Brevet FR2479845A1 — publié le 19811009

L'invention a pour objet un procédé de modification par oxydation ménagée des propriétés de gonflement d'un charbon gonflant d'indice de gonflement AFNOR compris entre 2,5 et 6, tel qu'un flambant gras, ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre du procédé et une enceinte de traitement par fluidisation et broyage. La fabrication de semi-cke en four tournant ou en lit fluidisé à partir de fines impose l'uti- lisation de charbons peu gonflants de manière à éviter le collage et l'agglomération des fines. De même, pour la fa- brication de coke moulé il peut être souhaitable de dispo- ser de charbons à faible indice de gonflement. Le but de l'invention est de proposer un nouveau procédé, une nouvelle installa- tion et une nouvelle enceinte permettant de modifier les propriétés de gonflement des charbons gonflants tout en con- servant sensiblement leur teneur en matières volatiles, et par conséquent de permettre l'utilisation de tels charbons pour la fabrication du coke moulé ou du semi-coke en four tournant ou en lit fluidisé6o Ce but est atteint, selon l'invention, par un procédé 8dans lequel on broye le charbon à l'état de aà fines à environ/90 ,o3,15 mm et on soumet, dans une enceinte de fluidisation comportant une zone supérieure rétrécie d'entraînement, lesdites fines à un traitement de fluidisa- tion en lit fluidisé au moyen de fumées chaudes de combus- tion ayant une teneur en oxygène supérieure à 10%, de pré- férence 14 à 15%. Selon une caractéristique, on règle la température dans le lit fluidisé entre 500 et 360 C, de pré'férence au voisinage de 540 C et ou soumet les fines à un traitement de broyage par impact dans une zone de l'en- ceinte comprise entre le lit fluidisé et la zone rétrécie d'entraînement. Selon un mode de réalisation avanta- geux, on sèche les fines avant de les introduire dans l'enceinte de fluidisation, de préférence en les introdui- sant dans un courant à vitesse d'entraînement des fumées chaudes de fluidisation. Selon un mode de réalisation parti- culier, on amène les fines traitées à un récipient de stockage et on établit dans ce récipient de stockage une atmosphère appauvrie en oxygène, et pour obtenir une atmos- phère appauvrie en oxygène, on introduit dans ledit réci- pient de stockage une partie des fumées ayant entraîné les fines traitées. Le but de l'invention est égale- ment atteint par une installation comprenant: - une enceinte de traitement par fluidisation, à la base de laquelle débouche un conduit d'un agent gazeux de fluidisation et d'entraînement et munie d'un mobile de broyage par impact, - des moyens d'introduction dans ladite enceinte et/ou ledit conduit de fines de charbon à traiter. - une conduite d'entraînement des fines traitées par l'agent gazeux se raccordant à la partie supérieure de l'enceinte de traitement par fluidisation, - une chambre de combustion pour la production de l'agent gazeux de fluidisation et d'entraîne- ment dirigé vers le conduit débouchant dans l'enceinte de traitement par fluidisation, ladite chambre de combustion comportant au moins un brûleur, - des moyens de régulation d'un com- bustible liquide ou gazeux amené au brûleur asservis à des moyens de mesure de température dans ladite enceinte et des moyens de réglage du taux d'air de combustion, grâce au fait que le mobile le broyage par impact est dis- posé dans une zone intermédiaire de l'enceinte de traite- ment et son point le plus bas est à au moins 1 mètre au- dessus de la zone de raccord entre la conduite de séchage des fines à traiter et l'enceinte de traitement,et les moyens de réglage du taux d'air de combustion assurent un excès d'air. Une telle installation présente donc des modifications, appropriées à la mise en oeuvre du procédé, par rapport à des installations de séchage et de préchauffage du charbon dans lesquelles le charbcv humide préalablement broyé est mis en contact avec des fumées chaudes neutres, puis le charbon-et les fumées sont intro- duits dans une enceinte de fluidisation à la base de laquel- le tourne un mobile de broyage. De telles installations sont par exemple décrites dans le brevet français NI 1 555 546 du demandeur0 Il est avantageux$ pour une installa- tion comprenant une enceinte de stockage des fines traitées, que cette enceinte soit balayée par une partie des fumées de fluidisation et d'entraînement ayant entraîné les fines traitées hors de l'enceinte et les ayant transportées dans ladite enceinte de stockage. L'invention concerne également une enceinte de traitement par fluidisation et broyage à la base de laquelle débouche un conduit d'un agent gazeux de fluidisation et d'entraînement et munie d'un mobile de broyage par impact, comportant des moyens d'introduction dans ladite enceinte et/ou ledit conduit de matériaux gra- nuleux et/ou pulvérulents et comportant une conduite d'en- tra nement des matériaux traités par l'agent gazeux se rac- cordant à la partie supérieure de l'enceinte de traitement par fluidisation et broyage, dans laquelle le mobile de broyage par impact est disposé dans une zone intermédiaire de l'enceinte de traitement, et son point le plus bas est à au moins 1 mètre au-dessus de la zone de raccordement entre la conduite de séchage des fines à traiter et l'en- ceinte de traitements Ainsi l'installation et particuliè- rement l'enceinte de traitement utilisées pour la mise en oeuvre de l'invention diffèrent essentiellement de celles qui sont utilisées pour le séchage et le préchauffage du charbon conformément à l'enseignement du brevet français NI 1 555 546, par le fait que le mobile de broyage se trouve placé, non à la base de la zone fluidisée, mais à la partie supérieure ou médiane de celle-ci, ce qui a pour effet d'augmenter le temps de séjour du charbon au sein du lit fluidisé. D'autres caractéristiques et avanta- ges ressortiront de la description, qui sera donné ci-après uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera, à cet effet, au dessin anne- xé dont la figure unique représente schématiquement une installation selon l'invention avec une enceinte de traite- ment de fluidisation selon l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. L'installation représentée comporte une enceinte 1 de traitement par fluidisation comportant une section droite rectangulaire constante sur une hauteur HE raccordée progressivement à sa base à une conduite 2 pour un agent gazeux de fluidisation et progressivement, par une zone de raccordement en rétrécissement 3, pour augmentation de vitesse, à une conduite 4 d'entraînement des fines traitées. Du charbon à l'état de fines est amené par un convoyeur 5 sur un crible 6 o le passant est re- pris par un dispositif chargeur à vis 7 d'introduction des fines de charbon dans la conduite 2. Pour créer un mouve- ment ascendant de l'agent gazeux de fluidisation et d'en- tralnèment, il est prévu une chambre de combustion 8 ali- mentée en gaz et en air respectivement par les conduites 9 et 10, l'air étant pulsé par un ventilateur 110 Un dispo- sitif de régulation 12 asservit les débits de gaz et d'air à une température de consigne mesurée par une sonde thermo- métrique 13 disposée dans l'enceinte 1 et régule la proror- tel tion de gaz et d'air avec un excès d'air/que les fumées produites dans la chambre de combustion 8 aient une teneur en oxygène supérieure à 1î0%. La hauteur H de la section constante de la partie parallélépipédique de l'enceinte 1 est de 3 m. Cette partie de l'enceinte, dont la section trans- versale est de 0,56 m x 0,l8 m comprend un -mobile tournant 14 d'axe horizontal 15 du type broyeur à impact, tel qu'un broyeur à barreaux ou à marteaux d'un diamètre de 0,4 m, mais, contrairoment à ce qui se fait habituellement, l'axe de ce mobile 14 est à une hauteur telle qu'il subsiste I m environ entre son point le plus bas et la partie infé- rieure de la partie parallélépipédique de l'enceinte. Se- lon l'observation du demandeur, le mobile disposé confor- mément à l'invention joue un rôle de dispersion ou et de régulation plus que de broyage, le charbon étant introduit déjà fin. Le mobile étant en position plus haute que d'usa- ge, le lit fluidisé est plus dense et le temps de séjour est donc plus long, ce qui est favorable à un traitement plus poussé. La conduite 4 d'entraînement du charbon oxydé débouche dans une batterie de cyclones l6, au vortex desquels on évacue les fumées et à h pointe desquelles on recueille directement le charbon oxydé dans une trémie 17 étanche, à l'exception d'un évent de dégazage 18, à la base de laquelle est disposée une vis humidificatrice de reprise 19 vers une utilisation 20e On voit que les fumées oxydantes, mais ayant perdu une partie de leur pouvoir oxydant, servant de fluide de transport pneumatique, l'at- mosphère dans la trémie est constituée par ces fumées qui sont alors relativement pauvres en oxygène, et an tout cas plus pauvre que l'air. La trémie 17 peut être montée sur pesons, en vue de tout usage possible, tel que déclenche- ment de vidage de charge vers l'utilisation 20 ou tel qu'arrêt de l'alimentation par la vis 7o Le réglage de l'installation se fera en fait de la façon suivante: - l'opérateur choisit un débit de charbon, -le débit d'air au brûleur est maintenu constant, - la température dans la zone de réaction est maintenue constante par action sur le débit de gaz. Si la tempéra- ture du lit chute (humidité du charbon augmentant, par exemple, le débit de gaz est augmenté, la température des fumées d'attaque augmente alors, tandis que l'excès d'air diminue, ce qui entraîne une remontée de la température dans la zone de réaction. Si, au contraire, la température monte, le débit de gaz doit être réduit et la température des fumées d'attaque va diminuer. Toutefois, l'excès d'air augmentant, il peut y avoir emballement de la réaction. Aussi convient-il d'avoir en sécurité une injection d'eau dans la zone de réaction, comme il est connu en soi. - EXEMPLE - L'installation décrite a été utili- ste pour traiter un charbon flambant gras ayant les carac- téristiques suivantes: ll 001 de novembre 1968 Indice de gonflement 5 selon norme AFITOR NF- M7 Teneur en matières volatiles sur sec: 37% Taux de cendres: 5% Eumidité 6,1% Granulométrie: 98%5 Des produits plus grossiers risque- raient de produire des bourrages. Les conditions de marche de l'instal- lation étaient les suivantes: - Débit de charbon: 700 kg/h sur sec (soit environ 7000 kg/h par m2 de section de la zone de traitement) - Température des gaz à la sortie de la chambre de combus- tion: 7800C - Teneur en oxygène des gaz à la sortie de la chambre de combustion: 15% - Température de traitement (zone de broyage et d'oxyda- tion): 5400 C. - Vitesse à vide des fumées (zone de broyage et d'oxydation): ,5 m/s Perte de charge (zone de broyage et d'oxydation): 425 mm CE. Le charbon oxydé obtenu dans ces conditions avait les caractéristiques suivantes: Indice de gonflement: 1 à 1,5 selon norme AFNOR Matières volatiles: 33,5 à 55,5%j Humidité (après vis humidificatrice): 9% Taux de cendres: 4,9% Granulométrie: 91 à 96% REVENDICATIONS 1) Procédé de modification par oxy- dation ménagée des propriétés de gonflement d'un charbon gonflant d'indice de gonflement AFIOR compris entre 2,5 et 6, tel qu'un flambant gras, caractérisé en ce qu'on broye à le charbon à l'état de fines à environ/90 de fumées chaudes de combustion ayant une teneur en oxygè- ne supérieure à 1(/. 1, caractérisé fumées chaudes caractérisé en fluidisé entre 540 C. 2) Procédé selon la revendication en ce qu'on règle la teneur en oxygène des à une valeur de l'ordre de 14 à 15%. 3) Procédé selon la revendication 1, ce qu'on règle la température dans le lit 300 et 36000 C, de préférence au voisinage de 4) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on soumet les fines à un traitement de broyage par impact dans une zone de l'enceinte comprise entre le lit fluidisé et la zone rétrécie d'entraînement. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce, qu'avant de les introduire dans l'encein- te de fluidisation, on sèche les fines. caractérisé en ce dans un courant à de fluidisation. 3o caractérisé en ce pient de stockage ge une atmosphère 6) Procédé selon la revendication 5, qu'on sèche les fines en les introduisant vitesse d'entraînement des fumées chaudes 7) Procédé selon la revendication 1, qu'on amène les fines traitées à un réci- et on établit dans ce récipient de stocka- appauvrie en oxygène. 8) Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que, pour obtenir une atmosphère appau- vrie en oxygène, on introduit dans ledit récipient de stockage une partie des fumées ayant entraîné les fines traitées. 9) Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant: - une enceinte de traitement par fluidisation à la base de laquelle débouche un conduit d'un agent gazeux de fluidisation et d'entraînement et munie d'un mobile de broyage par impact, - des moyens d'introduction dans ladite enceinte et/ou ledit conduit de fines de charbon à traiter, - une conduite d'entraînement des fines traitées par l'agent gazeux se raccordant à la partie supérieure de l'enceinte de traitement par fluidisation, - une chambre de combustion pour la production de l'agent gazeux de fluidisation et d'entraînement dirigé vers le conduit débouchant dans l'enceinte de traitement par fluidisation, ladite chambre de combustion comportant au moins un brûleur, - des moyens de régulation d'un combustible liqui- de ou gazeux amené au brûleur asservis à des moyens de me- sure de température dans ladite enceinte et des moyens de réglage du taux d'air de combustion, caractérisée en ce que le mobile de broyage par impact (14) est disposé dans une zone intermédiaire de l'enceinte (1) de traitement et son point le plus bas est à au moins 1 mè- tre au-dessus de la zone de raccordement entre la conduite (2) de séchage des fines à traiter et l'enceinte de traite- ment (1), et les moyens de réglage du taux d'air de coribus- tion sont réglables pour assurer un excès d'air. ) Installation selon la revendica- tion 9, comprenant une enceinte de stockage des fines trai- tées, caractérisée en ce que cette enceinte (17) est balayée par une partie des fumées de fluidisation et d'entraînement ayant entra.né les fines traitées hors de l'enceinte (1) et les ayant transportées dans ladite enceinte de stocka- ge (17)- 11) Enceinte de traitement par flui- disation et broyage à la base de laquelle débouche un con- duit d'un agent gazeux de fluidisation et d'entraînement et munie d'un mobile de broyage par impact, comportant des moyens d'introduction dans ladite enceinte et/ou ledit con- duit de matériaux granuleux et/ou pulvérulents et compor- tant une conduite d'entra5nement des matériaux traités par l'agent gazeux se raccordant à la partie supérieure de l'enceinte de traitement par fluidisation et broyage, ca- ractérisée en ce que le mobile de broyage par impact (14) est disposé dans une zone intermédiaire de l'enceinte (1) de traitement, et> son point le plus bas est à au moins 1 mètre au-dessus de la zone de raccordement entre la condui- te (2) de séchage des fines à traiter et l'enceinte de traitement (1).