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Carbonisation étagée des houilles.
La pyrogénation de la houille pour l'obtention du coke sidérurgique, de gaz pour la distribution urbaine et de sous-pro- duits divers (goudron, ammoniaque, benzol, etc.) se fRit actuelle- ment dans les fours à coke qui ont supplanté presque partout, les anoiens fours à gaz.
Le but poursuivi est l'obtention d'un coke solide et en gros morceaux, avec le minimum de petits calibres, et d'un gaz de caractéristiques imposées au gaz de ville (spécialement en ce qui concerne le pouvoir calorifique et le degré d'épuration).
L'évolution suivie vers l'économie maximum dans l'exploi- tation des fours à coke s'est caractérisée par
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- la centralisation de la production en unité importantes, - l'extension limitée de la gamme des charbons utilisables pa un traitement mécanique préalable de ceux-ci (pilonnage, broyage séchage), ce qui répond d'autre part aux impératifs de l'évacua- tion de la production charbonnière, - le rendement thermique maximum qui amène les productions maxima du gaz disponible, - le traitement le plus rentable des sons. produits an vue da leur vente au Meilleur prix.
Cr, ou constate actuellement que : @ la préparation ces minerais et autres nouveaux procèdes sidérur- @ mis on oeuvre, réduit la consommation du coke par T. d'acier, @t impose de constituer les charges avec du coke solide mais dé ca- libre très défini entre 20 et 60 mm.
De plus, l'électre-chimie et les carburiers recherchent des cokes de calibre 10/20 et 20/40 dont la production est réduite, sauf concassages de coût prohibitif* les derniers imposent une teneur en eau d'environ 1 % et des proprié- tés du coke spécifiques à l'économie de la fabrication du carbure, le marché des sous-produits classiques est de plus en plus avili par la concurrence des produitspétroliers pour la production des hydroarbures aromatiques et de l'ammoniaque de synthèse, - les découvertes massives du gaz naturel vendu à bas prix annu- leront'rapidement la demande pour la distribution urbaine du gaz de cokerie, déjà surabondant dans les mois d'été.
- les difficultés croissantes du placement, par le charbonnier, des charbons qui ne sont pas spécifiquement "à coke".
Le principe même de la carbonisation classique en cham- bre, chauffée à température fixe par les parois en réfractaire, soumet l'exploitation à des impératifs inévitables - la largeur des chambres, minimum pour les nécessités d'entretien et de défournement, conduit à du coke de gros calibre, les petits cokes de 0 à 60 mm, constituant un déchet.
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- la loi (réchauffement de la masse statique du charbon enfourné pour la température fixée des piédroits. Cette masse est soumise à un échauffement rapide contre les parois, lent dans les zones écrans imperméables qui se constituent rapidement au delà et se déplacent progressivement vers le centre et entre lesquelles le charbon se maintient pendant de longues heures entre 100 et 200 C, à cause de la présence de vapeur d'eau et de la faible conductivi- té thermique des charbons fins.
La sone écran sépare ainsi une région à 600 C minimum, d'une autre à 200 C maximum, elle se trouve à une température in- termédiaire (350 C à 600 C) qui englobe la plage thermique de fu- ' sion des pâtes à coke. Elle est donc le siège du phénomène fonda- mental de la transformation du charbon en coke. Au délà de cette température se produit la structuration du coke avec les fissura- tions se produisant, au maximum, dans le sens perpendiculaire à la paroi qui est aussi celui du déplacement de la surface isother- me, par le dégagement final des matières volatiles dans un coke déjà solidifié.
La majeure partie du gaz s'échappe entre la zone écran et la paroi où elle subit un cracking avant de se réunir, au dessus du saumon, au gaz s'échappant entre les zones écrans.
Là, un nouveau cracking fixe à 60% environ la teneur en H2 du gaz total.
Cet ensemble assure à la masse enfournée des vitesses d'échauffement réduites, de l'ordre de 1 à 2 C, par minute, al- lant jusqu'à 5 C, au contact des parois et si un charbon n'est fusible qu'aux grandes vitesses d'échauffement: il ne pourra four-
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wir un bon coke qu'au voisi.-iace de celles-ci.
L'examen, d'autre part, du diagramme de dilatation des houilles d'après l'essai AUDISERT ARNO montre que les courbes sont
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tout-à-fait différentes d'après l'allure d'échaurfemsnt (3 /minute jusqu'à 200/minute) et qu'il devient possible de cokéfier des charbons flambants si l'on réalise ces vitesses.
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De cette théorie découle le présent brevet, ayant pour objet un procédé qui opère la carbonisation du charbon en mouve- ment continu et qui sépare nettement les 3 stades de température, chaque stade pouvant être soumis à une loi d'échauffement différen- te et adéquate.
Pour une meilleure compréhension du procédé adopté le dessin annexé représente à titre d'exemple et à ce titre seule- ment une installation de carbonisation.
- La fig. 1 représente schématiquement en vue longitudinale l'instal- lation du four avec la bande transporteuse du charbon, respective- ment du semi-coke, - La fig. 2 représente à titre de variante l'adjonction à cette installation d'un four vertical à la suite de la bande transpot- teuse.
- Une bande de transport continue (1) en acier réfractaire traverse un four (2) chauffé au gaz pendant un temps suffisamment long pour que le charbon disposé sur la bande ait le temps d'être soumis à une carbonisation et à une transformation en semi-coke.
- L'installation comprend trois zones thermiques. Deux zones dans lesquelles le charbon est porté à 300 C et ensuite à 600 C. La troisième zone est une zone de refroidissement.
- Dans la première zone (3) de séchage le charbon est porté à en- viron 300 C par chauffage direct à l'aide de rampes de brûleurs à gaz (5) disposées sous la bande métallique porteuse (1). Le gaz pauvre distillé, mélangé aux fumées de la combustion est évacué par des conduits (6), éventuellement aprs récupération de la cha- leur sensible.
- Dans la deuxième zone (4) le charbon est porté de 300 C à 600 C environ avec un gradiant rapide et réglable de la température, soit par sections successives soit par la vitesse de translation du systme et cela grâce à un chauffage direct (5) doublé par des brûleurs (5a) disposés dans des avant-foyers latéraux, brûleurs lançant sur la bande de transport des fumées maintenues autmatique-
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ment à la température limite de résistance de l'acier de la bande(l - Au bout de le que (4) on réduit le chauffage en supprimant les brûleurs (5) se la bande,
de manière à maintenir à 600 C la t@m- stature @ formé et cela juste le temps nécessaire pour en @ les dernières particules goudronneuses. Dans cet état la semi coke sortant du four (2) passe par une installation de re- froidssement (7) dans laquelle l'extinction de ce semi-coke est assurée par insufflation d'un brouillard de vapeur d'eau projeté sur la bande.
Au bout (8) de la bande de trinsport, l'état du semi-coke est tel que le gâteau se brige de lui-même en morceaux de forme cu- bique, sans déchets, pour tomber sur une bande élévatrice (9) d'évacuation du produit fini.
- Le gaz produit dans 1 . zone (4) renferme surtout du COCU, et du
H2. Ce gaz est fortement hydrocarbure, n'ayant pas subi de cracking hydrogénant, et il est évacué par les conduits 6B.
- Tout charbon ou mélarge de charbon convient, du moment qu'il est suffisamment fusible et il reste loisible, si nécessaire, d'y faire les additions devenues classiques, d'inertes ou de fondants. La granulométrie 0/10 convient, un broyage plus poussé n'étant néces- saire qu'en cas d'hétérogénétié ou d'une teneur abusive en cendres.
- La bande de transport est alimentée en charbon sur une épaisseur de 20 à 80 mm, choisie suivant le calibre de semi-coke désiré, et les bords de le oouche sont maintenus par des calibres portés par le charbon et à récupérer à la sortie du four, combinés avec des plaques de fonte dont le poids suffit à assurer pour certains char- bons le nécessitant, une légère compression permanente ou préala- ble.
La capacité de production du four n'est pas affectée par l'épaisseur de la couche, la vitesse de la bande restant inversement proportionnelle à celle-ci.
- Le semi-coke sortant en continu du four, tel.que décrit, ne ren- ferme plus que le quart des matières volatiles du charbon et pos-
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sède une résistance mécanique suffisante. Le haut fourneau utili- sant un tel semi-coke a avantage à s'en accommooer. Si toutefois tel n'était pas le cas, il faudrait compléter l'installation avec un four tel que représenté à la figure 2.
- Après le traitement du charbon dans la deuxième zone (4), le semi-coke tombe dans un four vertical (10) à haute température (900 C) chauffé au gaz, avec la possibilité d'injecter dans la masse un hydrocarbure liquide pour améliorer la structuration du coke et augmenter la production de gaz. En sortant du four le coke fini passe par l'installation de refroidissement (7) et ensuite est évacué à l'aide d'un élévateur (6), alors que les gaz s'échap- pent en (11).
REVENDICATIONS
1 - Procédé de carbonisation étagée et continue des charbons, caractérisé en ce qu'à chaque stade de la carbonisa- tion on applique au charbon les conditions d'échauffement, res- pectivement de refroidissement, appropriées.