Brevet FR2604775A1 — publié le 19880408

PROCEDE DE CHAUFFAGE D'UN COURANT DE MATIERE FLUIDISEE L'invention concerne un procédé de chauffage d'un cou- rant fluidisé de matières de faible granulométrie et thermi- quement inertes, en vue de la confection de briquettes. DE-A 1 571 711 décrit un procédé de fabrication de briquettes combustibles, dans lequel des matières thermique- ment inertes, telles par exemple poussier de coke, charbons fins maigres, minerais, pierre à chaux, sable, phosphates bruts, sont traitées par un liant consistant en houille bitu- mineuse, apte à se ramollir, à température élevée. Ce procédé de confection de briquettes par traitement thermique est connu dans la littérature technique sous le nom de "Procédé Ancit". L'état de la technique figure dans le rapport de recherche T 82-144 du Ministère de la Recherche et de la Technologie de la RFA. Selon cet état de la technique, le mélange des compo- sants et la confection des briquettes sont effectués à 500 C environ. Les briquettes sont obtenues par mélange des compo- sants suivants, à savoir: - 72 + 10% de matières de faible granulométrie, ne se ramollissant pas au dessous de 800 C, c'est-à-dire thermiquement inertes, tels que coke de pétrole, pous- sier de coke, coke de goudron ou de poix et/ou fines particules de houille contenant moins de 14% de matières volatiles, sable, minerais, oxydes métalliques, métaux, poussières industrielles ou leurs mélanges, et - 18 + 10% de houille bitumineuse. Ces composants sont chauffés par le courant gazeux de gazéifi- cation. Le gaz porteur est produit dans une chambre de combus-. tion située en amont du réacteur de fluidisation, par la combustion, de préférence stoechiométrique, de combustibles gazeux ou liquides. Dans le Procédé Ancit, on introduit les deux composants successivement dans le gaz porteur, on chauffe et on les sépare du gaz porteur à l'aide de cyclones. Les matières inertes à une température de 550 à 650 C (utilisées dans la proportion de 72 + 10%) sont mélangées avec la houille bitumineuse chauffée entre 200 et 400 C (utilisée dans la proportion de 18 + 38%), puis la masse est dégazée en partie et mise sous forme de briquettes à une température de 500 + 50 C. Les besoins en chaleur sont élevés et ne peuvent être couverts par la chaleur propre au procédé. Ceci peut avoir deux origines: soit, dans le premier réacteur de fluidisation, se produit une agglutination des scories; soit, dans le deu- xième cyclone, la température de ramollissement est dépassée. Ce dernier fait n'a pas permis jusqu'à maintenant, même lors de la production de briquettes par traitement thermique à partir de combustibles solides pauvres en cendres, par combus- tion dans le nuage gazeux, de couvrir plus du tiers des besoins en chaleur du procédé. La demanderesse s'est fixée comme objectif d'élaborer un procédé, dans lequel la consommation en gaz et en huile du Procédé classique Ancit est réduite de moitié. Cet objectif est atteint par le procédé selon l'inven- tion qui se présente comme suit: Des matières de faible granulométrie ne se ramollissant pas au dessous de 800 C, c'est-à-dire des matières thermique- ment inertes, tels que poussier de pétrole, poussier de coke, coke de goudron ou de poix et/ou fines particules de houille contenant moins de 14% de matières volatiles, sable, minerais, oxydes métalliques, métaux ou leurs mélanges, sont introduites d'une manière connue en soi en au moins deux zones d'un courant de gaz porteur et chauffées à une température, mesurée dans la conduite du solide issu du premier cyclone de séparation comprise entre 550 et 650 C. Immédiatement après, la houille bitumineuse, employée en une proportion formant de 18 à 38% de la masse à chauffer, est amenée dans le second réacteur de fluidisation, traversé par le même courant de gaz porteur, pour être porté à une température, mesurée dans la conduite de sortie des solides du deuxième cyclone séparateur, comprise entre 200 et 4000C,. Puis on mélange les deux courants de matières solides et traite le mélange pour produire à une température de 500 + 50 C des briquettes dans une installation de production de briquet- tes située en aval. Les caractéristiques du nouveau procédé sont les sui- vantes: a) dans le courant de gaz porteur produit par la combustion de combustibles liquides et/ou gazeux en présence d'un excès d'air supérieur à 2/1, on introduit d'abord des combustibles solides thermiquement inertes et pauvres en cendres, comme le coke de pétrole, le coke de goudron ou de poix et/ou de fines particules de houille faiblement volatile et pauvre en cendres, dans une proportion de 20 à 40% de la matière à utiliser pour la production de briquettes; b) l'oxygène de l'air de combustion excédentaire est prin- cipalement utilisé pour la réaction avec ces combus- tibles pauvres en cendres initialement introduits et leurs produits de pyrolyse volatils; et c) dans au moins une enceinte disposée en aval du courant de fluidisation, on introduit d'autres produits de faible granulométrie et thermiquement inertes, qui sont chauffés et, conjointement avec les produits cités en a), séparés du gaz porteur dans le premier cyclone, le gaz porteur étant refroidi avant introduction de la houille bitumineuse à une température de 750 + 75 C. Selon une forme d'exécution de l'invention, on introduit dans la ou les zones successives citées en lc) du courant de gaz porteur, d'autres.produits carbonés de faible granulomé- trie et thermiquement inertes, tels que du coke de pétrole, du coke de goudron ou de poix, du poussier de coke, de l'anthra- cite et/ou du charbon maigre et, lors de la production des briquettes en aval est produit un corps façonné, brûlant sans fumée, à qui l'on confère de préférence la dureté du coke par durcissage postérieur à la température de formation des briquet- tes à l'aide d'un procédé connu, ou bien que l'on transforme en boulets par une cokéfaction postérieure. Selon une autre forme d'exécution de l'invention, dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur, est introduit du sable de quartz, éventuellement avec d'autres produits carbonés pauvres en cendres, tel le coke de pétrole et, lors de la production subséquente des briquettes, on obtient un produit intermédiaire permettant l'obtention de silicium brut au four électrique. Selon une autre forme encore d'exécution de l'invention, dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur sont éventuellement introduits en plus du sable de quartz d'autres produits carbonés pauvres en cendres et/ou des composés ou particules métalliques de faible granulo- métrie, et lors de la production subséquente des briquettes, on obtient un produit intermédiaire permettant la production d'alliages à base de silicium. Selon une forme de réalisation de l'invention, dans la dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur, sont introduits des minerais de fer et/ou des résidus de faible granulométrie de l'industrie de l'acier, tel poussier de gueulard de hauts fourneaux, poussières de conver- tisseurs, battitures de laminoirs, éventuellement des produits carbonés additionnels, puis les briquettes ainsi produites sont frittées ou introduites dans les hauts fourneaux ou les convertisseurs d'acier. Selon une autre forme de réalisation de l'inventicn, la phase gazeuse résultant de la distillation lente, formée lors du mélange et du conditionnement du produit destiné à former les briquettes et/ou lors du post-durcissement des briquettes vertes (éventuellement après condensation et séparation des goudrons de la distillation lente, sans condensation toutefois du résidu liquide de la distillation lente), est utilisée comme combustible pour produire le gaz porteur. De préférence, l'air est réchauffé par la chaleur latente et sensible du gaz porteur après séparation de la houille bitumineuse. L'excédent d'air est encore augmenté par addition d'air combu- rant plus chaud. Les enseignements à tirer de l'invention sont les sui- vants: - une distance minimum est prévue entre au moins deux des zones d'introduction du ou des composants inertes, distance en tout cas suffisante pour produire une forte réduction de la teneur en oxygène excédentaire du gaz porteur par des réactions avec les produits combustibles solides, pauvres en cendre, préalablement introduits; - le gaz porteur chaud avant l'introduction de la houille bitumineuse est refroidi à 750 C + 75 C par addition d'autres produits inertes; et l'oxygène résiduel de la chambre de combustion et l'air de fluidisation sont consommés par réaction avec les produits combustibles gazeux obtenus par pyrolyse et gazéification avant injection de la houille bitumineuse. Alors que lors des brefs essais antérieurs, il a été établi qu'une économie de gaz allant jusqu'au tiers des be- soins de chaleur allait de pair avec la même réduction de la chaleur, on a constaté que l'emploi de l'excédent élevé d'air conforme à l'invention, à savoir d'au moins du double, conduit à une diminution de chaleur résiduelle plus faible dans la chambre de combustion (ce qui correspond à une économie de gaz actif d'au moins 50%). Egalement, par insufflation d'air chaud comme gaz porteur dans le réacteur de fluidisation et en raison de la totale suppression d'un combustible actif supplé- mentaire gazeux ou liquide, il subsiste un pouvoir calorifique de 1 MJ/m3 environ dans le gaz résiduel. Si le gaz porteur chaud, avant introduction de la houil- le bitumineuse est refroidi à 750 + 75 C par insufflation d'autres matières inertes qui ensuite sont séparées dans le premier cyclone (entre 550 et 650 C) en même temps que le combustible pauvre en cendres préalablement introduit dans le gaz porteur contenant de l'oxygène, il ne se forme pas de dépôts de scories. Ceci se produit également lorsque les autres matières inertes ne sont pas combustibles. De ce fait, sable, minerais, oxydes métalliques, pho- sphates, chaux éteinte, poussières industrielles, par exemple résidus de l'industrie de l'acier et/ou matières de faible granulométrie et respectivement leurs mélanges peuvent être agglomérés pour former les briquettes contenant des matières hydrocarbonées. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé de chauffage d'un courant fluidisé de matiè- res de faible granulométrie ne se ramollissant pas au dessous de 800'C, c'est-à-dire de matières thermiquement inertes, tels que coke de pétrole, poussier de coke, coke de goudron ou de poix et ou fines particules de houille comportant moins de 14% de matières volatiles, sable, minerais, oxydes métalliques, métaux ou leurs mélanges, dans lequel ces matières sont intro- duites d'une manière connue dans au moins deux zones d'un courant de gaz porteur et sont chauffées à une température, mesurée dans la conduite du solide issu du premier cyclone de séparation, comprise entre 550 et 650 C, puis une proportion de 18 à 38% de houille bitumineuse, exprimée par rapport à la masse à chauffer du second réacteur de fluidisation traversé par le même courant de gaz porteur, est chauffée à une tempé- rature, mesurée dans la conduite du solide issu du deuxième cyclone de séparation, comprise entre 200 et 400 C, et en ce que les deux courants de produits solides sont ensuite mélan- gés et traités pour produire des briquettes dans une installa- tion de production de briquettes située en aval à une tempé- rature de 500 + 50 C, ce procédé étant caractérisé en ce que: a) dans le courant de gaz porteur produit par la combustion de combustibles liquides et/ou gazeux en présence d'un excès d'air supérieur à 2/1, on introduit d'abord des combustibles solides thermiquement inertes et pauvres en cendres, comme le coke de pétrole, le coke de goudron ou de poix et/ou de fines particules de houille faiblement volatile et pauvre en cendres, dans une proportion de 20 à 40% de la matière à utiliser pour la production de briquettes; b) l'oxygène de l'air de combustion excédentaire est prin- cipalement utilisé pour la réaction avec ces combus- tibles pauvres en cendres initialement introduits et leurs produits de pyrolyse volatils; et c) dans au moins une enceinte disposée en aval du courant de fluidisation, on introduit d'autres produits de faible granulométrie et thermiquement inertes, qui sont chauffés et, conjointement avec les produits cités en a), séparés du gaz porteur dans le premier cyclone, le gaz porteur étant refroidi avant introduction de la houille bitumineuse à une température de 750 + 75 C. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on introduit dans la ou les zones successives citées en lc) du courant de gaz porteur, d'autres produits carbonés de faible granulométrie et thermiquement inertes, tels que du coke de pétrole, du coke de goudron ou de poix, du poussier de coke, de l'anthracite et/ou du charbon maigre et que, lors de la production des briquettes en aval est produit un corps façonné, brûlant sans fumée, à qui l'on confère de préférence la dureté du coke par durcissage postérieur à la température de formation des briquettes à l'aide d'un procédé connu, ou bien que l'on transforme en boulets par une cokéfaction posté- rieure. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur, est introduit du sable de quartz, éventuellement avec d'autres produits carbonés pauvres en cendres, tel le coke de pétrole et, en ce que lors de la production subséquente des briquettes, on obtient un produit intermédiaire permettant l'obtention de silicium brut au four électrique. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur, sont éventuellement introduits en plus du sable de quartz d'autres produits carbonés pauvres en cendres et/ou des composés ou particules métalliques de faible granulométrie, et en ce que lors de la production subséquente des briquettes, on obtient un produit intermédiaire permettant la production d'alliages à base de silicium. 5.- Procédé selon la revendication'l, caractérisé en ce que dans la ou les zones successives mentionnées en lc) du courant de gaz porteur, sont introduits des minerais de fer et/ou des résidus de faible granulométrie de l'industrie de l'acier, tel poussier de gueulard de hauts fourneaux, pous- sières de convertisseurs, battitures de laminoirs, éventuel- lement des produits carbonés additionnels, et en ce que les briquettes ainsi produites sont frittées ou introduites dans les hauts fourneaux ou les convertisseurs d'acier. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé er. ce que la phase gazeuse résultant de la distillation lente, formée lors du mélange et du conditionne- ment du produit destiné à former les briquettes et/ou lors du post-durcissement des briquettes vertes (éventuellement après condensation et séparation des goudrons de la distillation lente, sans condensation toutefois du résidu liquide de la distillation lente), est utilisée comme combustible pour produire le gaz porteur. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'air est réchauffé par la chaleur latente et sensible du gaz porteur après séparation de la houille bitumineuse 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'excédent d'air est encore augmenté par addition d'air comburant plus chaud.