qui sont chauffés à 800-850 °C, mais également aux gaz de combustion complète qui sont formés et évacués par la grille 27, surtout dans les zones libres d'anneaux. [0068] Via un conduit de raccord 42 (figure 3) , les gaz de combustion complète sont conduits vers l' échangeur 35 où ils sont refroidis de ±880 °C aux environs de 180 °C, température à laquelle ils sont aspirés par un échappement 43, tout en chauffant de 10 à 800 °C l'air comburant. [0069] Le four s'appuie sur deux paliers 44, par l'intermédiaire d'un axe 45, à l'intérieur duquel se trouve le conduit 36 d'amenée de l'air comburant à 800 °C. Toujours selon cet axe, du compartiment 4, sort le conduit 32 d'évacuation du combustible gazeux engendré. [0070] Pour la protection des paliers, on a prévu deux zones 46 de refroidissement de l'axe avec de l'eau de distribuée par des plateaux 47, et collectée par un système 48. On a prévu pour 1 ' étanchement axial du conduit 36 des pièces 49 solidaires du conduit et repoussées élastiquement par des ressorts hélicoïdaux 50, comprimés par des tiges 51 raccordées au bâti du palier 44 du côté du compartiment 3.
[0071] L'entraînement du four rotatif est fait par un moto-réducteur électrique, qui agit sur l'axe 45 du côté du réacteur 4, par l'intermédiaire d'un volant 52.
[0072] La mise en fonction de l'installation commence par le chargement des anneaux de Rashig au moyen d'un système 53 d'alimentation en matières premières
(figure 2) . Après remplissage à 40% du compartiment 4 au moyen de ces anneaux, l'excès d'anneaux est déversé dans le compartiment 3, où il est accumulé jusqu'à l'obtention similaire d'un taux de remplissage de 40% du compartiment
3. Quand les deux compartiments sont remplis de la même manière, les anneaux peuvent circuler d'un compartiment à l'autre. Ensuite, on met en fonction un foyer 54 où l'on brûle un combustible gazeux extérieur, consommé seulement au (re) démarrage de l'installation (figure 3) . Grâce aux ventilateurs 34 et 43 en marche à un régime réduit, les gaz aspirés par le ventilateur 43 sont chauffés progressivement par les gaz du foyer 54, qui chauffent aussi progressivement l'air traversant l' échangeur 35 et qui entre dans le compartiment 3 du four. Le processus de chauffage continue jusqu'à la température de 750-800 °C dans les deux compartiments 3 et . A ce moment, le foyer 54 est mis hors fonction, la consommation de combustible gazeux extérieur est complètement arrêtée et le four est préparé pour être alimenté avec les matières premières et pour fonctionner en régime. Pour accroître le rendement énergétique du four, les gaz combustibles engendrés seront refroidis de 700 à 100 °C et les gaz de combustion de 180°C à 100°C, en préchauffant la matière première.
[0073] Les principaux avantages du four à pyrolyse selon l'invention sont les suivants: le procédé peut être adapté pour la valorisation énergétique de diverses matières premières secondaires produites dans l'industrie telles que sciure de bois, charbon inférieur, stérile carbonifère de filtre-presse, etc., ainsi que des déchets variés présentant des constituants combustibles; - le procédé concerne des phénomènes à forte libération d'énergie et la séparation complète des gaz combustibles produits de ceux de la combustion, avec absence de cendres volatiles; les installations conformément à l'invention sont hautement écologiques, en réduisant les émissions de C0 de 30% par rapport à celles des installations similaires existantes, tout en produisant comme uniques déchets des cendres en quantité minime, concentrées et non dispersées par les gaz ; les installations qui appliquent le procédé de l'invention sont fiables, complètement automatisables et compactes, occupant des petites surfaces (par exemple, la surface d'un terrain pour une installation qui traite 10 tonnes/heure de matières premières est estimée à environ 150 m2, sans compter les éventuels stockages); les installations de gazéification selon à l'invention peuvent être placées dans des endroits isolés, en utilisant un petit groupe électrique, peu d'eau et du combustible seulement pour les démarrages, en assurant en revanche un combustible gazeux de bonne qualité, à partir de matières premières d'obtention locale ; lesdites installations ont une faible consommation de puissance électrique, par exemple en dessous de 150 kW pour une installation qui traite 10 tonnes/heure de matières premières, avec une consommation pratiquement nulle de combustible extérieur, et avec une main d' œuvre exploitation limitée (maximum 2 ouvriers par équipes qui se succèdent) ; le rendement de l'installation selon à l'invention dépasse 86 % ; le retour sur investissement d'une installation selon l'invention peut être réalisé en 5 mois maximum. [0074] L'invention atténue fortement les désavantages mentionnés de l'état de la technique : on remplace les granules par des anneaux métalliques réfractaires, de préférence du type de Rashig, pratiquement pas affectés par les chocs thermiques, avec des propriétés nettement supérieures de raclage, tout en évitant la formation des écorces; le déplacement du caloporteur solide ne nécessite plus ni bandes transporteuses horizontales, ni élévateurs et ni limitations de température, le déplacement étant réalisé par le four rotatif lui-même, avec prélèvement et déversement optimisés, dans un flux de va-et-vient continuel ,- le transfert de chaleur n'est pas fait par récupération au moyen de parois de séparation, mais par l'intermédiaire d'une masse d'anneaux réfractaires alternativement chauffée et puis utilisée comme source de chaleur sensible par contact direct avec les matières premières en traitement, ce qui intensifie le transfert thermique de plusieurs centaines de fois par rapport aux autres solutions connues ; la source primaire d'énergie est la matière première elle-même dans son état au terme de son traitement, ce qui réduit de plusieurs dizaines de fois les coûts par rapport à l'utilisation des micro-ondes ou de la plasma ; la combustion du carbone résiduel du coke, résultant de la pyrolyse et de la gazéification partielle à la vapeur d'eau des matières premières, est réalisée avec de l'air fortement préchauffé par les gaz de combustion brûlants évacués, sans aucun contact avec le combustible gazeux engendré, conservé après un traitement thermochimique et en évitant l'utilisation de l'oxygène.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de gazéification de matières premières présentant des constituants combustibles, avec production de gaz de pyrolyse et de vapeur d'eau, séparément ou sous forme de mélange, ledit procédé comprenant au moins les étapes suivantes : prévoir un four (1) rotatif horizontal, comprenant au moins un premier compartiment, dit 'réacteur' (4) et au moins un deuxième compartiment, dit 'réchauffeur' (3), ledit four étant disposé dans une carcasse statique (7), introduire un solide caloporteur (2) qui est essentiellement une pluralité de granules ou similaires en matériau refractaire, dans ledit four, - introduire des ' tières premières dans ledit réacteur (4) , pour former un mélange du caloporteur avec les matières premières, déplacer de façon continue ledit caloporteur entre les deux compartiments (3,4), lors de la rotation du four, - effectuer des traitements thermochimiques, c'est-à-dire un chauffage des matières premières ainsi que des réactions endothermiques de séchage, pyrolyse et gazéification par ladite vapeur des matières premières, ledit chauffage et lesdites réactions se déroulant dans ledit réacteur 4) , où lesdites traitements thermochimiques reçoivent de la chaleur exclusivement sensible, cédée par ledit caloporteur (2), ledit caloporteur (2) étant lui-même chauffé dans le réchauffeur (3), par au moins une partie du coke fourni par le réacteur (4), comme produit desdites traitements thermochimiques .
2 . Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit solide caloporteur (2) est refroidi dans ledit réacteur (4), par 40 à 70 °C à une température située au-dessous de 900 °C et au-dessous de la température de fusion des cendres générées dans le réchauffeur (3) .
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2 , caractérisé en ce que ledit solide caloporteur (2) est constitué d'une masse d'anneaux métalliques de Rashig, essentiellement cylindriques.
4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel lesdites anneaux présentent un diamètre et une longueur de 8 à 10 mm et une épaisseur de parois de 1 à 1,5 mm, de préférence en acier refractaire, et sont résistant jusqu'à 900 °C sous atmosphère réductrice ou faiblement oxydante .
5. Procédé selon la revendication 1, 2 ou 3 , caractérisé en ce que l'introduction dans le four des matières premières est contrôlée par une écluse, qui déverse avec une fréquence variable, lesdites matières dans un canal toroïdal fixe (6) de préférence de section rectangulaire, solidaire de la carcasse statique du four et de préférence non isolée thermiquement du réacteur (4) , les matières premières y étant collectées par au moins une pelle-raclette (8) disposée à l'extrémité d'au moins un conduit (5) solidaire du réacteur avec une courbure axiale imposée par la carcasse du four, ladite pelle-raclette (8) dirigeant les matières premières à l'intérieur du conduit
(5), où celles-ci tombent par gravité dans le réacteur (4) pour former un mélange avec le caloporteur (2), avec l'aide d'au moins une vis (9) à palettes individualisées et solidarisées à l'aide d'un câble (10), de préférence un câble multifilaire en acier flexible, mis en rotation par un moto-réducteur (11) .
6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les matières premières sont découpés en morceaux de granulometrie inférieure à 10 mm, de préférence comprise entre 5 et 10 mm, avant d'être introduits dans le four.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le groupe moto-réducteur (11) a une puissance d'environ 100 W et est alimenté par des raccords fixes à partir d'un groupe rédresseur-accumulateur de 24 V, par l'intermédiaire de deux conducteurs isolés (12), solidarisés avec le four et alimentés via des contacteurs mobiles .
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour optimiser le transfert thermique et massique et pour diriger la circulation du mélange caloporteur-matières premières en traitement dans les deux compartiments (3,4) du four, réchauffeur et réacteur, on prévoit deux cylindres perforés (22,14), i.e. ayant des orifices, lesdits cylindres étant situés respectivement à l'intérieur desdits compartiments (3,4), de même axe horizontal que le four et solidarisés au four (1) dans sa zone médiane, un déplacement axial du mélange de l'intérieur desdits compartiments (3,4) vers l'extérieur se déroulant de l'un côté desdits cylindres (22,14), , et un déplacement axial du mélange de l'extérieur desdits compartiments (3,4) vers l'intérieur se déroulant de l'autre côté desdits cylindres (22,14), , ainsi que le déplacement vertical de produits gazeux par les orifices des cylindres (22,14).
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que pour remuer, agiter et pousser le mélange du caloporteur avec les matières premières axialement de l'intérieur vers l'extérieur ou vice versa, des compartiments (3,4) dans un espace limité d'une part par le manteau desdits compartiments (3,4) et chacun desdits cylindres perforés (22,14), on prévoit des palettes (23,13) en matériaux refractaire, solidarisées au manteaux desdits compartiments (3,4), disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes (23,13) font avancer ledit mélange axialement de l'intérieur desdits compartiments (3,4) vers l'extérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que pour remuer, agiter et pousser le mélange d'anneaux et matières premières axialement de l'extérieur vers l'intérieur des compartiments (3,4) dans un espace limité d'une part par chacun desdits cylindres perforés (22,14) et d'autre part par l'axe du four (1), on prévoit des palettes (24,15) en matériaux refractaire, solidarisées audits cylindres perforés (22,14), disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes (24,15) font avancer ledit mélange axialement de l'extérieur desdits compartiments
(3,4) vers l'intérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation..
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les deux compartiments, réacteur (4) et réchauffeur (3) sont joints dans un seul four unitaire (1), disposés selon un même axe, entraînés par un seul moteur, alors qu'une circulation continue, sans transporteurs horizontaux ou élévateurs mécaniques, soit réalisée entre réacteur et chauffeur de manière telle que les granules du caloporteur (2) ne quittent jamais l'ensemble du four unitaire.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : dès que la matière première est mise en contact dans le réacteur (4) avec ledit caloporteur, de préférence à une température d'environ 850 °C, le mélange caloporteur/matières premières est déplacé le long du réacteur, dans le réacteur (4) , poussé par les palettes (13) dans l'espace compris entre le manteau du réacteur (4) et le cylindre perforé (14) se trouvant dans le réacteur, jusqu'à proximité de l'extrémité axiale extérieure du réacteur (4) , où le mélange caloporteur- matières premières déjà séchées et partiellement pyrolysees change de sens pour se déplacer en sens contraire, poussé alors par les palettes (15) dans l'espace compris entre ledit cylindre perforé (14) du réacteur et l'axe du four, jusqu'à l'extrémité axiale intérieure du réacteur (4), la matière première y étant alors cokéfiée, complètement pyrolysée et l'ensemble caloporteur-coke résiduel, porté aux environs de 800 °C, étant déversé par une fenêtre (16) , quand celle-ci se trouve sous le niveau du vrac, tombant par gravité dans une chambre (17), prolongée d'un canal (18), de préférence s 'étendant selon un arc d'environ 225°, dans lequel on forme un bouchon dudit mélange anneaux-coke déversé sous le vrac du caloporteur (2) dans le réchauffeur (3); le coke brûle dans le réchauffeur (3), lors de son déplacement, poussé par les palettes (23) dans un espace (21) compris entre le manteau (101) du réchauffeur (3) et le cylindre perforé (22) du réchauffeur, jusqu'à l'extrémité axiale extérieure du réchauffeur (3), où il change de sens pour se déplacer en sens contraire, poussé alors par les palettes (24) dans l'espace compris entre le cylindre perforé (22) du réchauffeur (3) et l'axe du four, jusqu'à l'extrémité axiale intérieure du compartiment (3); le carbone du coke est brûlé complètement, le caloporteur (2) et des cendres résultant de cette combustion arrivent à la paroi médiane (25) entre le réchauffeur et le réacteur, où, après avoir dépassé un seuil (26) , les cendres sont majoritairement évacuées par une grille (27) , les granules du caloporteur relativement propres sont déversés par une fenêtre (28) et tombent dans une chambre (29) et ensuite dans un canal toroïdal (30) de préférence s ' étendant selon un arc d'environ 225°, pour être finalement conduits sous le vrac (2) du réacteur (4), en bouclant ainsi le cycle fonctionnel des anneaux et matières premières.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la voie unique de circulation définie par le cycles du caloporteur et des matières premières en traitement est remplacé par une pluralité de voies de circulation, de préférence 3 ou 4 , décalées uniformément.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les gaz résultant de la pyrolyse des matières premières et la gazéification par la vapeur d'eau d'au moins une partie du carbone du coke sont collectés par un tuyau (31) muni de perforations, après que ces gaz ont été engendrés majoritairement sous le vrac, c'est-à-dire le mélange caloporteur/matières premières et ont traversé nécessairement ce vrac, avant d'être dirigés vers une installation de traitement des gaz.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en vue d'obtenir une agitation plus intense du mélange, une réduction de l'angle du talus naturellement formé par le vrac, c'est-à-dire le mélange caloporteur/matières premières des compartiments du four (3,4) et un nettoyage de la couche de cendres déposées sur les parois, on introduit dans la masse d'anneaux (2), jusqu'à 10% en masse, des corps cylindriques pleins, de la même forme que ces anneaux et/ou des tétraèdres et prismes de la forme des pièces utilisées en ébavurage .
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour produire la vapeur d'eau nécessaire à engendrer le dégazage et la réduction du carbone du coke résultant de la pyrolyse des matières premières, ainsi que la vapeur nécessaire à réaliser le vapocracking en réacteur, les matières premières sont admises à une humidité allant jusqu'à 25%, ladite vapeur étant engendrée à la base du mélange caloporteur/matières premières et amenée à traverser le mélange entier, en même temps que les gaz qui se déplacent au travers de la masse de coke dont le carbone doit être réduit .
17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que : pour assurer la combustion, à l'intérieur du vrac du réchauffeur (3) , de l'air comburant préchauffé à environ 800 °C dans un préchauffeur/ échangeur (35) est introduit par un conduit fixe (36) pourvu d'une isolation thermique (37) et une fenêtre (38) qui assure l'accès seulement à une fraction, de préférence 9 sur 36, d'une pluralité de canaux radiaux (20), limités par des plateaux radiaux (39), l'accès aux autres canaux étant bloqué par un fond (40) ; le long des canaux radiaux (20) sont présents des orifices (19) , de préférence de 0 5 mm, nettoyés par le courant continuel d'air comburant ; l'air comburant, en contact avec le coke, provoque la combustion des résidus carbonés, en engendrant la chaleur nécessaire pour chauffer le caloporteur (2) à une température passant de 800 à 850 °C environ ; les gaz de la combustion complète sont évacués par une grille (27) ; les gaz de combustion sont renvoyés à 1 ' échangeur (35), où ils sont refroidis de 880 à 180 °C environ, tout en chauffant l'air comburant de 10 à 800 °C environ.
18. Installation pour la mise en œuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend :
Un four rotatif (1) ayant un axe de rotation qui est essentiellement horizontal, ledit four étant disposé dans une carcasse statique (7) et ledit four (1) comprenant au moins deux compartiments (3,4), appelés respectivement réchauffeur et réacteur, pour recevoir un mélange d'un caloporteur (2), c'est-à-dire une pluralité de granules réfractaires, avec des matières primaires.;
Des moyens pour introduire des matières premières et/ou des granules dudit caloporteur (2) dans le four (1), Des moyens pour faire circuler, lors de la rotation du four (1) , ledit caloporteur entre lesdits compartiments (3,4).
Des moyens pour introduire de l'air comburant dans le réchauffeur (3) .
19. Installation selon la revendication 18, dans laquelle lesdits moyens pour introduire des matières premières et/ou des granules du caloporteur comprennent :
- un canal toroïdal fixe (6) de préférence de section rectangulaire, solidaire de ladite carcasse statique (7) du four (1) et non isolée thermiquement du réacteur (4), pour recevoir les matières premières dans le four, - à l'intérieur dudit canal toroïdal fixe (6) , au moins un conduit (5) solidaire du réacteur (4) avec une courbure axiale imposée par la carcasse du four, et une pelle- raclette (8) disposée à l'extrémité dudit conduit (5), pour collecter des matières premières et les introduire dans ledit conduit (5) ,
- à l'intérieur dudit conduit (5), une vis (9) à palettes individualisées et solidarisées à l'aide d'un câble (10), de préférence en acier flexible,
- un groupe moto-réducteur (11) , pour mettre ledit câble en rotation.
20. Installation selon la revendication 19, caractérisé en ce que le groupe moto-réducteur (11) a une puissance d'environ 100 W et est alimenté par des raccords fixes à partir d'un groupe rédresseur-accumulateur de 24 V, par l'intermédiaire de deux conducteurs isolés (12), solidarisés avec le four et alimentés via des contacteurs mobiles .
21. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, comprenant deux cylindres perforés (22,14), i.e. ayant des orifices, lesdits deux cylindres étant situés respectivement à l'intérieur desdits deux compartiments (3,4), de même axe horizontal que le four et solidarisés au four (1) , assurant un déplacement axial du mélange formé par le caloporteur et les matières primaires, d'abord vers l'extérieur et puis vers l'intérieur desdits compartiments (3,4), ainsi que le déplacement vertical des produits gazeux par les orifices des cylindres (22,14).
22. Installation selon la revendication 21, comprenant des palettes (23,13) en matériau refractaire, solidarisées au manteau (100, 101) des compartiments (3,4), disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes (23,13) font avancer ledit mélange axialement de l'intérieur desdits compartiments (3,4) vers l'extérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans un premier sens de rotation..
23. Installation selon la revendication 21, comprenant des palettes (24,15) en matériau refractaire, solidarisées audits cylindres perforés (22,14), disposées à égales distances ou en groupes et avec des inclinaisons telles que lesdites palettes (24,15) font avancer ledit mélange axialement de l'extérieur desdits compartiments (3,4) vers l'intérieur desdits compartiments, lors de la rotation du four dans ledit premier sens de rotation.
24. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 23, dans laquelle les moyens pour faire circuler ledit caloporteur (2) d'un compartiment à l'autre, comprennent : une paroi (25) entre les deux compartiments, réchauffeur (3) et réacteur (4), ladite paroi comprenant une première fenêtre (16) , et une deuxième fenêtre (28) , une première chambre (17) , prolongée par un premier canal (18), ladite première fenêtre (16) donnant accès à ladite première chambre (17) et audit premier canal (18), ledit premier canal (18) donnant accès au réchauffeur (3), une deuxième chambre (29) , prolongée par un deuxième canal (30), ladite deuxième fenêtre (28) donnant accès à ladite deuxième chambre (29) et audit deuxième canal (30) , ledit deuxième canal (30) donnant accès au réacteur (4)
25. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 24, comprenant un tuyau central (31) , muni de perforations, pour évacuer des gaz du réacteur (4) .
26. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 25, dans laquelle lesdits moyens pour introduire de l'air comburant comprennent : un conduit fixe (36), de préférence pourvu d'une isolation thermique (37), menant l'air comburant vers l'intérieur du réchauffeur (3), une pluralité de plateaux radiaux (39) solidaires au four (1) rotatif, formant une pluralité de canaux radiaux (20), qui s'étendent entre le manteau (100) du four et le manteau (101) du réchauffeur (3), ledit manteau (101) du réchauffeur (3) étant pourvu d'orifices (19) pour admettre l'air comburant à l'intérieur dudit réchauffeur (3), entre le conduit fixe (36) et les canaux radiaux (20) , un fond fixe (40) bloquant l'accès à une partie des canaux radiaux (20), et pourvu d'une fenêtre (38), donnant accès à l'autre partie desdits canaux radiaux (20) , une grille (27) pour évacuer les cendres produits dans le réchauffeur (3) ainsi que les gaz de combustion.
27. Installation selon l'une quelconque des revendications 18 à 26, comprenant : - un foyer (54) pour brûler un combustible extérieur, un échangeur de chaleur (35) pourvu de ventilateurs (34,43) , une connexion (36) entre l' échangeur de chaleur (35) et le réchauffeur (3), pour introduire des gaz comburants dans le réchauffeur (3) .
28. Installation selon la revendication 26, dans laquelle le four rotatif est disposé sur au moins deux paliers (44) , un premier palier se trouvant côté réchauffeur et un second se trouvant côté réacteur, et dans laquelle le conduit fixe (36) est pourvue d'au moins un épaulement (49) , sur lesquels appuient une pluralité de ressorts hélicoïdaux (50) , lesdits ressorts étant serrés sur des tiges (51) , liées à la partie fixe du palier (44) , pour minimaliser les espaces libres entre le conduit fixe (36) d'alimentation en air comburant et le four (1) .
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