Procédé pour la production de charbon en partant de combustibles solides, riches en matières volatiles, et humides, tels que bois, tourbe, lignite, etc, et installation pour la mise en #uvre de ce procédé. La présente invention a pour objet un procédé pour la production de charbon en partant de combustibles solides, riches en ma tières volatiles, et humides, tels que bois, tourbe, lignite, etc. Le nouveau procédé est plus particulièrement mais non exclusivement destiné au traitement du bois frais pour l'ob tention d'un charbon de bois et d'un bois sec et chaud.
Le procédé suivant l'invention est carac térisé par le fait que le combustible est amené, après avoir été séché et chauffé, dans une colonne où il est soumis à une carboni sation en continu, une partie au moins des gaz résultant de la carbonisation étant brûlée et les gaz de cette combustion étant utilisés pour le séchage et le chauffage du combus tible humide.
Le charbon obtenu par ce procédé peut être utilisé pour l'alimentation de gazogènes à charbon, tandis que le combustible sec et chaud sert de matière de départ pour la pro duction du charbon dans le procédé suivant l'invention, et, s'il est en excédent, peut être utilisé pour l'alimentation d'appareils d'utili sation quelconques, par exemple de gazogènes dits "à bois".
En ce qui concerne la carbonisation du bois, le calcul montre que, si le bois est déshydraté avant la carbonisation, et s'il est porté à la température de 150 avant d'être carbonisé en procédé continu, la chaleur de réaction aidant (100 cal/kg de bois), la car- bonisation peut avoir lieu avec un apport de chaleur très faible.
On sait que, pour la car bonisation discontinue du bois, on fait cesser le chauffage lorsque la température atteint celle de la réaction exothermique de 270 environ. Pour la carbonisation continue, par contre, qui est seule envisagée pour la mise en oeuvre du nouveau procédé, il suffit de porter préalablement le bois à une tempéra- turc telle que, lors de sa descente dans la colonne de carbonisation, il se trouve ré chauffé à la température voulue par les pro duits gazeux venant de la zone de réaction.
La chaleur de réaction exothermique se trans met alors aux couches supérieures dont la température, de 150 dans la partie haute, s'élève progressivement jusqu'à 275 environ, température à laquelle on fait démarrer la réaction avec émission de gaz ayant cette température, qui se refroidissent entraver- saut la colonne de bois qu'ils réchauffent.
Quoique l'expérience ait montré que ces conditions théoriques ne peuvent être remplies intégralement, il suffit néanmoins d'un très faible apport de chaleur pour assurer une car bonisation parfaite, si le combustible de dé part est bien sec et préalablement chauffé à 100 environ. Cet apport peut résulter soit d'une combustion dans ladite colonne, soit d'un chauffage de l'extérieur.
Le dessin annexé à titre d'exemple repré sente un mode d'exécution d'une installation pour la mise en #uvre du procédé suivant l'invention.
La fig. 1 montre schématiquement une coupe verticale de l'ensemble de l'installation. La fig. 2 est une coupe transversale du dégoudronneur suivant la ligne II-II de la fig. 1.
L'installation représentée se compose essentiellement d'un four A pour la carbo nisation du combustible préalablement séché et chauffé qui, dans l'exemple envisagé, est constitué par du bois, d'un ventilateur d'extraction B qui aspire les gaz de carboni sation fournis par le four et les refoule dans un séparateur de goudron C, d'où une faible partie des gaz est envoyée dans un appareil de transformation non représenté, tandis que l'autre partie est amenée dans un brûleur E.
Les gaz de combustion sortant de ce dernier sont dirigés dans le conduit d'aspiration d'un ventilateur F, d'où ils se mélangent avec de l'air frais. Ce mélange est refoulé dans-un sécheur de bois G.
Le four A comporte une cuve verticale 1 garnie d'un revêtement 2 de matériaux légers et calorifuges. Cette cuve est prolongée dans sa partie supérieure par un cylindre de char gement 3 de diamètre plus petit, fermé par un couvercle 4, que l'on ouvre à intervalles réguliers pour introduire le bois. On procède à l'alimentation en bois, de façon que le niveau de la masse de combustible à l'inté rieur de la cuve soit toujours maintenu aussi élevé que possible. Le charbon résultant de la carbonisation du bois est recueilli dans une caisse 5 raccordée à la partie inférieure du foyer et d'où on peut le retirer après ouver ture de la porte 7.
Dans l'exemple représenté, le haut de la cuve 1 est relié par une tuyauterie 8 à l'aspi ration du ventilateur d'extraction B destiné à maintenir la capacité intérieure de cette cuve en dépression permanente durant tout le fonctionnement. La faible quantité d'air né cessaire pour une combustion dans la colonne est introduite par la tuyère 9 sous l'action du vide partiel.
Bien entendu, cet air de carbonisation pourrait également être fourni par une source d'air comprimé. On peut, par exemple, pré voir une prise d'air sur le conduit de refoule ment .du ventilateur de séchage F et la rac corder à la tuyère 9 par une tuyauterie 10, indiquée en pointillé sur la fig. 1. Le choix de l'un ou de l'autre mode d'alimentation en air de carbonisation dépend de la qualité de charbon que l'on désire recueillir dans la caisse 5.
En effet, la marche en dépression du four, avec une légère admission d'air à la base, qui constitue le mode de mise en oeuvre préféré du procédé suivant l'invention, pro duit un charbon entièrement dégazé. Au con traire, la marche en surpression, avec refou lement de gaz combustibles vers la base, a pour effet de charger le charbon de gaz, ce qui offre des avantages pour l'alimentation de certains gazogènes modernes. Entre ces deux modes de fonctionnement, on peut na turellement prévoir des modes de fonctionne ment intermédiaires, avec réduction ou sup pression de la dépression à l'intérieur du four. La possibilité d'alimenter le four en air comprimé offre du reste l'avantage d'une mise ou remise en marche très rapide.
Grâce au revêtement calorifuge 2 de la cuve 1 assu rant un isolement de haute qualité, le four, arrêté par exemple le soir, peut repartir le lendemain très rapidement tout en conservant son rendement très élevé. Dans ce but, il suffit d'introduire l'air de carbonisation à grande vitesse dans la cuve, de façon à pro duire un gaz riche en C0, permettant l'allu mage immédiat du brûleur E. Dès que le four A et le sécheur G ont atteint leur régime de fonctionnement, on peut considérablement réduire la vitesse d'admission de l'air de car bonisation dans le four A, de façon à pro duire un gaz très riche en C02 et à obtenir ainsi un maximum d'effet thermique avec une consommation minimum de charbon.
Pour ce dernier mode de fonctionnement, avec production de gaz riche en C02, on peut du reste introduire l'air de carbonisation, non seulement par la tuyère 9, mais en outre par une série d'orifices (non représentés) disposés sur le pourtour de la cuve 1.
Le régime de fonctionnement, avec pro duction d'un gaz riche en C0, soumet le nez de la tuyère 9 à l'action d'une température très élevée. Mais, comme les périodes de ce genre de fonctionnement sont toujours de courte durée, il suffit de prévoir une tuyère ayant un nez en métal épais ou en matière réfractaire pour lui assurer une longue durée. Bien entendu, on peut améliorer la protection du nez de la tuyère en le refroidissant par une circulation d'eau ou en prévoyant des dispositifs de refroidissement à métaux ou sels fondus.
Le four est en quelque sorte un gazogène aliments en combustible sec et chaud, ne fonctionnant en gazogène générateur de CO que lors de la mise ou de la remise en marche et fournissant en régime normal un gaz riche en C03 ne contenant en CO que ce qu'en four nissent la réaction de carbonisation et celle qui est due au passage du C03 sur le charbon chaud et dont la' proportion est déterminée par les lois de l'équilibre chimique des trois constituants COZ-CO-C.
Les gaz de carbonisation sortent du four par une courte tubulure en fer calorifugée 11, partant de son extrémité supérieure et raccor dée à la tuyauterie verticale 8 également en fer et calorifugée. Cette disposition est desti née à éviter le ruissellement de liquide sur les parois de fer dans le but de leur assurer une longue conservation.
La tuyauterie 8 est raccordée au côté aspiration du ventilateur d'extraction B, dont le conduit de refoulement 13 est raccordé tan gentiellement à la périphérie et au bas d'un récipient cylindrique calorifugé 14 à axe ver tical contenant les organes du séparateur de goudron C.
Ces organes sont constitués, d'une part, par un tube axial 15 pénétrant dans le réci pient 14 par son fond inférieur et s'élevant à l'intérieur de ce récipient jusqu'à une certaine hauteur au-dessus du fond, où il s'évase en forme d'entonnoir. Un tube plongeur 16 pêne ire dans le récipient 14 par le dessus et s'ar rête à une faible distance au-dessus de l'ori fice du tube 15.
Ainsi agencé, ce dispositif constitue une sorte de cyclone ayant pour effet de séparer les produits gazeux des produits liquides. En effet, les gaz issus de la carbonisation, lors qu'ils sont soumis à une centrifugation à chaud, abandonnent les produits liquides, c'est-à-dire les goudrons qui se trouvent à l'état vésiculaire et dont une partie est solu ble dans l'eau. La centrifugation rassemble les gouttelettes et il en résulte un écoulement continu de goudron.
Si l'on effectuait la condensation suivant la méthode habituelle, on ne pourrait récupé rer les goudrons solubles que par une évapo ration intégrale de l'eau. Ceci serait très dif ficile à réaliser, surtout dans une installation qui doit être essentiellement transportable pour pouvoir servir dans les exploitations fo restières. D'autre part, cette façon de procé der est la cause d'une perte considérable de chaleur qui, si elle est récupérée, peut contri- huer utilement au séchage préalable du com bustible frais.
Un autre avantage de la centrifugation à chaud réside dans le fait qu'elle permet d'éviter sans inconvénient l'emploi de métaux non ferreux pour la construction des appa reils. On a bien déjà construit des condenseurs entièrement en fer, mais, avec le mode de condensation pratiqué jusqu'à présent, ces condenseurs ne peuvent résister à la corrosion et s'usent même très rapidement. L'avantage du procédé suivant l'invention est dû au fait que les parties métalliques des appareils n'ar rivent en contact qu'avec des vapeurs acides et non pas, comme dans les appareils connus, avec des liquides acides. Il ne se produit aucun lavage des surfaces et celles-ci ne peuvent se corroder.
Le tube montant 15 porte des palettes dé flectrices 17 (fig. 2) partant tangentielle ment de la périphérie du tube 15 dans le sens du mouvement de giration des produits gazeux et liquides à l'intérieur du récipient 14. Il en résulte un balayage des palettes 17 par les goudrons en suspension.
Or, on sait que le goudron même est le meilleur dissolvant du goudron. Les palettes 17, enduites de goudron liquide, captent les gouttelettes de goudron en suspension dans le gaz de carbonisation. Les goudrons s'accumu lent au fond du récipient et s'écoulent par une tuyauterie d'évacuation 18 pour être re cueillis dans un récipient 19.
Une partie des gaz pénétrant dans le ré cipient 14 peut être prise par le tube plon geur 16 relié par une tuyauterie 20 à un appareil d'utilisation non représenté.
L'autre partie des gaz que reçoit le sépa rateur C passe dans le tube 15 raccordé à la tuyère 25 d'un injecteur 26, dont la buse d'aspiration est reliée au brûleur E par un tuyau qui y débouche tangentiellement. Dans ce brûleur, les gaz subissent donc un mouve ment giratoire, tout en brûlant et progressant vers l'orifice de sortie. Cet orifice est placé en face de l'orifice d'entrée évasé d'une buse 27 qui peut coulisser axialement sur un con duit 28 raccordé à l'ouïe du ventilateur F. Le conduit de refoulement 29 du ventilateur est relié à la partie inférieure du sécheur de bois G de construction. usuelle.
Sur ce con duit de refoulement est branchée une tuyau terie 30 qui débouche dans la buse de l'injec teur 26, et alimente le brûleur en air.
Le conduit d'aspiration 28 du ventilateur F recueille ainsi un mélange à température définie de gaz de combustion chauds sortant du brûleur et d'air frais que le ventilateur F envoie dans le sécheur de bois G. Le rapport gaz de combustion-air peut être modifié à volonté par un simple déplacement axial de la buse 27.
L'emploi du brûleur E, alimenté par des gaz combustibles provenant de la carbonisa- tion du combustible et dont les gaz de com bustion se mélangent à l'air aspiré par le ventilateur F, offre un avantage considérable en ce sens qu'il assure une grande simplifica tion de l'installation. En effet, pour le sé chage préalable du combustible frais, on uti lisait jusqu'à présent en général des foyers à bois avec parois d'échange lourdes et coû teuses, exigeant des masses considérables de métal. On a bien proposé de mélanger les fumées de ces foyers à bois avec de l'air et d'envoyer le mélange dans le sécheur. Mais cette disposition exigeait l'emploi de filtres destinés à arrêter les flammèches.
Ces filtres étaient également lourds et coûteux et leur construction demandait de grandes quantités de métal.
Du reste, le brûleur E pourrait être d'un type quelconque. Grâce au fait qu'il est ali menté en mélange comburant chaud par le ventilateur F, on peut prévoir un brûleur de faible encombrement et de haut rendement. D'autre part, son alimentation en mélange comburant permet d'éviter les corrosions de son bec en fer, corrosions qui se produiraient inévitablement par suite des condensations, si le brûleur était alimenté avec de l'air froid.
Le bois sec et chaud que fournit le sécheur G est recueilli à sa partie inférieure munie d'une porte d'évacuation,. tandis que le chargement s'effectue comme d'habitude par le haut. En principe, ce bois sec et chaud est utilisé à l'alimentation du carbonisateur A, mais si la capacité de production du sécheur G est supérieure à la consommation du car- bonisateur A, l'excédent de bois sec et chaud peut servir à l'alimentation d'appareils étran gers à l'installation suivant l'invention, par exemple d'un gazogène à bois.