Brevet FR2484069A1 — publié le 19811211

L'invention concerne un procédé et une installation de séchage et/ou chauffage par fluidisa- tion et/ou entrainement gazeux d'un matériau combustible granuleux et/ou pulvérulent, tel qu'un charbon séché et/ou préchauffé pour l'enfournement en fours à coke de charbons peu cokéfiants par les techniques dites d'enfournement en sec et d'enfournement en préchauffé. Des procédés et installations du type que l'invention se propose de perfectionner sont décrits, par exemple, dans les demandes de brevets français publiées 2 207 592, 2 281 971, 2 378 08i et 2 376 201. Le préchauffage des fines a' coke implique d'utiliser des fumées exemptes d'oxygène et à une température ne devant pas -excéder 500 à 8000C environ. Pour atteindre ce résultat, il a été proposé de recycler dans la chambre de combustion, où l'on réalise une combustion neutre, une partie des fumées ayant servi au préchauffage. Pour tirer le meilleur parti de l'en- fournement en sec ou de l'enfournement en préchauffé, les particules de charbon doivent être finement broyées, par exemple 8o et même 90% inférieurs à 2 mm. Ces fines partie cules de charbon préchauffées à 2500C sont séparées du fluide dtentrainement au moyen de deux étages de cyclones dont le rendement de captation est de 98 à 99%. Le système de traitement des fumées, tel que rappelé permet d'atteindre le résultat mais il ne présente pas que des avantages. En effet les fumées recyclées non épurées, donc encore chargées en fines poussières de charbon, sont introduites, par l'intermédiaire d'un ventilateur dans la chambre de combustion, au niveau du brûleur qui fonctionne en combustion stoéchiométrique donc à une température proche de la température théorique qui, pour du gaz de four à coke, dépasse 2 000 C. Les fines particules de charbon peuvent brûler, ou fondre, ce qui n'est pas souhaitable. Dans les dispositifs connus les fumées à la sortie des cyclones doivent donc être épurées avant rejet à l'atmosphère. Dans un premier type, comme dans la demande de brevet français publiée NO 2 378 081, on procède à un dépoussièrage à sec sur les fumées évacuées seulement, tandis que dans un second type, comme dans le brevet français publié 2 207 592, la totalité des fumées, recyclées ou non, sont soumises à un dépoussièrage à sec. Par ailleurs lorsque l'installation est en conditions d'attente (par exemple en cas d'incident en amont ou en aval du préchauffeur) la quantité de fumées rejetées à l'atmosphère devient très faible, Si bien que, dans le cas du premier type le dépoussiéreur final, disposé sur la conduite de mise à l'atmosphère, arrive à travailler à débit nul ou très faible. Si le dépoussiéreur est du type humide, par exemple venturi à haute énergie, la diminution du débit de fumées n'est pas gênante. Mais un dépoussiéreur humide est inopportun, car les poussières récupérées sont avantageusement à introduire dans les fines à coke. Avec un dépoussiéreur du type sec (filtre à manches et électrofiltre), la diminution du débit de fumées provoque des condensations et par suite des corrosions dans l'appareil.De plus le dépoussiéreur risque d'être en régime de dépression entrat- nant alors des entrées d'air parasite dans l'installation-. Mais si on désire installer un dépoussiéreur à sec dans une installation du second type, il faut que celui-ci soit dimensionné pour traiter le débit maximal de fumées correspondant à la marche normale. Comme il n'est pas nécessaire de dépoussiérer totalement les fumées recyclées à la chambre de combustion, on est obligé de prévoir une installation très coûteuse adaptée audit débit maximal des fumées. Le but de l'invention est d'éviter les inconvénients des deux types précités d'installations comportant un dépoussiérage à sec et de proposer un nouveau procédé et une nouvelle installation ayant un dépoussiéreur à sec non surchargé ni surdimensionné, et non sujet à corrosion par risque de débit insuffisant faisant descendre la température en dessous du point de rosée notamment pendant les périodes d'attente à faible production de chaleur dans l'installation. autrement dit on désire obtenez l'efficacité de dépoussiérage optimale du dépoussiéreur0 lies buts de l'invention sont atteints par un procédé de séchage et/ou préchauffage par entrain en ment et/ou fluidisation d'un matériau combustible granuleux ou pulvérulent, dans lequel on sèche et/ou chauffe le matériau par entraînement et/ou fluidisation en ltintroduisant dans une enceinte d'entraînement et/ou fluidisation, où on établit un régime d'entraînement et/ou fluidisation à température donnée au moyen d'un agent gazeux neutre obtenu à température et en quantités régulées dans une chambre de combustion, et d'où on extrait le matériau séché et/ou préchauffé fé par transport pneumatique au sein de l'agent gazeux effluent, puis on sépare ledit matériau dudit agent gazeux effluent en le répartissant en quantités régulées entre une conduite de recyclage vers la chambre de combustion et une sortie d'évacuation pour le surplus, procédé dans lequel l'agent gazeux en surplus est dépoussiéré par un dépoussié reur à sec, grâce au fait qu'on dépoussière également à sec une partie réglee de l'agent gazeux recyclé, au moins pendant les périodes d'interruption d'introduction du matériau combustible granuleux ou pulvérulent, et on règle la quantité d'agent gazeux recyclé et dépoussiéré en imposant au débit de gaz dépoussiéré une valeur de consigne fixe. De cette façon le dépoussiéreur à sec travaille en toutes circonstances à débit gazeux constant et à température convenable, déjà réglée par ailleurs par réglage du brûleur de la chambre de combustion. Pour chaque type de poussière, il y a une efficacité optimale obtenue par une vitesse de passage de gaz correspondante. lies buts de l'invention- sont également atteints par une installation de séchage et/ou chauffage par entraînement et/ou fluidisation d'un matériau combustible granuleux ou pulvérulent comportant - un dispositif de séchage et/ou chauffage comprenant - une enceinte de séchage et/ou chauf fage par entraînement et/ou fluidisation, à la base de laquelle débouche un conduit d'amenée d'un agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation, - des moyens d'introduction dans ladite enceinte du matériau à sécher et/ou chauffer, - une conduite d'entraînement du matériau séché et/ou chauffé, - des moyens de séparation du matériau granuleux ou pulvérulent d'avec l'agent gazeux de fluidisation, - une chambre de combustion pour la production de l'agent gazeux d'entraînement et/ou de fluidisation dirigé vers le conduit d'amenée à ladite enceinte, ladite chambre de combustion comportant au moins un bruleur pouvant fonctionner dans une plage de puissance donnée, - des moyens de régulation du combustible liquide ou gazeux amené au brûleur asservis à des moyens de mesure de température dans ladite enceinte, - des moyens de recyclage d'une partie de l'agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation dans la chambre de combustion en quantité régulée par une ou des vannes de répartition entre une conduite de recyclage et une conduite d'évacuation des fumées, - un dépoussiéreur des fumées évacuées qui, pour une meilleure séparation finale des particules d'avec l'agent d'entraînement etgou fluidisation, est constitué par un filtre électrostatique, laquelle installation comporte en outre - un premier moyen de répartition de l'agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation entre un circuit de recyclage direct et un circuit commun de recyclage et d'évacuation à travers le filtre électrostatique, - un moyen de régulation à une valeur de consigne de la quantité d'agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation traversant le filtre électrostatique, et - un régulateur de pression par mise à l'atmosphère d'une partie de l'agent gazeux dépoussiéré. Il est avantageux que le moyen de régulation de la quantité d'agent gazeux traversant le filtre agisse directement sur ledit premier moyen de répartition de l'agent gazeux. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description, qui sera donnée ci après uniquement à titre d'exemple d'un mode de réalisation de l'invention. On se reportera à cet effet à la figure annexée qui représente schématiquement une installation selon l'invention pour la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tion. Cette installation, perfectionnée selon l1invention, est reprise de celle qui est décrite dans la demande de brevet français publiée 2 378 081, dont certains détails ne coopérant pas directement à l'invention ne sont pas décrits à nouveau. L'installation représentée de préchauffé fage de charbon comporte un sécheur-broyeur-préchauffeur désigné dans son ensemble par 10. Celui ci comprend une conduite Il verticale d'entraînement ascendant du charbon par des fumées chaudes, un transporteur à vis 12 amenant le charbon d'une trémie 13 à la conduite 11 en un point situé audessus d'un venturi 14 prévu dans la partie inférieure de la conduite 11. Au-dessus de la conduite Il est disposée une enceinte de fluidisation 15 dans la partie inférieure de laquelle débouche ladite conduite 11, en dessous d'un broyeur rotatif à percussion 16e Au sommet de l'enceinte 15 prend naissance une conduite 17 d'entraînement du charbon préchauffé et broyé dans l'enceinte 15. Une conduite 17 permet d'entraîner ce charbon vers une batterie de cyclones 18 comportant deux étages, cyclone primaire et cyclones secondaires, à la pointe desquels on récupère ce charbon sur un transporteur 19 vers une trémie de stockage en vue de son enfournement ultérieur dans un four à coke.Au vortex des cyclones 18, on récupère les fumées dans une conduite 21 L'installation comporte encore une chambre de combustion 20 débouchant à la base de la conduite ascendante Il. Cette chambre comporte deux brûleurs neutres, l'un appelé brûleur principal 31 pour le préchauffage du charbon, l'autre 36 appelé brûleur d'appoint pour la mise en conditions d'attente. Chaque brûleur est pourvu de moyens de régulation de l'air comburant pour que la combustion soit sensiblement neutre et comporte en outre des moyens de régulation du combustible asservi à des mesures de température dans l'enceinte de fluidisation.Un ventilateur 22 recycle par des gaines 23 une partie des fumées prélevées en 21 par une conduite 3 en quantité régulée tdlle la vitesse du flux gazeux total soit maintenue constante dans l'enceinte de fluidisation 15. L'installation comporte encore un dépoussiéreur 24 sur la conduite 21, avant rejet à l'atmosphère. Ce qui a été décrit jusqu'ici est connu en soi. Un dépoussiéreur électrostatique à sec 1 est prévu dans l'installatinn. Il est alimenté par une conduite 2, dérivée de la conduite 21 d'où elle se sépare de la conduite 3 de recyclage. Côté effluent gazeux, le dépoussiéreur 1 alimente une conduite d'évacuation et une conduite de recyclage 7 rejoignant la conduite 3 en amont du ventilateur de recyclage 22.Des vannes, à savoir 9 sur la conduite 2, 6 sur la conduite d'évacuation 5 et 60 sur la conduite 3 dans sa partie court-circuitant le filtre 1 permettent de répartir à volonté le débit gazeux normal V de la conduite 21 entre un débit V1 de recyclage direct dans la conduite 3, un débit V2 de recyclage avec dépoussiérage à travers la conduite 7 qui rejoint la conduite 3 et un débit V3 d'effluent gazeux éva oué. La perte de charge des cyclones 18, fonction du débit gazeux V, est maintenue constante, comme il est connu en soi, par l'action de la vanne 62. Le débit V3 d'effluent gazeux à évacuer est réglé par la vanne V3 qui agit en régulateur de pression pour maintenir constante la pression dans l'électrofiltre. Selon l'invention, une plus ou moins grande partie du débit recyclé dans la chambre de combustion 20 mesurée en 4 est dérivée pour eAtre définitivement évacué en 5. A cet effet, on mesure la dépression observée entre l'entrée et la sortie du dépoussié- reur, la mesure est introduite dans un régulateur 61 qui commande la vanne 60 et/ou la vanne 9 de façon à assurer le respect d'une valeur de consigne pour la dépression entre entrée et sortie du dépoussiéreur. On prendra comme exemple une installa tion de préchauffage d'une capacité de traitement de 72 t/h. Le débit total de fumées V soit 66 000 m3N/h qui circule dans le préchauffeur est maintenu constant par ajustement du débit de fumées V1 + V2 recyclées dans la chambre de combustion au moyen du ventilateur 22 e Le débit excédentaire V3 est rejeté à l'atmosphère. On a V = VI + V2 + V3 = constante et V2 + V3 = constan te. Lorsque l'installation fonctionne à l'allure nominale, le volume V3 est de 24 000 m3N/h de fu- mées. C'est par définition le débit nominal de l'électrofil- tre. Le débit V2 devra être nul et le débit de fumées recyclées sera alors V1 = 42 000 m3N/h. Lorsque l'installation fonctionne à une puissance inférieure à la puissance nominale, le débit V3 devra diminuer, par exemple à demi-puissance ; le débit V3 sera alors de 12 000 m3N/h, le débit V2 sera de 12 000 m3N/h et le débit de fumées recyclées dans la chambre de combustion sera de V1 + V2 = 54 000 m3. Lorsque l'installation est en condition d'attente, pour interruption d'approvisionnement en charbon, le débit de fumées V3 devra être très faible (600 m3/h environ). Il correspondra au débit calorifique du brûleur pilote, Le débit de fumées recyclées dans la chambre de combustion sera alors V2 + V1 avec V2 = 24 000 m3N/h et V1 = 41 400 m5N/hO Grace à l'invention, on élimine ain- si les inconvénients précédemment cités, relatifs à l'effi- cacité de l'électrofiltre et à la condensation des fumées entraînant la corrosion de l'installation. En définitive, les avantages du pro cédé de l'installation selon l'invention sont les suivants - possibilité de profiter en toutes circonstances de ltefficacité des dépoussiéreurs du type électrostatique sec dont la consommation énergétique est très faible. - l'efficacité de l'électrofiltre est optimale quelle que soit l'allure de l'installation de préchauffage. - le rendement pondérai en charbon préchauffé a enfourner est amélioré. - le fonctionnement de l'intallation dans les conditions d'attente devient plus souple et plus sûr et est réglable automatiquement. REVENDICATIONS 1) Procédé de séchage et/ou préchauffé fage par entraRnement et/ou fluidisation d'un matériau combustible granuleux ou pulvérulent, dans lequel on sèche et/ou chauffe le matériau par entraînement et/ou fluidisation en l'introduisant dans une enceinte d'entraînement et/ou fluådi- sation, où où on établit un régime d'entraînement et/ou fluidisation à température donnée au moyen d'un agent gazeux neutre obtenu à température et en quantité régulées dans une chambre de combustion, et d'où on extrait le matériau séché et/ou préchauffé par transport pneumatique au sein de l'agent gazeux effluent, puis on sépare ledit matériau dudit agent gazeux effluent en le répartissant en quan tités régalées entre une conduite de recyclage vers la chambre de combustion et une sortie d'évacuation pour le surplus, procédé dans lequel l'agent gazeux en surplus est dépoussiéré par un dépoussiéreur à sec! caractérisé en ce qu'on dépoussière également à sec une partie réglée de l'agent gazeux recyclé, au moins pendant les périodes d'interruption dgin- troduction da matériau combustible granuleux ou pulvêrulent, et on règle la quantité d'agent gazeux recyclé et dépoussié- ré en imposant au débit de gaz dépoussiéré une valeur de consigne fixe. 2) Installation de séchage et/ou chauffage par entraînement et/ou fluidisation d'un matériau combustible granuleux ou pulvérulent pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant : - un dispositif de séchage et/ou chauffage comprenant: - une enceinte de séchage etki chauffage par entraînement et/ou fluidisation, à la base de laquelle débouche un conduit d'amenée d'un agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation, - des moyens d'introduction dans ladite enceinte du matériau à sécher et/ou chauffer, - une conduite d'entraînement du maté riau séché et/ou chauffé, - des moyens de séparation du matériau granuleux ou pulvérulent d'avec l'agent Gazeux de fluidisation, - une chambre de combustion pour la production de l'agent gazeux d'entraînement et/ou de fluidisation dirigé vers le corduit d'amenée à ladite enceinte, ladite chambre de combustion comportant au moins un brûleur pouvant fonctionner dans une plage de puissance-donnée, - des moyens de régulation du combustible liquide ou gazeux amené au brûleur asservis à des moyens de mesure de température dans ladite enceinte, - des moyens de recyclage d'une partie de l'agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation dans la chambre de combustion en quantité régulée par une ou des vannes de répartition entre une conduite de recyclage et une conduite d'évacuation des fumées, - un dépoussiéreur de fumées évacuées qui, pour une meilleure séparation finale des particules d'avec agent d'entraînement et/ou fluidisation, est constitué par un filtre électrostatique, caractérisé en ce qu'elle comporte : (61) - un premier moyen de répartition (@1) de l'agent gazeux d'entraînement et/ou fluidisation entre un circuit de recyclage direct (3) et un circuit commun (2) de recyclage et d'évacuation à travers le filtre électrostatique (1), - un moyen de régulation (9) à une valeur de consigne de la quantité d'agent gazeux d'entraine- ment et/ou fluidisation traversant le filtre électrostatique (1), et (6) - un régulateur de pression/par mise à l'atmosphère d'une partie de l'agent gazeux dépoussiéré. 3) Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen de régulation de la quantité d'agent gazeux traversant le filtre (1) agit directement sur ledit premier moyen de répartition de l'agent gazeux.